JP2003330982A - 線状材の可動範囲算出装置、方法およびプログラム - Google Patents
線状材の可動範囲算出装置、方法およびプログラムInfo
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Abstract
に算出する。 【解決手段】 最小曲げ半径、最大振幅量等について実
測値に基づくテーブルを記憶する(S11)。実際の対
象のワイヤハーネス(W/H)についての条件を入力す
る(S12)。対象のW/Hについての最小曲げ半径、
最大振幅量を実測値に基づき算出する(S13)。W/
Hの可動範囲について数学的に算出する(S14)。算
出した可動範囲について、S13の最大振幅量に基づき
補正する(S15)。補正された可動範囲に基づいて、
可動範囲面を定義出力する(S16、S17)。
Description
状材の可動範囲を算出する線状材可動範囲の算出に関す
る。
供給や信号伝達のために多数の線状材(ケーブル)が使
用される。この線状材をすべて独立して配置すると、個
別のケーブルをそれぞれ独立して固定しなければならず
その作業が繁雑であり、コストも高くなる。さらに、個
別のワイヤについての引き回しが複雑になり、修理など
の際に邪魔になる場合も多い。
ルは複数本を1つの束にまとめ、これを表皮材で被覆し
たワイヤハーネス(W/H)とするのが一般的である。
そして、このW/Hを所定の部分で係止材で本体に固定
し、また必要な部分においてケーブルを分岐させてい
る。
ーブルの長さが長く、また多数の電装品が搭載されてい
るため、ワイヤハーネスに束ねられるケーブルの本数も
非常に多くなっている。
止点などの設計が重要なものになってきている。このワ
イヤハーネスの設計については、熟練した設計者が経験
に基づき試作を行い、その評価を経て行うのが一般的で
ある。しかし、このような設計では、効率の悪い場合も
多く、また設計変更や異なる機種への適応力に欠ける。
そこで、効率化および最適化を図るために、コンピュー
タを用いた設計手法を利用することも提案されている。
例えば、特開2001−250438号公報などに、コ
ンピュータ支援設計(CAD)によるワイヤハーネスの
設計が示されている。
止点間においては、所定の範囲で移動する。従って、こ
の可動範囲を正確に把握することがワイヤハーネスの設
計において重要となる。特に、ワイヤハーネスは、束ね
たワイヤの本数や、係止点間の長さ、表皮材の種類など
複数の因子によって可動範囲が変わる。従来例のCAD
においては、これらの因子を十分把握しておらず、正確
なワイヤハーネス可動範囲を算出することができないと
いう問題があった。
あり、ワイヤハーネス等の線状材の可動範囲を正確に算
出できる線状材の可動範囲算出装置、方法およびプログ
ラムを提供することを目的とする。
で係止された線状材の可動範囲を算出する線状材可動範
囲算出装置であって、前記線状材の剛性と、線状材を2
つの係止部で係止し、係止部間を結んだ直線に対し直角
方向で最大長さとなる最大振幅を線状材の所定の複数点
において実測した実測最大振幅量を格納する実測値格納
手段と、線状材の長さと、線状材の係止部における係止
方向とに基づいて、前記線状材を2点の前記係止部間で
変形させた場合の前記線状材の可動範囲を算出する可動
範囲算出手段と、前記可動範囲算出手段により算出され
た線状材の可動範囲の中で、前記実測値格納手段に格納
されている前記所定の点と対応する場所での最大振幅量
を求め、求めた最大振幅量と前記実測最大振幅量とを比
較し、得られた比較結果から前記線状材の可動範囲を補
正する補正手段と、を有することを特徴とする。
求めた可動範囲における最大振幅量を実測最大振幅量と
比較し、その比較結果に基づいて補正する。これによっ
て、線状材の物理的性質やサイズなどを考慮することが
でき、実験の量を比較的少なくして各種のW/Hの可動
範囲について効果的な算出が可能となる。
おける線状材の係止方法と、線状材の種類および線状材
の太さを因子として分類して格納されていることが好適
である。
の2点間の長さと、線状材の長さを因子として分類して
格納されていることが好適である。
や種類に従って記憶されているので、線状材の特性に応
じた補正を行うことができる。
部間で線状材の係止方向、長さおよび最小曲げ半径に基
づいて変形させた複数の可動軌跡を算出し、前記係止部
を結んだ直線と直交する面を該直線上での前記係止部か
らの距離により複数設けて、この面と前記複数の可動軌
跡との交点を求め、同一面内での該交点の外周点列を面
毎に求め、求められた複数の面毎の外周点列を結んで可
動範囲を算出することが好適である。
小曲げ半径であり、線状材の材質と太さにより求められ
ることが好適である。
束ねて構成されており、前記線状材の種類とは、この複
数の個別線状材を束ねた上に外装した表皮材の種類であ
ることが好適である。
るので、実際の線状材の使用状態に合致した正しい可動
範囲の算出が行える。
ことが好適である。
た線状材の可動範囲を算出する線状材可動範囲算出方法
であって、前記線状材を2つの係止部で係止し、係止部
間を結んだ直線に対し直角方向で最大長さとなる最大振
幅を線状材の所定の複数点において実測した実測最大振
幅量を格納し、前記線状材の剛性と、線状材の長さと、
線状材の係止部における係止方向とに基づいて、前記線
状材を2点の前記係止部間で変形させた場合の前記線状
材の可動範囲を算出し、前記算出された線状材の可動範
囲の中で、前記格納された実測最大振幅量から前記所定
の点と対応する場所での最大振幅量を求め、求めた最大
振幅量と前記実測最大振幅量とを比較し、得られた比較
結果から前記線状材の可動範囲を補正し、線状材の可動
範囲を求めることを特徴とする。
た線状材の可動範囲を算出する線状材可動範囲算出プロ
グラムであって、コンピュータに、前記線状材の剛性
と、線状材の長さと、線状材の係止部における係止方向
とに基づいて、前記線状材を2点の前記係止部間で変形
させた場合の前記線状材の可動範囲を算出させ、線状材
を2つの係止部で係止し、係止部間を結んだ直線に対し
直角方向で最大長さとなる最大振幅を線状材の所定の複
数点において実測した実測最大振幅量を格納する実測値
格納手段から、実測最大振幅量を読み出させ、前記可動
範囲算出手段により算出された線状材の可動範囲の中
で、前記所定の点と対応する場所での最大振幅量を求め
させ、求めた最大振幅量と前記読み出された実測最大振
幅量とを比較し、得られた比較結果から前記線状材の可
動範囲を補正させ、補正された可動範囲を算出させるこ
とを特徴とする。
て、図面に基づいて説明する。
装置は、基本的にコンピュータによって構成され、コン
ピュータが線状材の可動範囲算出用プログラムを実行す
ることで線状材の可動範囲算出装置として機能する。
ス(W/H)を取り上げ、このW/Hの可動範囲の算出
について、以下に説明する。
て説明する。まず、最小曲げ半径、最大振幅などについ
てのテーブルを作成する(S11)。W/Hの外装種
類、係止方法等の異なる複数種類のW/Hについて所定
の条件で実験を行い得られたデータをまとめたデータを
テーブルとして記憶することによって行う。
等の入力処理を行う(S12)。これは、実際に計算対
象となる線状材(W/H)についての条件の入力であ
る。
曲げ半径、最大振幅量の計算処理を実行する(S1
3)。この最小曲げ半径、最大振幅量の計算は、S11
において作成したテーブルに記憶されている実測データ
に基づくものであり、直接適用できない場合には補間処
理を行い算出する。すなわち、ここで算出されるのは、
最小曲げ半径、最大振幅量についての実測値に基づく値
である。
幅量の計算が終了した場合には、W/H可動軌跡曲線の
定義処理を行う(S14)。これは、W/Hの始点終点
位置および始点終点の係止方向に基づき、曲線の可能な
移動範囲を理論的計算により求めるものである。これに
よって、理論的に可能な軌跡曲線が計算される。
した場合には、最大振幅量補正処理を行う(S15)。
S14で求めた軌跡における最大振幅と、S13で求め
た最大振幅とを比較し、両者の比を求め、この比に基づ
いてS14の軌跡を補正することによって行う。
の可動範囲面定義処理を行う(S16)。この定義処理
は、各カット面における外周点列を結んで閉じた曲線と
して認識し、これをカット断面毎に結んで可動範囲の外
周面を定義する。
う(S17)。すなわち、この面をIGES形式や、S
TL形式などの適当な形式で出力する。
計算で求めた可動範囲について、実測値に基づいて補正
を行い、実際の可動範囲を算出する。このため、可動範
囲について、正しい算出が可能となる。また、すべてを
実験で行うのではなく、一定の実験から求めたテーブル
を用意することで、各種のW/Hの可動範囲について計
算処理を行うことができ、設計の効率化を図ることがで
きる。
する。
図2に基づいて説明する。このテーブルの作成は、図2
に示すように、最小曲げ半径対照表の作成(S21)、
最大振幅表の作成(S22)、クランプ間ピッチ/ケー
ブル長変化率表作成(S23)の順で行う。
図3に基づいて説明する。まず、実際のケーブルを折り
曲げてみて、最もきつく折り曲げた時の半径から最小曲
げ半径を測定する(S31)。
振幅を測定する(S32)。実験装置は、例えば係止点
間隔180mmとし、この係止点間に長さが200mm
となるようにケーブルを装着する。そして、このケーブ
ルを動かし、振幅Fを測定する。
止(クランプ)点間隔180mmとし、この係止点間に
長さが200mm)で、S31で測定した最小曲げ半径
を与えて振幅F2を計算する(S33)。
(F2−F)で算出する(S34)。すなわち、S31
で求めた最小曲げ半径と実際に実験で測定した振幅Fに
より補正して、実際に即した最適な最小曲げ半径を算出
する。
成する。まず、実験装置(ベンチ)における固定条件
(クランプ種類、太さ、外装種類)を決定する(S4
1)。ケーブルのクランプ種類として、長穴バンド、丸
穴バンド、長穴両袖、丸穴両袖、長穴片袖、丸穴片袖等
があり、これらを順次選択する。また、ケーブルの外装
種類としては、外装なし、荒巻、ハーフラップ、CO
T、C−VO(0.5mm)などを採用する。さらに、
ケーブル太さについては、φ5、φ8、φ11、φ15
などを採用する。なお、実験装置のクランプ間ピッチ
は、180mm、ケーブル長は200mmとする。
ケーブルを上記固定条件で固定し、最大振幅を測定する
(S42)。この試験を各クランプ種類、ケーブル太
さ、外装種類について繰り返し行い、最大振幅表を作成
する。
プ間ピッチとケーブル長の比を変更して、最大振幅量を
測定する。これによってクランプ間ピッチ/ケーブル長
の振幅対応表が得られる。例えば、クランプ間ピッチ1
80mm/ケーブル長180mm=1として、ケーブル
長を変更して、試験を行う。例えば、上述のクランプ間
ピッチ180mm/ケーブル長200mm=0.9であ
り、このときの最大振幅長を1として、他の条件での振
幅長を測定して、表を作成する。
件における最小曲げ半径(実測値)、最大振幅(実測
値)、クランプ間ピッチ/ケーブル長の振幅対応表につ
いてのテーブルが得られる。このS11の処理は、基本
的には1度行えばよく、できあがったテーブルがコンピ
ュータに記憶される。なお、必要に応じてテーブルを書
き換えることが好適である。
いては、例えば「プロダクト名:名称を入力する」「始
点座標(X,Y,Z):始点の3次元座標を入力する」
「始点の係止方向(X,Y,Z)(2点指示):係止方
向を決定するため2点を入力する」「始点クランプ種
類:長穴バンドなどクランプの種類を入力する」「終点
座標(X,Y,Z):終点の3次元座標を入力する」
「終点係止方向(X,Y,Z)(2点指示):係止方向
を決定するため2点を入力する」「終点クランプ種類:
終点のクランプの種類を入力する。この場合、始点と同
じという入力も可能としている」「外装種類:どのよう
な外装であるかを入力する」「ケーブル太さ:ケーブル
の太さを入力する」「ケーブル長:始点終点間の距離を
入力する」「ケーブル長公差:公差を入力する」の条件
が入力される。これによって、これから計算しようとす
るW/Hが特定される。
理は、実測値に基づく、計算である。まず、最小曲げ半
径の計算は、(i)太さが最小曲げ半径対照表にある場
合には、それを入力し、(ii)太さが最小曲げ半径対
照表にない場合には、最小曲げ半径を最小自乗近似法に
より予測して採用する。また、最大振幅量の計算につい
ても、(i)太さが最大振幅量の表にある場合には、最
大振幅量の表の値をそのまま最大持ち上げ量に入力し、
(ii)太さが最大振幅量の表にない場合には、最大持
ち上げ量を最小自乗近似法により予測して採用する。
振幅量F(最大持ち上げ量)が算出される。
跡を数学的理論によって、計算する。すなわち、一対の
係止(クランプ)点が決定されており、ここにおける係
止方向(クランプ点におけるケーブルの方向)が決定さ
れている。このため、始点終点座標と始点終点での接線
方向が決定される。そこで、始点終点からの線分につい
て、予め決定されている位置について線分を持ち上げた
場合のその線分の軌跡を計算する。ここで、W/Hの長
さ、最小曲げ半径が決定されている。そこで、得られた
軌跡について、長さ、最小曲げ半径をチェックし、問題
がないものを軌跡として採用する。そして、この処理を
始点終点間の複数の位置で順次行っていく。これによっ
て、始点終点間における可能な軌跡がすべて計算され
る。
ンドル多項式で求める。また、最小曲げ半径のチェック
は、始点終点間の曲線を3次の多項式と仮定するととも
に、始点終点における接線方向を規定し、得られた曲線
の曲率半径が最小曲げ半径以下という条件をチェックす
ることによって行う。
すように、まずカット断面を定義する(S51)。この
カット断面は、始点終点間において所定の間隔で設け
る。次に、S14で理論的に求めた軌跡曲線とS51で
定義したカット断面との交点を求める(S52)。次
に、交点群から、外周点列を求める(S53)。すなわ
ち、(i)3D断面形状を2Dへ変換し、(ii)2D
ボロノイ図法を用いて、外周点列を抽出する。次に、得
られた外周点列から最大振幅を計算する(S54)。こ
れは、(i)外周点列から仮想の中心点を求め、(i
i)振幅量を計算して求めることによって行う。
外周点列および振幅量が求まる。そして、計算により求
めた最大の振幅量について、S13で求めた実測におけ
る最大振幅と比較し、これを一致させる比率を計算する
(S55)。そして、各カット断面における外周点列を
求められた比率で補正する。すなわち、求められた比率
に基づいて、各カット断面内の外周点列を比例して補正
する(S56)。
図6に示すように、断面毎に外周点の分布から円として
定義可能かを調べる(S61)。これは、仮想中心から
仮想半径の±1mm以内に外周点が分布していれば円で
あると判定する。この判定で、外周点列が円周状と判定
されたかを判定し(S62)、YESの場合には、円周
状の点列について、隣接するカット断面における点列
(前回点列)と位置あわせを行う(S63)。一方S6
2の判定でNOの場合には、外周点列について円周状の
点になるように補正処理を行い前回の点列と位置あわせ
を行う(S64)。そして、前回の点列と、今回の点列
の間を三角面で定義し、W/H可動範囲を定義する(S
65)。
範囲を所定の形式で出力する。例えば曲面をIGES形
式や、STL形式でファイルに出力する。
より算出したW/H可動範囲を、予め行った実験による
最大振幅に補正して、実験の量を比較的少なくして各種
のW/Hの可動範囲について効果的な算出を可能として
いる。また、W/Hの可動範囲の算出において、外装の
種類や、太さなど物理的な性質を考慮しており、現実に
即したW/Hの可動範囲の算出が行える。
理であり、W/Hはこれが複数接続され、またケーブル
の太さや、外装、係止方法などが異なる。従って、各係
止点間の計算を順次行って、全体の設計を行う。そし
て、得られた可動範囲を考慮して他の部材の配置なども
検討する。
計算により求めた可動範囲における最大振幅量を実測最
大振幅量と比較し、その比較結果に基づいて補正する。
これによって、線状材の物理的性質やサイズなどを考慮
することができ、実験の量を比較的少なくして各種のW
/Hの可動範囲について効果的な算出が可能となる。
ートである。
ある。
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 2点の係止部で係止された線状材の可動
範囲を算出する線状材可動範囲算出装置であって、 線状材を2つの係止部で係止し、係止部間を結んだ直線
に対し直角方向で最大長さとなる最大振幅を線状材の所
定の複数点において実測した実測最大振幅量を格納する
実測値格納手段と、 前記線状材の剛性と、線状材の長さと、線状材の係止部
における係止方向とに基づいて、前記線状材を2点の前
記係止部間で変形させた場合の前記線状材の可動範囲を
算出する可動範囲算出手段と、 前記可動範囲算出手段により算出された線状材の可動範
囲の中で、前記実測値格納手段に格納されている前記所
定の点と対応する場所での最大振幅量を求め、求めた最
大振幅量と前記実測最大振幅量とを比較し、得られた比
較結果から前記線状材の可動範囲を補正する補正手段
と、 を有することを特徴とする線状材の可動範囲算出装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、 前記実測最大振幅量は、係止部における線状材の係止方
法と、線状材の種類および線状材の太さを因子として分
類して格納されていることを特徴とする線状材の可動範
囲算出装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の装置において、 前記実測値格納手段は、さらに係止部の2点間の長さ
と、線状材の長さを因子として分類して格納されている
ことを特徴とする線状材の可動範囲算出装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1つに記載の装
置において、 前記可動範囲算出手段は、前記係止部間で線状材の係止
方向、長さおよび最小曲げ半径に基づいて変形させた複
数の可動軌跡を算出し、 前記係止部を結んだ直線と直交する面を該直線上での前
記係止部からの距離により複数設けて、この面と前記複
数の可動軌跡との交点を求め、 同一面内での該交点の外周点列を面毎に求め、 求められた複数の面毎の外周点列を結んで可動範囲を算
出することを特徴とする線状材の可動範囲算出装置。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1つに記載の装
置において、 前記線状材の剛性とは、線状材の最小曲げ半径であり、
線状材の材質と太さにより求められることを特徴とする
線状材の可動範囲算出装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の装置において、 前記線状材は、複数の個別線状材を束ねて構成されてお
り、前記線状材の種類とは、この複数の個別線状材を束
ねた上に外装した表皮材の種類であることを特徴とする
線状材の可動範囲算出装置。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1つに記載の装
置において、 前記線状材はワイヤハーネスであることを特徴とする線
状材の可動範囲算出装置。 - 【請求項8】 2点の係止部で係止された線状材の可動
範囲を算出する線状材可動範囲算出方法であって、 前記線状材を2つの係止部で係止し、係止部間を結んだ
直線に対し直角方向で最大長さとなる最大振幅を線状材
の所定の複数点において実測した実測最大振幅量を格納
し、 前記線状材の剛性と、線状材の長さと、線状材の係止部
における係止方向とに基づいて、前記線状材を2点の前
記係止部間で変形させた場合の前記線状材の可動範囲を
算出し、 前記算出された線状材の可動範囲の中で、前記格納され
た実測最大振幅量から前記所定の点と対応する場所での
最大振幅量を求め、 求めた最大振幅量と前記実測最大振幅量とを比較し、得
られた比較結果から前記線状材の可動範囲を補正し、 線状材の可動範囲を求めることを特徴とする線状材の可
動範囲算出方法。 - 【請求項9】 2点の係止部で係止された線状材の可動
範囲を算出する線状材可動範囲算出プログラムであっ
て、 コンピュータに、 前記線状材の剛性と、線状材の長さと、線状材の係止部
における係止方向とに基づいて、前記線状材を2点の前
記係止部間で変形させた場合の前記線状材の可動範囲を
算出させ、 線状材を2つの係止部で係止し、係止部間を結んだ直線
に対し直角方向で最大長さとなる最大振幅を線状材の所
定の複数点において実測した実測最大振幅量を格納する
実測値格納手段から、実測最大振幅量を読み出させ、 前記可動範囲算出手段により算出された線状材の可動範
囲の中で、前記所定の点と対応する場所での最大振幅量
を求めさせ、 求めた最大振幅量と前記読み出された実測最大振幅量と
を比較し、得られた比較結果から前記線状材の可動範囲
を補正させ、 補正された可動範囲を算出させることを特徴とする線状
材の可動範囲算出プログラム。
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