JP2006127018A - Design support system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、LBPなどで紙の搬送経路内を搬送される紙の挙動を計算機シミュレーションにより解析することにより、搬送経路の最適設計を行うための設計支援システムに関するものである。 The present invention relates to a design support system for optimally designing a conveyance path by analyzing the behavior of paper conveyed in a paper conveyance path by a copying machine, an LBP, or the like by computer simulation.
搬送経路の設計において、実際に物を作る前からさまざまな条件で設計物の機能を検討することは、試作品の製造、試験に要する工数を低減でき、開発期間及び費用を低減できるため好ましい。このような目的で搬送経路内の紙の挙動をシミュレーションする技術として、柔軟媒体を有限要素法による有限要素で表現し、搬送経路内のガイドやローラとの接触判断を行ない、運動方程式を数値的に解くことにより、柔軟媒体のガイドとの搬送抵抗や当接角を評価する設計支援システムが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
In designing the transport path, it is preferable to examine the function of the design under various conditions before actually making the product, because the man-hours required for manufacturing and testing the prototype can be reduced, and the development period and cost can be reduced. As a technology for simulating the behavior of paper in the transport path for this purpose, flexible media is expressed by finite elements using the finite element method, contact with guides and rollers in the transport path is determined, and the equation of motion is numerical. A design support system for evaluating the conveyance resistance and contact angle with the guide of the flexible medium by solving the above is proposed (for example, refer to
また、柔軟媒体をより簡易的に質量とバネにより表現することで、計算速度を向上する手法が公開されている(例えば、非特許文献1参照)。 In addition, a technique for improving the calculation speed by expressing the flexible medium more simply by a mass and a spring is disclosed (for example, see Non-Patent Document 1).
柔軟媒体の運動を解くにあたっては、上述ように、有限要素あるいは質量−バネ系で離散的に表現された柔軟媒体の運動方程式を立て、解析対象時間を有限の幅を持つ時間ステップに分割し、時間0から時間ステップ毎に未知数である加速度、速度、変位を順次求める数値時間積分により達成され、ニューマークのβ法、ウイルソンのθ法、オイラー法、Kutta−merson法などが広く知られている。
近年、設計物の機能を検討する上で、柔軟媒体となる評価紙も多種多様化してきている。 In recent years, various types of evaluation paper have been used as flexible media in examining the function of a design.
例えば、紙の表面にコート層を形成したコート紙が一例として挙げられる。コート紙の中には、紙の表裏両面にコート層のある両面コート紙や、紙の片面のみにコート層のある片面コート紙などがある。 For example, a coated paper in which a coating layer is formed on the surface of the paper is an example. Among the coated papers, there are double-sided coated papers having a coating layer on both sides of the paper, and single-sided coated papers having a coating layer only on one side of the paper.
このような柔軟媒体を評価する際、片面コート紙に関しては、柔軟媒体の曲げ変形剛性が曲げ方向に対し異なる物性を有しているため、モデル上どちらの面がコート面であるかを把握しておく必要がある。 When evaluating such flexible media, for single-sided coated paper, the flexural deformation stiffness of the flexible media has different physical properties in the bending direction, so it is necessary to determine which side is the coated surface on the model. It is necessary to keep.
あるいは、画像形成工程により紙の片面にトナー層が形成され、定着された後の柔軟媒体を評価する場合においても、片面コート紙と同様、曲げ変形剛性が曲げ方向に対し異なるため、画像形成面を把握しておく必要が生じる。 Alternatively, when evaluating a flexible medium after a toner layer is formed and fixed on one side of the paper by the image forming process, the bending deformation rigidity differs with respect to the bending direction as in the case of single-side coated paper. Need to know.
しかしながら、従来技術の設計支援システムでは、モデル作成時および結果表示時に柔軟媒体は線分表示されるのみであり、どちら側がコート面あるいは画像形成面であるかの判別ができなかった。 However, in the design support system of the prior art, the flexible medium is only displayed as a line segment at the time of model creation and result display, and it cannot be determined which side is the coated surface or the image forming surface.
さらに、搬送路内で柔軟媒体が反転し、初期状態に対しコート層が画面上180度以上回転する場合、結果表示の際の搬送評価理解度が損なわれるといった課題があった。 Furthermore, when the flexible medium is reversed in the conveyance path and the coat layer rotates 180 degrees or more on the screen with respect to the initial state, there is a problem that the understanding of conveyance evaluation at the time of displaying the result is impaired.
上記課題を解決する本発明の設計支援システムは、紙、フィルムを含むシート状の柔軟媒体が搬送ガイドや搬送ローラで構成される搬送経路内を搬送されていく挙動をシミュレーションすることで、搬送経路の設計を支援する設計支援システムにおいて、前記設計支援システムが搬送ガイドや搬送ローラ等、搬送経路内の機構部品を定義する搬送経路定義手段と、柔軟媒体の端部2点の座標値とその間の分割数を入力することで、柔軟媒体のモデル定義を等間隔の質量を持った複数の剛体要素に分割し、各剛体要素間をバネで連結することで、弾性体表現する柔軟媒体モデル作成手段と、搬送条件となるローラ駆動の方法、ローラ及び/又は搬送ガイドと柔軟媒体との摩擦係数、とを設定する搬送条件設定手段と、前記搬送条件設定手段に基づいて、柔軟媒体の挙動を数値シミュレーションによって時系列的に求める運動計算手段と、前記運動計算手段によって得られた柔軟媒体の挙動を表示する結果表示手段とによって構成される設計支援システムにおいて、前記柔軟媒体モデル作成手段および前記結果表示手段において、前記柔軟媒体モデルの表裏を判別可能にする柔軟媒体表裏表示手段を有することを特徴とする。 The design support system of the present invention that solves the above problems simulates a behavior in which a sheet-like flexible medium including paper and film is transported in a transport path constituted by a transport guide and a transport roller. In the design support system for supporting the design, the design support system includes a transport path defining means for defining mechanism parts in the transport path, such as a transport guide and a transport roller, and coordinate values between two end points of the flexible medium, and between them. By inputting the number of divisions, flexible media model creation means that expresses elastic bodies by dividing the model definition of flexible media into multiple rigid elements with equally spaced masses and connecting each rigid element with a spring A conveying condition setting means for setting a roller driving method as a conveying condition, a friction coefficient between the roller and / or the conveying guide and the flexible medium, and the conveying condition setting means. In the design support system, comprising: a motion calculation means for obtaining the behavior of the flexible medium in time series by numerical simulation; and a result display means for displaying the behavior of the flexible medium obtained by the motion calculation means. The medium model creation means and the result display means include flexible medium front / back display means that makes it possible to distinguish the front and back of the flexible medium model.
また、上記課題を解決する本発明の設計支援システムの柔軟媒体表裏表示手段は、柔軟媒体モデルの一方向にマーカー表示することを特徴とする。 In addition, the flexible medium front / back display means of the design support system of the present invention that solves the above-described problems displays the marker in one direction of the flexible medium model.
本発明によれば、柔軟媒体モデル作成手段の過程において柔軟媒体モデルの裏表を指定することで、柔軟媒体モデル作成時または計算結果表示の際に、どちらの側がコート層あるいはトナー層であるかの判別が視覚的に可能となり、モデル作成時のミスの防止や計算結果の評価が容易になる効果がある。その結果、実際に物を作る前からさまざまな条件で搬送経路の機能評価が可能となり、特に柔軟媒体のモデル化方針に関してシミュレーション上の詳細な知識を有さない設計者であっても、精度の高い計算結果を導くことができる効果がある。 According to the present invention, by specifying the back and front of the flexible media model in the process of the flexible media model creation means, which side is the coat layer or the toner layer when creating the flexible media model or displaying the calculation result Discrimination can be made visually, and it has the effect of preventing mistakes during model creation and facilitating evaluation of calculation results. As a result, it is possible to evaluate the function of the transport path under various conditions before actually making a product, and even a designer who does not have detailed simulation knowledge about the flexible media modeling policy can achieve accuracy. There is an effect that a high calculation result can be derived.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照し具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態における設計支援システムの処理における各手段の実行順の一例を説明するためのフローチャートである。図1に示されるように本発明の設計支援システムは搬送経路定義手段101、柔軟媒体モデル作成手段102、搬送条件設定手段103、運動計算手段104、結果表示手段105の5つの手段を順次実行することによって処理が行われる。処理の流れの詳細は以下に説明する。
FIG. 1 is a flowchart for explaining an example of the execution order of each means in the process of the design support system according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the design support system of the present invention sequentially executes five units: a conveyance
次に、図2に本システムの画面構成図の一例を示す。画面は主に手段の切り替えを行なうメニューバー1、各手段のサブ構成メニュー2、定義した搬送経路や結果が表示されるグラフィック画面3、システムメッセージの出力および必要に応じ数値入力を行なう、コマンド欄4で構成される。
Next, FIG. 2 shows an example of a screen configuration diagram of the present system. The screen is mainly a
まず、搬送経路定義手段について説明する。搬送経路の定義を行なうため、メニューバー1中の「搬送経路」ボタンを押すと、搬送経路定義手段のサブ構成メニュー2が図2に図示されるように画面の左側に所望の範囲領域を持って表示される。サブ構成メニュー2には、2つローラで1対の搬送ローラを定義するローラ対定義ボタン2A、1つのローラを単独で定義するローラ定義ボタン2B、直線の搬送ガイドを定義する直線ガイド定義ボタン2C、円弧の搬送ガイドを定義する円弧ガイド定義ボタン2D、スプライン曲線で搬送ガイドを定義するスプラインガイド定義ボタン2E、柔軟媒体が搬送される経路の分岐を行なうフラッパ(ポイント)を定義するフラッパ定義ボタン2F、柔軟媒体が搬送経路内の所定の位置にあるか否かを検出するセンサを定義するセンサ定義ボタン2G等を表示することができる。これらの各ボタン2A乃至2Gは、実際の複写機やプリンターの搬送経路を構成する部品である。したがって、紙などの印刷媒体の搬送経路を構成するために必要な部品の全てが揃っていることが望ましい。各構成部品の定義をサブ構成メニュー2およびコマンド欄4により実施すると、グラフィック画面3上に位置形状が反映される。
First, the transport route defining means will be described. When the “transport route” button in the
搬送経路定義手段101による搬送経路の定義が終了した後、柔軟媒体モデル作成手段に移る。
After the transport path definition by the transport
本実施例においては、図2のメニューバー1中に設けられた「媒体定義」ボタンを選択することで柔軟媒体モデル作成に移行することができる。柔軟媒体モデル作成へ移行した場合の画面表示例を図3に示す。メニューバー1中の「媒体定義」ボタンを押すことで実施された柔軟媒体モデル作成画面には、サブ構成メニュー2に媒体種選択画面2Hが表示される。
In the present embodiment, it is possible to shift to flexible media model creation by selecting a “medium definition” button provided in the
ここで、まず搬送経路内での柔軟媒体の位置を決定するために、コマンド欄4から柔軟媒体の両端部の座標値の入力を促すメッセージが表示される。座標値はコマンド欄4で数値入力するか、マウス等計算機に付随するポインティングデバイスによってグラフィック画面3に直接指示することにより入力することができる。端部の座標を規定した時点で、グラフィック画面3上には両端部31を結ぶ直線(破線)32が引かれ、柔軟媒体がどのように搬送経路内に設置されているか確認できる。
Here, in order to determine the position of the flexible medium in the transport path, a message prompting the user to input coordinate values of both ends of the flexible medium is displayed from the
柔軟媒体の配置がなされると、次に直線(破線)32で表現されている柔軟媒体を複数のバネ−質量系に離散化する際の分割数nの入力を促すメッセージがコマンド欄4に表示されるので、前記コマンド欄4に所望の分割数nを入力する。本実施例では分割数を10とした場合の一例が示されている。(図5)
媒体種選択画面2Hには代表的な紙種名が予め登録してあり、計算しようとしている柔軟媒体の種類をクリックして選択する。
When the flexible medium is arranged, a message prompting the input of the division number n when the flexible medium represented by the straight line (broken line) 32 is discretized into a plurality of spring-mass systems is displayed in the
A representative paper type name is registered in advance in the medium
搬送経路内での柔軟媒体の運動を計算するために必要な計算パラメータは、柔軟媒体のヤング率、密度、厚さなどの情報であり、媒体種選択画面2H中に表示される紙種には前記パラメータがデータベースとして割り当てられている。
The calculation parameters necessary for calculating the motion of the flexible medium in the transport path are information such as the Young's modulus, density, and thickness of the flexible medium, and the paper type displayed on the medium
図3のように媒体種に「片面コート」を選択すると、片面コート紙の上記パラメータがデータベースから自動取り込みされるが、ここで媒体種のヤング率について以下に説明する。 When “single-sided coating” is selected as the medium type as shown in FIG. 3, the above parameters of the single-sided coated paper are automatically fetched from the database. Here, the Young's modulus of the medium type will be described below.
厚さ方向に材質が均一である普通紙の曲げ剛性は、引張り試験で得られるヤング率及び断面二次モーメントにより算出可能であるのは、材料力学の観点から明白である。 It is apparent from the viewpoint of material mechanics that the bending stiffness of plain paper having a uniform material in the thickness direction can be calculated from the Young's modulus and the second moment of section obtained by a tensile test.
しかしながら、片面のみにコーティングが施してある片面コート紙や普通紙の片面のみにトナー層が形成されている場合、図4に示すように柔軟媒体61は積層構造となっている。柔軟媒体61の表層に塗布されたコート層62は、柔軟媒体61と異なる物性を持っている。その結果、コート層62側に凸となる曲げ変形63と、コート層62側が凹となる曲げ変形64とでは、曲げ剛性が異なる。 However, when a toner layer is formed only on one side of a single-side coated paper or plain paper on which only one side is coated, the flexible medium 61 has a laminated structure as shown in FIG. The coat layer 62 applied to the surface layer of the flexible medium 61 has physical properties different from those of the flexible medium 61. As a result, the bending rigidity 63 differs between the bending deformation 63 that is convex toward the coat layer 62 and the bending deformation 64 that is concave toward the coat layer 62.
そこで、本実施例ではコート紙のような積層材の曲げ応力を計算するためのヤング率をJ.TAPPI紙パルプ試験方法No40−83であるガーレーこわさ試験により、測定されたガーレーこわさから曲げ相当ヤング率(数1)より求め、データベースとして割り当てている。 Therefore, in this embodiment, the Young's modulus for calculating the bending stress of a laminated material such as a coated paper is set as J.P. By the Gurley stiffness test which is TAPPI paper pulp test method No. 40-83, the bending equivalent Young's modulus (Equation 1) is obtained from the measured Gurley stiffness and assigned as a database.
Er=5204Mpa、EL=6321Mpa、密度7.6×10-7kg/mm3、厚さ0.129mmという値がデータベースから選択される。ここで、Erはコート層側が凹、ELはコート層側が凸となる曲げ変形に相当するヤング率である。
The values E r = 5204 Mpa, E L = 6321 Mpa, density 7.6 × 10 −7 kg / mm 3 , thickness 0.129 mm are selected from the database. Here, E r coat layer side concave, the E L is a Young's modulus corresponding to the bending deformation coat layer side has a convex.
図5に等分割による柔軟媒体モデル作成例を示す。 FIG. 5 shows an example of creating a flexible medium model by equal division.
コマンド欄4に分割数10を入力すると、グラフィック画面3に図3の直線(破線)32を10に区分する位置に質点33が配置され、同時に質点間が回転バネ34および並進バネ35により連結されたモデルを作成し、グラフィック画面3に表示される。
When the
質点間を結ぶ回転バネ34は、柔軟媒体を弾性体と見なした際の曲げ剛性を表現し、また並進バネ35は引張り剛性を表現する。両バネ定数は弾性理論から導くことが可能である。回転バネ定数kr、kLおよび並進バネ定数ksはヤング率E、幅w、紙厚tおよび質点間の距離ΔLを用いて(数2)によって与えられる。
The
m=Lwtρ/(n−1) (数3)
次に、本実施例の特徴である柔軟媒体の表裏表示の実施例を図5および図6を用いて説明する。
m = Lwtρ / (n−1) (Equation 3)
Next, an embodiment of flexible medium front and back display, which is a feature of this embodiment, will be described with reference to FIGS.
柔軟媒体モデル作成において、図5のサブ構成メニュー2の媒体種選択画面2Hより「片面コート」ボタンを選択すると、図5のサブ構成メニュー2の媒体表裏設定画面2Iが表示される。なお、片面コート紙に限定されることなく、右倒れ相当のヤング率(Er)と左倒れ相当のヤング率(EL)とで異なるデータベース値が定義されている場合にも、図5のサブ構成メニュー2に媒体表裏設定画面2Iが表示される。
In the flexible medium model creation, when the “single side coating” button is selected from the medium
次に、媒体表裏設定画面2Iより「上」または「下」を選択する。表裏方向設定の選択が終了した時点で、計算内部では柔軟媒体モデルの表裏方向に合わせた回転バネ定数kr、kLの割り当てが行われる。 Next, “Up” or “Down” is selected from the medium front / back setting screen 2I. When selection of the front / back direction setting is completed, the rotation spring constants k r and k L are allocated in the calculation in accordance with the front / back direction of the flexible medium model.
以上の作業により、柔軟媒体がシステム上で曲げと引張りの力に反応する弾性体としてモデル定義される。 With the above operations, the flexible medium is model-defined as an elastic body that reacts to bending and pulling forces on the system.
同時に、グラフィック画面には柔軟媒体のコート層側にベクトルによるマーカーが表示されるが、ここで、柔軟媒体表裏表示手段のアルゴルについて図6を用いて順を追って説明する。 At the same time, a vector marker is displayed on the flexible medium coat layer side on the graphic screen. Here, the algorithm of the flexible medium front / back display means will be described in order with reference to FIG.
ステップ1:表裏を入力する。 Step 1: Enter the front and back.
ステップ2:マーカーの描画始点P1、P2を求める。 Step 2: The marker drawing start points P1 and P2 are obtained.
柔軟媒体モデルの質点1からnに対し、質点1→2の中点P1および質点n−1→nの中点P2をマーカーの描画始点として計算する。
For the mass points 1 to n of the flexible medium model, the midpoint P1 of the
本実施例では柔軟媒体は11個の質点モデルで表現されている。 In this embodiment, the flexible medium is represented by 11 mass point models.
ステップ3:柔軟媒体要素ベクトルVp1−2、Vp2−3、…Vpn−1−nを求める。 Step 3: Determine flexible media element vectors Vp1-2, Vp2-3,... Vpn-1-n.
ステップ4:各要素ベクトルの大きさの和Lを計算し、柔軟媒体長さとする。 Step 4: The sum L of the size of each element vector is calculated and set as the flexible medium length.
本実施例では各要素ベクトルの大きさを10mmとし、L=100mmが求まる。 In this embodiment, the size of each element vector is 10 mm, and L = 100 mm is obtained.
ステップ5:ステップ1から回転方向を決定し、Vp1−2、Vpn−1−nを90度回転させ、それぞれP1、P2を始点としたベクトルVp1−2’、Vpn−1−n’を計算する。
Step 5: Determine the rotation direction from
本実施例ではn=11なのでVp1−2’とVp10−11’が求まる。また、表裏方向「上」が選択されており、回転方向は反時計回りに90度回転する。 In this embodiment, since n = 11, Vp1-2 ′ and Vp10-11 ′ are obtained. Also, the front / back direction “up” is selected, and the rotation direction rotates 90 degrees counterclockwise.
ステップ6:Vp1−2’、Vpn−1−n’を更にステップ4で求めた柔軟媒体長さLに対し一定比率の大きさを持ったベクトルV1、Vn−1に変換する。
Step 6: Vp1-2 'and Vpn-1-n' are further converted into vectors V1 and Vn-1 having a constant ratio with respect to the flexible medium length L obtained in
本実施例ではn=11なのでV1、V10が求まる。また、柔軟媒体長さLに対する比率を1/20とし、V1,V10の大きさ5mmが計算され、ベクトル表示される。 In this embodiment, since n = 11, V1 and V10 are obtained. Further, the ratio to the flexible medium length L is 1/20, and the sizes of V1 and V10 of 5 mm are calculated and displayed as vectors.
ステップ7:ステップ6のベクトルV1、Vn−1をコート面をあらわすマーカーとし、このマーカーをモデル作成時、および/またはアニメーション表示時に描画する。 Step 7: The vectors V1 and Vn-1 in Step 6 are used as markers representing the coat surface, and these markers are drawn when creating a model and / or displaying an animation.
以上の作業により、図7のグラフィック画面3に媒体表裏判別マーカー36が表示され、柔軟媒体のどちらの方向にコーティング層またはトナー形成層が設定された状態で搬送経路内に設置されているか確認可能としている。
Through the above operations, the medium front /
また、マーカーサイズは紙長Lに対して一定比率とすることで、柔軟媒体モデルの分割数に依存せずに、バランスよく画面表示可能となる。 Further, by setting the marker size to a constant ratio with respect to the paper length L, the screen can be displayed in a well-balanced manner without depending on the number of divisions of the flexible medium model.
柔軟媒体モデル作成によってバネ−質量要素への離散化が行われた後に搬送条件設定手段に移る。搬送条件設定手段では、搬送ローラの駆動条件、搬送経路の分岐を行なうフラッパの制御、および搬送ガイド、ローラと柔軟媒体との接触時の摩擦係数を定義する。 After the discretization into spring-mass elements is performed by creating a flexible medium model, the process proceeds to the transport condition setting means. The conveying condition setting means defines the driving conditions of the conveying roller, the control of the flapper that branches the conveying path, and the friction coefficient when the conveying guide and the roller are in contact with the flexible medium.
図8に搬送条件設定手段の実施説明図を示す。メニューバー1中の「搬送条件」ボタンを押すとサブ構成メニュー2に駆動条件および摩擦係数を定義する画面が現れる。同図ではローラの駆動制御の入力例を示しており、サブ構成メニュー2の駆動条件「ローラ」を選択した段階(図8において、サブ構成メニュー2のローラの部分が反転表示されている)である。サブ構成メニュー2のローラを選択した状態で、グラフィック画面3に表示してある搬送ローラの中から駆動条件を定義するローラを選択する。必要なローラの選択が終了した時点でコマンド欄4に特徴点の入力として時間とローラの回転数を入力すると、図9に示されるようにグラフィック画面3に時間に対するローラの回転数を示すグラフが表示される。
FIG. 8 shows an implementation explanatory diagram of the conveyance condition setting means. When the “Conveyance condition” button in the
例えば、コマンド欄4から(時間、回転数)の組から成る特徴点を随時入力すると、グラフィック画面にグラフを作成、表示することができる。
For example, if a feature point consisting of a set of (time, number of revolutions) is input from the
本実施例では0から1秒までに直線的にローラの回転数を0から120rpmまで上昇させ、1から3秒までは120rpmを維持、3から4秒の間に120rpmから0に減速するように特徴点の入力を行った。その結果として横軸に時間、縦軸にローラの回転数を取ったグラフが図9のグラフィック画面3に表示されている。
In this embodiment, the rotational speed of the roller is linearly increased from 0 to 120 rpm from 0 to 1 second, maintained at 120 rpm from 1 to 3 seconds, and decelerated from 120 rpm to 0 during 3 to 4 seconds. Input feature points. As a result, a graph with time on the horizontal axis and the number of roller rotations on the vertical axis is displayed on the
分岐経路に使用するフラッパの制御定義も基本的には縦軸が回転数から角度になるだけで、ローラと同様である。フラッパの場合、角度は、初期の角度を0度としてそこからの変位角度を持って入力しても良いし、絶対的な基準線に対する角度を持って入力しても良い。視覚的に直感的に理解しやすく、その動き量がわかりやすいと言う点からみればフラッパの通常時の角度を基準にすることは好ましい。 The control definition of the flapper used for the branch path is basically the same as that of the roller, except that the vertical axis is an angle from the rotational speed. In the case of a flapper, the angle may be input with an initial angle of 0 degree and a displacement angle therefrom, or may be input with an angle with respect to an absolute reference line. From the viewpoint that it is easy to understand visually and intuitively and the amount of movement is easy to understand, it is preferable to use the normal angle of the flapper as a reference.
摩擦係数の定義もサブ構成メニュー2の駆動条件の中の「摩擦係数」を選択した状態で、グラフィック画面3に表示してあるローラまたはガイドを個々に選択し、それら選択されたローラ又はガイド毎に紙との摩擦係数μをコマンド欄4より入力する。ここで入力されたμにより、柔軟媒体の質点とローラまたはガイドとの接触計算により得られる垂直抗力をNとすると、図10のように紙の搬送方向とは逆向きに摩擦力μNが働くように設定される。
For the definition of the friction coefficient, the roller or guide displayed on the
次に、運動計算を行う一例を図11のフローチャートを用いて説明する。まずブロック41で柔軟媒体の運動を計算する実時間Tおよび運動方程式の解を数値的に求める際に使用する数値時間積分の時間刻みΔtを設定する。
Next, an example of performing motion calculation will be described using the flowchart of FIG. First, in
以降ブロック42〜47が数値時間積分のループであり、柔軟媒体の運動は初期時間からΔt毎に計算され、記憶装置に結果が保存される。 Thereafter, blocks 42 to 47 are numerical time integration loops, and the motion of the flexible medium is calculated every Δt from the initial time, and the result is stored in the storage device.
ブロック42はΔt秒後の計算を行なう際に必要な初期加速度、初期速度、初期変位を設定する。これらの値は1サイクル終わるごとにその計算結果(すなわち全快のサイクルの計算値を初期値とする)が投入される。
A
ブロック43は柔軟媒体を形成する各質点に働く力を定義する。力には回転モーメント、引張り力、接触力、摩擦力、重力、空気抵抗力、クーロン力があり、個々の質点に対し働く力を計算した後その合力を最終的に柔軟媒体にかかる力として定義する。
ブロック44はブロック43で求めた質点に働く力を質点の質量で除し、さらに初期加速度を加算することで、Δt秒後の加速度を計算する。
The
同様にしてブロック45では速度を、ブロック46では変位を計算する。 Similarly, block 45 calculates velocity and block 46 calculates displacement.
本実施例ではブロック43〜ブロック46の一連のΔt秒後の物理量計算にEulerの時間積分手法を採用しているが、Kutta−merson、Newmark−β法、Willson−θ法等、他の時間積分手法を採用しても良い。ブロック47では計算時刻がブロック41で設定した実時間Tに到達したか否かを判断し、到達していれば運動計算手段を終了する。到達していない場合は再度ブロック42に戻り時間積分を繰り返す。
In the present embodiment, Euler's time integration method is used for calculating a physical quantity after a series of Δt seconds in
結果表示手段はメニューバー1中の「結果表示」ボタンを押すとサブ構成メニュー2に動画メニューとプロットメニューが表示される。図12に本実施例における動画メニュー画面の一例を示す。サブ構成メニュー2の中には動画とプロットを大きく選択できるようになっており、動画メニューは再生ボタンや停止ボタン、早送りボタンなどを有し、同ボタンによりグラフィック画面3で柔軟媒体の挙動を可視化できる。
When the result display means presses a “result display” button in the
また、グラフィック画面3で媒体表裏判別マーカー36を表示し、結果表示手段の動画表示時においても、柔軟媒体のコート層あるいはトナー層の形成されている方向を可視化できる。
Further, the medium front /
図13には、プロット画面の一実施例を示す。プロットメニューからグラフ化したい計算結果を選択すると、グラフィック画面3に時系列グラフが表示される。本実施例では、所望のガイドにかかる反力をプロット表示したものである。プロットメニューにおいては、柔軟媒体の挙動をより定量的に把握するため、ガイドやローラの搬送負荷、柔軟媒体の加速度、速度、変位等が時間に対しグラフ表示される。このように結果表示手段により、種々の搬送経路内の評価が可能となる。
FIG. 13 shows an example of the plot screen. When a calculation result to be graphed is selected from the plot menu, a time series graph is displayed on the
以上説明したように、搬送経路定義手段、柔軟媒体モデル作成手段、搬送条件設定手段、運動計算手段、結果表示手段の順を追って、本実施例の設計支援システムにおけるフローが完結する。 As described above, the flow in the design support system of this embodiment is completed in the order of the transport path defining means, the flexible medium model creating means, the transport condition setting means, the motion calculation means, and the result display means.
1 メニューバー
2 サブ構成メニュー
2A ローラ対定義ボタン
2B ローラ定義ボタン
2C 直線ガイド定義ボタン
2D 円弧ガイド定義ボタン
2E スプラインガイド定義ボタン
2F フラッパ定義ボタン
2G センサ定義ボタン
2H 媒体種選択画面
2I 媒体表裏設定画面
3 グラフィック画面
31 柔軟媒体の端部座標
32 柔軟媒体の表現線
33 質点
34 回転バネ
35 並進バネ
36 媒体表裏判別マーカー
4 コマンド欄
41 運動計算手段のブロック41
42 運動計算手段のブロック42
43 運動計算手段のブロック43
44 運動計算手段のブロック44
45 運動計算手段のブロック45
46 運動計算手段のブロック46
47 運動計算手段のブロック47
1
42
43
44
45
46
47
Claims (2)
前記設計支援システムが
搬送ガイドや搬送ローラ等、搬送経路内の機構部品を定義する搬送経路定義手段と、
柔軟媒体の端部2点の座標値とその間の分割数を入力することで、柔軟媒体のモデル定義を等間隔の質量を持った複数の剛体要素に分割し、各剛体要素間をバネで連結することで、弾性体表現する柔軟媒体モデル作成手段と、
搬送条件となるローラ駆動の方法、ローラ及び/又は搬送ガイドと柔軟媒体との摩擦係数、とを設定する搬送条件設定手段と、
前記搬送条件設定手段に基づいて、柔軟媒体の挙動を数値シミュレーションによって時系列的に求める運動計算手段と、
前記運動計算手段によって得られた柔軟媒体の挙動を表示する結果表示手段とによって構成される設計支援システムにおいて、
前記柔軟媒体モデル作成手段および前記結果表示手段において、前記柔軟媒体モデルの表裏を判別可能にする柔軟媒体表裏表示手段を有することを特徴とする設計支援システム。 In the design support system that supports the design of the transport path by simulating the behavior that the sheet-like flexible medium including paper and film is transported in the transport path composed of the transport guide and transport rollers,
The design support system defines a transport path defining means for defining mechanical parts in the transport path such as a transport guide and a transport roller;
By inputting the coordinate values of the two end points of the flexible medium and the number of divisions between them, the model definition of the flexible medium is divided into a plurality of rigid elements with equally spaced masses, and each rigid element is connected by a spring. A flexible medium model creating means for expressing an elastic body,
A conveying condition setting means for setting a roller driving method as a conveying condition, a friction coefficient between the roller and / or the conveying guide and the flexible medium,
Based on the transport condition setting means, a motion calculation means for determining the behavior of the flexible medium in time series by numerical simulation;
In a design support system comprising a result display means for displaying the behavior of the flexible medium obtained by the motion calculation means,
The design support system, characterized in that the flexible medium model creating means and the result display means include flexible medium front / back display means for enabling the front and back of the flexible medium model to be distinguished.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004312279A JP2006127018A (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Design support system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004312279A JP2006127018A (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Design support system |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2006127018A true JP2006127018A (en) | 2006-05-18 |
Family
ID=36721744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004312279A Withdrawn JP2006127018A (en) | 2004-10-27 | 2004-10-27 | Design support system |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2006127018A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008139998A (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Canon Inc | Simulation device, simulation method, program, and storage medium |
-
2004
- 2004-10-27 JP JP2004312279A patent/JP2006127018A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008139998A (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Canon Inc | Simulation device, simulation method, program, and storage medium |
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