JP2006210323A - ワイヤハーネスの評価方法及び装置並びに評価プログラム及びその記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤハーネスの指示部位を移動した場合の配索形状及び反力を含む配索特性を有限要素法による解析により画面上で容易に評価可能にするワイヤハーネスの評価装置。
【解決手段】ワイヤハーネスの三次元配索形状を設計するＣＡＤデータを用いて、物性、形状、拘束位置及び拘束方向を解析条件として有限要素法により配索形状並びにコネクタの把持状態での反力を解析する解析手段１４と、その配索形状での仮想三次元形状画像、解析条件を入力操作部から設定する条件設定画面及び反力の解析結果出力画面を画面２ａに表示する表示制御手段１０と、入力操作部５から指示した仮想三次元形状画像上の指示部位の移動先位置を座標値として認識する座標値認識手段１２と、評価用に解析手段１４に入力する解析条件を、ＣＡＤデータに含む解析条件、条件設定画面に設定した解析条件及び座標値で規定する拘束位置を基に設定する解析条件設定手段１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、基端が拘束され、かつ先端にはコネクタ座に拘束されるコネクタが取付けられる電線束であるワイヤハーネスの配索形状等の配索特性を有限要素法により解析し、解析結果をディスプレイ部の画面上で評価するためのワイヤハーネスの評価方法及び装置並びに評価プログラム及びその記録媒体に関するものである。

特許文献１によれば、車両に配索されるワイヤハーネスの三次元設計データのデータ入力工程と、基準配線データの画像を三次元仮想空間に背景画像として表示する画像表示工程と、三次元設計データを背景画像に重ねて表示する三次元設計データ表示工程と、データ入力手段での入力に応じて三次元設計データとしてのワイヤハーネスの形状を変更して表示する三次元データ変形工程とよりなるワイヤハーネスの仮想方法が開示されている。これにより、ワイヤハーネスを試作することなく、データ入力手段により三次元仮想空間で三次元設計データに応じて長さの寸法不足、無理な取付け角度等の発生を回避するように、仮想的に配索を行うことにより、試作を繰返さないで配索状態を決定することができる。

一方、工業製品の設計に際して、構造物を有限の要素に分割した形状モデルを作成し、各要素に与えた特性に応じて全体を解析する有限要素法（FEM : Finite Element Method）による構造解析方法は周知であり、例えば自動車部品の弾性を呈するウエザストリップの反力或は変形の解析が行われている。さらに、特許文献２によれば、有限要素法により、ワイヤハーネスを円形断面の複数の梁要素が順に結合された弾性体と見なすことにより、ワイヤハーネスの形状、物性及び拘束条件を設定して、ワイヤハーネスの配索形状を解析するワイヤハーネスの設計支援方法が開示されている。
特開２００２−３７３５３３号公報 特開２００４−１３９５７０号公報

このワイヤハーネスの設計支援方法によれば、拘束位置間のワイヤハーネスの変形状態が画面上で確認できるようになるが、ワイヤハーネスの設計に際しては、その先端のコネクタの取外し状態での変形による周辺部品との干渉、コネクタ装着時のワイヤハーネスに対する並進方向又は回転方向の反力による作業負荷、ハーネス長の公差による変形状態の変動、振動によるハーネスの変動量等も考慮する必要がある。特に、コネクタが取付けられるワイヤハーネス先端については、種々の移動範囲が簡単に設定され、それに伴う配索形状の変形がコネクタを含めて三次元モデルにより表示されると、評価上有利になる。

本発明は、このような点に鑑みて、ワイヤハーネスの指示部位を移動させた場合のワイヤハーネスの配索形状及びコネクタを把持した状態での反力を含むワイヤハーネスの配索特性を、ワイヤハーネスの材質、形状或は拘束条件を種々想定して有限要素法による解析し、その結果を画面上で容易に評価可能にするワイヤハーネスの評価方法及び装置並びに評価プログラム及びその記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は、この目的を達成するための方法として、請求項１により、基端が拘束され、かつ先端にはコネクタ座に拘束されるコネクタが取付けられるワイヤハーネスの配索特性を有限要素法により解析し、解析結果をディスプレイ部の画面上で評価するためのワイヤハーネスの評価方法において、三次元の配索形状を設計するために作成されたＣＡＤデータによるコネクタを含むワイヤハーネスの仮想三次元形状画像と、ワイヤハーネスの物性、形状、拘束位置及び拘束方向についてＣＡＤデータに含まれない一部の解析条件を入力操作により設定させる条件設定画面とを画面に表示させ、仮想三次元形状画像上で指示された、コネクタの移動先位置をその拘束位置の座標値として認識し、ＣＡＤデータに含まれる解析条件と、条件設定画面に設定された解析条件と、座標値で規定される拘束位置との評価のために必要な解析条件を基に配索形状並びにコネクタを把持した状態での反力を有限要素法により解析し、解析された前記コネクタを含む配索形状の仮想三次元形状画像及び反力の解析結果を画面に表示させることを特徴とする。

この目的を達成するための装置としては、請求項４により、基端が拘束され、かつ先端にはコネクタ座に拘束されるコネクタが取付けられるワイヤハーネスの配索特性を有限要素法により解析し、解析結果をディスプレイ部の画面上で評価するためのワイヤハーネスの評価装置において、三次元の配索形状を設計するために作成されたＣＡＤデータによるワイヤハーネスについて、その物性、形状、拘束位置及び拘束方向を解析条件として有限要素法により配索形状並びにコネクタを把持した状態での反力を解析する解析手段と、解析結果によるコネクタを含む配索形状の仮想三次元形状画像、解析条件を入力操作部により設定させる条件設定画面及び反力の解析結果出力画面を画面に表示させる表示制御手段と、入力操作部により指示された仮想三次元形状画像上の指示部位の移動先位置を座標値として認識する座標値認識手段と、評価のために解析手段に入力させるべき解析条件を、ＣＡＤデータに含まれる解析条件、条件設定画面に設定された解析条件及び座標値で規定される拘束位置を基に設定する解析条件設定手段と、を備えたことを特徴とする。

このような方法及び装置は、請求項２又は請求項１３により、コンピュータに対応の評価プログラムをロードすることにより実施される。また、この評価プログラムは、請求項３又は請求項１４により、記録媒体に記録して汎用できる。

これにより、解析結果をディスプレイ部の画面に、ワイヤハーネスの三次元の配索形状がコネクタを含めてＣＡＤデータを基に表示される。仮想三次元形状画像に対して入力操作部より指示したワイヤハーネスの指示部位の移動先位置の座標値が認識され、この座標値を拘束位置として配索形状が解析されて画面に表示される。入力操作部よりワイヤハーネス先端を拘束位置として指示して、コネクタを把持した拘束状態の作業負荷、即ち反力が解析・表示される。条件設定画面に対して入力操作部よりワイヤハーネスの物性、形状、コネクタ等の拘束具の特性を所望に解析条件として設定することにより、その配索形状及び反力が画面上で評価できる。

ワイヤハーネスの特性としてワイヤハーネス長の公差による配索形状を評価するには、請求項５により、解析条件として、ワイヤハーネス長の公差が条件設定用画面に設定される。ワイヤハーネスの材質が途中で変化する場合、請求項６により、解析条件が、ワイヤハーネスの材質が変化する途中位置の両側のスパンごとに設定される。画面での解析条件の設定を容易にするには、請求項７により、解析条件設定手段が、条件設定画面における解析条件の項目名のボックスに設定されたワイヤハーネスの基端及び先端の拘束具の名称及びワイヤハーネスの材質の名称に応答して、拘束具の拘束方向、材質の物性及び形状に関する解析条件を設定する。指示部位の移動先位置の画面での設定を容易にするには、請求項８により、表示制御手段が、仮想三次元形状画像に対して入力操作部により画面上で指示された指示部位を原点として、１軸がワイヤハーネスの配索方向に設定された３軸のローカル座標図形を表示し、座標値認識手段が、入力操作部によりローカル座標図形上で指示された指示部位の移動方向及び解析条件設定用画像において設定された移動量に対応するＣＡＤ座標系の座標値を出力する。コネクタの着脱操作を評価するには、請求項９により、解析手段が、ワイヤハーネス先端を指示部位とすることにより、コネクタがコネクタ座から外れた移動先位置における配索形状及び反力を解析する。ワイヤハーネスの振動状態を評価するには、請求項１０により、解析手段が、ワイヤハーネスの途中位置を指示部位とすることにより、途中位置の移動先位置における配索形状を解析する。周辺の部品との干渉を評価するには、請求項１１により、ＣＡＤデータが、ワイヤハーネスに干渉する恐れのある周辺の部品の配置位置及び三次元の形状を規定するデータを含み、表示制御手段が、部品の仮想三次元画像を表示する。指示部位の指示を容易にするには、請求項１２により、ワイヤハーネスの先端及び基端と、ワイヤハーネスの材質が変化する途中位置とが、入力操作部により指示されるべき指示部位の特定点として予め規定され、これらの特定点が仮想三次元形状画像上にポイントクマークで表示される。

請求項１、請求項２、請求項４、請求項１３又は請求項１４の発明によれば、弾性変形するワイヤハーネスの指示部位を移動させた場合の少なくとも配索形状及びコネクタを把持した状態での反力が、画面上で材質、形状或は拘束条件を種々想定して画面上で容易に評価可能になる。したがって、ワイヤハーネス長の過不足、周辺部品との干渉、或は実装状態での振動に伴う周辺部品との干渉、コネクタ操作の作業負荷等の配索特性が評価可能になり、ワイヤハーネスの試作品への依存度を軽減もしくは無くすことができる。特に、請求項４の発明によれば、先端のコネクタに限らず、ワイヤハーネスの途中を指示部位として移動させた形状を評価できる。

その際、請求項５の発明によれば、ワイヤハーネスの長さの公差による配索形状の変動も評価可能になる。請求項６の発明によれば、ワイヤハーネスの材質が途中で変化する場合の配索形状が評価可能になる。請求項７の発明によれば、画面上で材質或は拘束具の名称を設定することにより、解析条件が設定可能になる。請求項８の発明によれば、ワイヤハーネスの指示部位の移動先をローカル座標系上で設定できるために、その設定が容易になる。請求項９の発明によれば、ワイヤハーネス先端のコネクタの着脱作業に際しての配索形状及び作業負荷が評価可能になる。請求項１０の発明によれば、両端が拘束されたワイヤハーネスの途中の振動に伴う配索変形が評価可能になる。請求項１１の発明によれば、干渉する恐れのある部品の画像が表示されることにより、周辺との干渉が一層高精度に評価可能になる。請求項１２の発明によれば、ワイヤハーネスの拘束位置、スパン境界位置等の評価に際して重要な指示部位が容易にマウス等で指示可能になる。

図１乃至図１２を基に本発明の実施の形態によるワイヤハーネスの評価装置を説明する。この装置は、パーソナルコンピュータ１を用いるもので、ディスプレイ部２と、キーボード３、マウス４等の入力操作部５が付属すると共に、ディスクドライブ６にワイヤハーネスの評価装置用のプログラムが記録された例えばＣＤ等の記録媒体９がセットされる。このパソコン１に内臓のメモリに、ＣＡＤ装置で設計された評価対象になる可能性のある複数領域のワイヤハーネスの配索形状の三次元モデルのＣＡＤデータをロードすることにより、評価が可能になる。尚、ＣＡＤデータは場合により、記録媒体を介してディスクドライブ６から取込むこともできる。

このロードされる評価プログラムは、パソコン１を次の各手段として機能させるように、内蔵のメモリ、ＣＰＵ等を作動させる。即ち、ＣＡＤデータを格納するＣＡＤデータ格納手段１９と、ＣＡＤデータ及び解析結果によるワイヤハーネスの配索形状の仮想三次元形状画像をＣＡＤ座標系に従いディスプレイ部２の画面２ａに表示すると共に、フロント画面、基礎データ入力用、評価用、解析条件設定用、反力の解析結果出力用等の画面表示データを作成して、それぞれ画面２ａに表示させる表示制御手段１０と、画面２ａ上でマウス４により指示されたワイヤハーネスの仮想三次元形状画像上の指示部位及びその移動先位置をＣＡＤデータの三次元座標系の座標値として認識する座標値認識手段１２と、初期解析条件抽出手段１３ｅによりＣＡＤデータに含まれるＦＥＭ解析用の解析条件を抽出して内蔵の初期解析条件格納部１３ａに格納させ、またＣＡＤデータに含まれる解析条件、指示部位及びその移動先位置の座標値及びウインド状の解析条件用の条件設定画面（図７、図８、図１０）の解析条件項目名のボックスに入力操作部５より設定された評価に必要な解析条件を取込んで、解析条件格納部１３ｂに保持する解析条件設定手段１３と、ワイヤハーネスの物性、形状及び拘束具の拘束方向等を含む解析条件の基礎データを基礎データ用入力シート画面（図６）における入力操作部５による入力操作に応答してデータベース１３ｃに登録する基礎データ入力手段１３ｄと、ＣＡＤデータで三次元の配索形状が規定されたワイヤハーネスについて、解析条件設定手段１３から入力される解析条件データに応答して、有限要素法によりワイヤハーネスの配索形状並びにワイヤハーネス先端のワイヤハーネスに対する並進及び回転方向の反力を解析する解析手段１４と、入力操作部５の入力操作に応答して、これらの各部に対して指令制御を行い、また入力データを出力する入力操作応答手段１８として機能させるようにプログラムされている。

ＣＡＤ装置で設計された評価対象領域のワイヤハーネス（Ｗ／Ｈ）４０は、図４に例示するように、基端がクランプ４２より拘束され、先端にコネクタ４１を取付けてコネクタ座４１ａに着脱自在に拘束され、芯線群の外装部として両側に三重巻テーピング４４、その間にビニールチューブ４５を備え、また周辺にはコネクタ４１の取外し或は振動の際に干渉する可能性の部品４８、４９が配置されている。

したがって、三次元のＣＡＤ座標系上におけるＷ／Ｈ基端及び先端の座標値並びに関連部品４８、４９のＣＡＤ座標系上の位置と、クランプ４２、コネクタ座４１ａ等の拘束具の拘束方向と、ワイヤハーネスの物性と、Ｗ／Ｈ中心ラインの配索形状データと、複数電線の三重巻きテーピング４４及びビニールチューブ４５間のＷ／Ｈ材質の変化位置の座標値、これらのスパン長、ワイヤハーネス長、各部の三次元グラフィックデータ等が、ＣＡＤデータとして転送可能になっている。拘束方向は、ワイヤハーネス４０の配索方向と、クランプの爪方向又はコネクタのコンタクトの形状、拘束方法、ケース形状等の拘束具の構造特性と、残りの１軸による直交３軸を基準に設定される。

表示制御手段１０は、評価画面（図１０）に、ＣＡＤデータ格納手段１９に格納されたＣＡＤデータに従いワイヤハーネス４０の配索形状及部品４８、４９の仮想三次元形状画像を有限要素法による解析に依ることなく表示する。また、前述の初期解析条件格納部１３ａに保持されたＣＡＤデータに含まれる解析条件に応答して、解析手段１４により後述する方法で解析された解析モデルＭ１に対して拘束具を含むワイヤハーネス４０の三次元形状を模したグラフィック表示による初期配索形状の仮想三次元形状画像を評価画面（図１０）に表示する。Ｗ／Ｈ基端の拘束位置、スパンの境界になるＷ／Ｈ材質の変化位置、Ｗ／Ｈ先端の拘束位置は、マウス５により指示される指示部位の特定点として予め規定され、仮想三次元形状画像上にポイントマークＰ１〜Ｐ４が表示される。さらに、初期解析条件の少なくとも一部に代えて、新たに設定された解析条件に応答して解析された例えば後述の解析モデルＭ２、Ｍ３に応答して初期配索形状から変化した配索形状も表示する。

表示制御手段１０には、画面２ａにフロント画面（図５）を表示する表示データを格納するフロント画面データ格納手段１１が付属する。基礎データ用入力シート画面（図６）の画面表示データを格納する入力シートデータ格納手段１１ａが付属して、この入力シート画面上で基礎データを入力させる。ローカル座標図形データを格納する座標図形データ格納手段１１ｂが付属して、ローカル座標図形Ｃ１（図３Ａ）をマウス４で指示された指示部位に表示する。定義パネルの画面表示データを格納する定義パネルデータ格納手段１１ｃが付属して、それぞれボタンを含む特定点定義パネル（図７）、スパン定義パネル（図８）及びハーネス定義パネルＷ１（図１０）をウインドによる条件設定画面として表示する。これらの定義パネルには、評価すべき解析条件を表示或は設定させる項目名付きのボックスが表示される。解析結果出力画面の画面表示データを格納する出力パネルデータ格納手段１１ｄが付属して、解析結果出力パネル（図９）に反力の解析結果の数値を表示する。これらの画面表示データ或はパネルが合成された画面表示データは、表示データ格納手段１０ａに一旦格納されて画面２ａに表示される。

ローカル座標図形Ｃ１は、図３Ａに示すように、ワイヤハーネス４０の配索方向に沿った座標軸Ｘ_Ｌを含む３軸Ｘ_Ｌ、Ｙ_Ｌ、Ｚ_Ｌ、その原点Ｏ_Ｌ並びにそれぞれの軸を中心に残りの２軸を含む面で回転する操作円Ｃx, Ｃy, Ｃzにより構成される。表示制御手段１０は、マウス４で指示された指示部位に原点Ｏ_Ｌを一致させた状態でローカル座標図形Ｃ１を表示し、一方座標値認識手段１２は、移動方向をＸ_Ｌ、Ｙ_Ｌ、Ｚ_Ｌ軸のいずれかのクリックにより設定させ、特定点定義パネル（図７）で所望の移動量が設定されると、対応する移動先のローカル座標値をＣＡＤ座標系に変換した座標値を出力する。また、Ｘ_Ｌ、Ｙ_Ｌ、Ｚ_Ｌ軸及び回転操作円Ｃx，Ｃy，Ｃzのいずれをクリックして移動させると、その方向のＣＡＤ座標系の座標値を連続的に出力する。

したがって、Ｙ_Ｌ軸は、クランプ４２による拘束位置では、そのＸ_Ｌ軸に直交する爪方向に設定され、Ｚ_Ｌ軸は自ずと規定される。コネクタによる拘束位置のＹ_Ｌ軸は、その構造特性に応じて設定される。例えば、配索方向がコネクタ座４１ａのコンタクトの方向に一致するコネクタ４１の場合、Ｙ_Ｌ軸は、Ｘ_Ｌ軸に直交し、かつケース側壁に面直に設定する。

尚、ローカル座標図形は、図３Ｂに示すように、さらに立方体を重ねて、３軸に代えて、それぞれの軸に平行な稜線をクリックさせたり、或はワイヤハーネス４０の画像と重ならないように、原点を残して立方体内の軸の画像を省略することもできる。

基礎データ入力手段１３ｄは、ワイヤハーネス４０の物性、形状及び拘束方向等の解析条件として評価に際して想定される基礎データが未だ入力されていない場合、或は追加する場合、入力シート画面（図６）において、新規登録のボックスにワイヤハーネスの外装の材質の名称として例えばビニールチューブを入力すると共に、解析条件の各項目のボックスにヤング率、ポアソン比、密度、外径を入力し、ＯＫボタンをクリックする。登録済みのＷ／Ｈ材質の解析条件を確認する場合、Ｗ／Ｈ材質のボックスの▲▼をクリックして、所望の名称、例えば「三重巻きテーピング」を表示させ、ＯＫボタンをクリックすると、その解析条件の細目が各ボックスに表示される。Ｗ／Ｈは、結束された複数本の電線、複数の芯線を有する樹脂外装のケーブル、複数本の結束されたケーブル等であり、その材質の物性は、必要により予め試験により確認したデータを入力する。

同様に、拘束具については、新規登録のボックスに、配索方向とコネクタ座への装着方向が一致し、かつ３軸方向へ完全拘束の例えばＡ型コネクタを入力する場合、拘束方法の入力欄に全て○を入力する。角穴係止式のクランプ４２も全て○を入力する。登録済みの拘束具の解析条件を確認する場合、拘束具のボックスの▲▼をクリックして、所望の名称、例えば配索面の丸穴に係止されることにより、装着方向のＹ_Ｌ軸を中心にする回転が非拘束である「丸穴係止式クランプ」を表示させて、ＯＫボタンをクリックすると、Ｙ軸回転の欄に×が表示され、その他は○が表示される。

解析条件設定手段１３は、初期配索位置を解析するために、拘束位置である特定点１の座標値及びクランプ４２の拘束方向と、Ｗ／Ｈ材質の変化点である特定点２、３の座標値と、拘束位置である特定点４の座標値及びコネクタ４１の拘束方向と、ワイヤハーネス４０を構成する各特定点１〜４間のスパン１〜３のリスト、それぞれのスパン長、Ｗ／Ｈ外径及びＷ／Ｈ材質の物性を、ＣＡＤデータから初期解析条件抽出手段１３ｅにより抽出させて初期解析条件格納部１３ａに取込んでおく。解析条件が不足する場合には、入力操作部５により追加設定し得るように構成することもできる。さらに三次元形状データを変更し得るようにも構成できる。

これらの初期解析条件を前提に、特定点定義パネル（図７）には、特定点タイプが拘束位置の場合、その拘束具の名称と共にＣＡＤ座標系の座標値が表示され、▲▼をクリックすることにより、所望の解析条件が新たに設定可能になる。特定点タイプがＷ／Ｈ材質の変化点の場合、その座標値が表示される。これらの座標値は、ＣＡＤ座標系の座標値で直接設定できるが、ローカル座標図形Ｃ１上でマウス４により移動方向及び移動位置を指示したり、特定点定義パネル（図７）で移動量を設定する場合、その確定時にＣＡＤ座標系の座標値に変換されて表示され、かつ保持される。スパン定義パネル（図８）には、Ｗ／Ｈを構成するスパン、外径、スパン長、Ｗ／Ｈ材質が表示され、それぞれの解析条件を変更できる。また、スパン長の公差を設定することもできる。ハーネス定義パネルＷ１には、評価領域のワイヤハーネス４０のスパン構成が、その番号により設定される。これらの初期解析条件から変更された解析条件及び変更されない初期解析条件を基に、評価目的に対応した設定に応答してＦＥＭ解析に必要な全ての解析条件データが解析条件格納部１３ｂに格納される。

複数本の芯線を外装したワイヤハーネス４０は、曲げ剛性が縦横剛性に比べて著しく小さく、また長さ方向の伸縮が制限されるために、等価的に複数の梁要素が順に結合された弾性体と見なすことができる。したがって、解析手段１２は、これらの結合点を節点としてワイヤハーネス４０の全体の断面・長さの形状、ヤング率・ポアソン比・密度及び拘束位置・拘束方向を解析条件データとして有限要素法により配索形状及び反力を解析する。即ち、図１１に示すように、ＣＡＤデータのワイヤハーネス４０の中心線の形状データを基に中心線の解析モデルＭ１が、両側の拘束位置の節点ａ_０，ａ_１及びその途中の例えば５ｍｍ間隔の多数の節点群ｂのＣＡＤ座標系の座標値（xb，yb，zb）が、（xao，yao，zao），（xa1，ya1，za1），（xb1，yb1，zb1），（xb2，yb2，zb2）……として設定されているとすると、節点ａ_１の移動先位置ａ_１ ^,（x^’b1，y^’b1，z^’b1）に対する節点群ｂの各変位位置が解析され、変形解析モデルＭ２が作成される。また、節点については、ワイヤハーネス４０に対する並進及び回転方向の反力も解析される。

移動先位置への移動量が過大であることにより、ワイヤハーネス長の不足等によりＦＥＭの計算結果が収束しない場合、解析モデルの作成・表示は行われない。移動量を逐次大きくする場合、限界までの移動先位置ａ_１ ^ｍａｘの解析モデルＭ３が作成・表示され、それ以上の移動量に対してはその限界の表示状態に留まる。座標値ボックスによる過大な移動先位置の設定の場合、解析前の状態に留まる。

振動特性を評価するために、節点ａ_０，ａ_１が拘束された状態で、マウス４による途中の指示部位に所属の節点ｂを追加の特定点として指定し、ローカル座標図形Ｃ１及び特定点定義パネル（図７）で移動方向及び移動量を設定すると、その特定点を３軸方向に対する完全拘束点として配索形状が解析される。その際、同様に限界以上の移動量に対してはその限界の表示状態に留まる。座標値ボックスによる過大な設定の場合、解析前の状態に留まる。

このように構成されたワイヤハーネスの評価装置の動作を図１２を参照して説明する。パソコン１上で評価プログラムを選択すると、フロント画面（図５）が表示される。解析条件に必要な基礎データが入力されていない場合には、「基礎データ入力」ボタンをクリックし、入力シート画面（図６）において前述の方法により、評価に際して想定される拘束具、Ｗ／Ｈ材質の名称を指示すると共に、対応の解析条件の細目を登録しておく。ＣＡＤデータが取込まれていない場合には、「ＣＡＤデータ入力」ボタンをクリックすると、ハーネス選択パネルＷ２が表示される。図４に示すワイヤハーネス４０を評価する場合「Ｗ／Ｈ Ｎｏ．３」を設定し、ＯＫボタンをクリックするとＣＡＤ装置からＣＡＤデータが取込まれる。次いで、「初期条件設定」ボタンをクリックすると、ＣＡＤデータ中のＦＥＭ解析に必要な設計データが解析条件として保持される。

「評価開始」ボタンをクリックすると、評価画面（図１０）に、ワイヤハーネス４０のＣＡＤデータによる配索形状の仮想三次元形状画像が、周辺の部品４８，４９の仮想三次元形状画像と共に表示される。ツールバーのハーネス定義をクリックすると、ハーネス定義パネルＷ１が表示されて、そのスパン構成を確認できる。ＯＫボタンをクリックすると、図１０に示すように、ＣＡＤデータによる配索形状を修正したＦＥＭ解析結果による初期配索形状の仮想三次元形状画像が、特定点１〜４のポイントマークＰ１〜Ｐ４と共に表示される（ステップＳ１）。

コネクタ４１を外して、コネクタ座４１ａの離脱方向であるＸ_Ｌ軸方向に３００ｍｍ移動させたい場合、ポイントマークＰ４をダブルクリックすると、ローカル座標図形Ｃ１が表示される共に特定点定義パネル（図７）も評価画面（図１０）に重ねて表示される。Ｘ軸の座標値ボックスに３００ｍｍ、他を０に設定して、「移動」ボタンをクリックすると、その座標値がＣＡＤ座標系の座標値に変換され、この座標値が座標値ボックスに表示されると共に、部分的に変更された解析条件が新たに設定され（ステップＳ２）、拘束位置が移動した配索形状の仮想三次元形状画像が、二点鎖線で示すように表示される（ステップＳ３）。したがって、ワイヤハーネス４０の変形形状或は部品４８，４９との干渉の可能性が評価できる。移動先位置は、ローカル座標値の設定に代えて、マウス４のクリック位置を回転操作円Ｃx, Ｃy, Ｃz或はＸ_Ｌ，Ｙ_Ｌ，Ｚ_Ｌ軸に沿って移動させることにより設定することもでき、その方向の移動量に応じて逐次解析及び表示が行われる。

この移動先位置においてコネクタを手で把持した状態での並進方向及び回転方向の作業負荷を確認したい場合、「反力」ボタンをクリックすると、その数値を表示する解析結果出力パネル（図９）が表示される。初期配索形状に戻したい場合、「初期位置」ボタンをクリックする。

この移動先位置からＹ_Ｌ軸又はＺ_Ｌ軸方向にさらに移動させた位置に対して評価する場合、移動した特定点４のポイントマークＰ４をダブルクリックすることによりローカル座標図形Ｃ１を表示させて同様な解析を行う。移動先位置の設定は、同様に、クリック位置を回転操作円Ｃx, Ｃy, Ｃz或はＸ_Ｌ，Ｙ_Ｌ，Ｚ_Ｌ軸に沿って連続的に移動させると、その方向の移動量に応じて、逐次解析が行われて、配索形状及び反力の解析結果が評価画面（図１０）に表示され、ローカル座標図形Ｃ１も連動する。同様に、座標値ボックスによる設定も可能である。このような解析に際して、マウス４のクリック位置をローカル座標図形Ｃ１上で移動させて移動量が過大になると、配索形状の表示はその限界状態に留まる。座標値ボックスによる過大な設定の場合、配索形状の表示は解析前の状態に留まる。

特定点１のクランプ４２を丸穴係止式に変更する場合、ポイントマークＰ１をダブルクリックして特定点定義パネル（図７）を表示させて、特定点タイプのボックスに「丸穴係止式クランプ」を設定すると、拘束方向が自動的に変更され、「移動」ボタンをクリックすると、初期配索形状から変化した相応の配索形状が評価画面（図１０）に表示される。

スパン２のＷ／Ｈ材質或は外径或はスパン長を変更したい場合、評価画面（図１０）のツールバーのスパン定義をクリックしてスパン２の途中位置をクリックすると、スパン定義パネル（図８）が表示される。所属のボックスに評価すべき材質名称或は外径或はスパン長を設定してＯＫボタンをクリックすると、同様に初期配索形状から変化した相応の配索形状が表示される。

スパン２の振動による周辺部品との干渉度合を評価する場合、評価画面（図１０）において、ツールバーの制御点追加をクリックして、スパン２の途中位置、例えば略真中をダブルクリックすると、ローカル座標図形Ｃ１及び特定点定義パネル（図７）が表示される。横方向の振動を想定してＹ_Ｌ軸方向に例えば２０ｍｍを設定して、［移動］ボタンをクリックすると、その座標値がＣＡＤ座標系の座標値に変換されて配索形状が解析・表示される。上下方向の振動を想定してＺ_Ｌ軸方向の移動量を設定することもできる。移動量が過大の場合、解析前の状態に留まる。クリック位置をローカル座標図形Ｃ１上で連続的に移動させて移動量が過大になると、配索形状の表示はその限界状態まで逐次行われる。これにより、振動によるＷ／Ｈの変動量或は周辺との干渉を評価できる。

ワイヤハーネス４０をビニールチューブのみで外装する場合、特定点定義パネル（図７）で最初に表示される特定点１に対するＯＫボタンのクリックにより、次に表示される特定点２の特定点定義パネルに、特定点タイプとしてＡ型コネクタを再設定する。また、スパン定義パネル（図８）でスパン長を再定義し、さらにハーネス定義パネルＷ１でスパン１のみを設定して、そのＯＫボタンをクリックすると、対応した配索形状が表示される。

初期或は移動先位置における例えばスパン２のハーネス長の公差による配索形状の変動を確認したい場合、評価画面（図１０）のツールバーのスパン定義をクリックして、その領域をクリックするとローカル座標図形Ｃ１及びスパン２のスパン定義パネル（図８）が表示され、最大又は最小公差を設定して（ステップＳ４）、ＯＫボタンをクリックすると、公差を含んだハーネス長の配索形状が表示される（ステップＳ５）。

本発明の実施の形態によるワイヤハーネスの評価装置の動作機能を説明するブロック図である。 同装置の構成を示す図である。 同装置のローカル座標図形を説明する図である。 同装置の評価対象領域のワイヤハーネスの配索状態を説明する図である。 同装置のフロントパネル画面を示す図である。 同装置の基礎データ入力画面を示す図である。 同装置の特定点定義パネルを示す図である。 同装置のスパン定義パネルを示す図である。 同装置の反力の解析結果の出力画面を示す図である。 同装置のワイヤハーネス特性評価用の画面を示す図である。 同装置の有限要素法による解析原理を説明する図である。 同装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ パーソナルコンピュータ
２ａ 画面
３ キーボード
４ マウス
５ 入力操作部
９ 記録媒体
４０ ワイヤハーネス
４１ コネクタ
４１ａ コネクタ座
４２ クランプ
４４ 三重巻きテーピング
４５ ビニールチューブ
４８，４９ 部品

Claims (14)

1. 基端が拘束され、かつ先端にはコネクタ座に拘束されるコネクタが取付けられるワイヤハーネスの配索特性を有限要素法により解析し、解析結果をディスプレイ部の画面上で評価するためのワイヤハーネスの評価方法において、
   三次元の配索形状を設計するために作成されたＣＡＤデータによるコネクタを含むワイヤハーネスの仮想三次元形状画像と、前記ワイヤハーネスの物性、形状、拘束位置及び拘束方向について前記ＣＡＤデータに含まれない一部の解析条件を入力操作により設定させる条件設定画面とを画面に表示させ、
   前記仮想三次元形状画像上で指示された、前記コネクタの移動先位置をその拘束位置の座標値として認識し、
   前記ＣＡＤデータに含まれる前記解析条件と、前記条件設定画面に設定された前記解析条件と、前記座標値で規定される前記拘束位置との評価のために必要な前記解析条件を基に前記配索形状並びに前記コネクタを把持した状態での反力を有限要素法により解析し、
   解析された前記コネクタを含む前記配索形状の仮想三次元形状画像及び前記反力の解析結果を画面に表示させることを特徴とするワイヤハーネスの評価方法。
2. 基端が拘束され、かつ先端にはコネクタ座に拘束されるコネクタが取付けられるワイヤハーネスの配索特性を有限要素法により解析し、解析結果をコンピュータに付属のディスプレイ部の画面上で評価するためのワイヤハーネスの評価方法をコンピュータに実行させるワイヤハーネスの評価プログラムであって、
   三次元の配索形状を設計するために作成されたＣＡＤデータによるコネクタを含むワイヤハーネスの仮想三次元形状画像と、前記ワイヤハーネスの物性、形状、拘束位置及び拘束方向について前記ＣＡＤデータに含まれない一部の解析条件を入力操作により設定させる条件設定画面を画面に表示させ、
   前記仮想三次元形状画像上で指示された、前記コネクタの移動先位置をその拘束位置の座標値として認識し、
   前記ＣＡＤデータに含まれる前記解析条件と、前記条件設定画面に設定された前記解析条件と、前記座標値で規定される前記拘束位置との評価のために必要な前記解析条件を基に前記配索形状並びに前記コネクタを把持した状態での反力を解析し、
   解析結果による前記コネクタを含む前記配索形状の仮想三次元形状画像及び前記反力の解析結果を画面に表示させることを特徴とするワイヤハーネスの評価プログラム。
3. 請求項２に記載のワイヤハーネスの評価プログラムを記録したコンピュータにより読取り可能なことを特徴とする評価プログラムの記録媒体。
4. 基端が拘束され、かつ先端にはコネクタ座に拘束されるコネクタが取付けられるワイヤハーネスの配索特性を有限要素法により解析し、解析結果をディスプレイ部の画面上で評価するためのワイヤハーネスの評価装置において、
   三次元の配索形状を設計するために作成されたＣＡＤデータによるワイヤハーネスについて、その物性、形状、拘束位置及び拘束方向を解析条件として有限要素法により前記配索形状並びにコネクタを把持した状態での反力を解析する解析手段と、解析結果による前記コネクタを含む前記配索形状の仮想三次元形状画像、前記解析条件を入力操作部により設定させる条件設定画面及び前記反力の解析結果出力画面を画面に表示させる表示制御手段と、前記入力操作部により指示された前記仮想三次元形状画像上の指示部位の移動先位置を座標値として認識する座標値認識手段と、評価のために前記解析手段に入力させるべき前記解析条件を、前記ＣＡＤデータに含まれる前記解析条件、前記条件設定画面に設定された前記解析条件及び前記座標値で規定される前記拘束位置を基に設定する解析条件設定手段と、を備えたことを特徴とするワイヤハーネスの評価装置。
5. 解析条件として、ワイヤハーネス長の公差が条件設定用画面に設定されることを特徴とする請求項４記載のワイヤハーネスの評価装置。
6. 解析条件が、ワイヤハーネスの材質が変化する途中位置の両側のスパンごとに設定されることを特徴とする請求項４記載のワイヤハーネスの評価装置。
7. 解析条件設定手段が、条件設定画面における解析条件の項目名のボックスに設定されたワイヤハーネスの基端及び先端の拘束具の名称及び前記ワイヤハーネスの材質の名称に応答して、前記拘束具の拘束方向及び前記材質の物性に関する解析条件を設定することを特徴とする請求項４記載のワイヤハーネスの評価装置。
8. 表示制御手段が、仮想三次元形状画像に対して入力操作部により画面上で指示された指示部位を原点として、１軸がワイヤハーネスの配索方向に設定された３軸のローカル座標図形を表示し、
   座標値認識手段が、入力操作部によりローカル座標図形上で指示された指示部位の移動方向及び解析条件設定用画像において設定された移動量に対応するＣＡＤ座標系の座標値を出力することを特徴とする請求項４記載のワイヤハーネスの評価装置。
9. 解析手段が、ワイヤハーネス先端を指示部位とすることにより、コネクタがコネクタ座から外れた移動先位置における配索形状及び反力を解析することを特徴とする請求項４記載のワイヤハーネスの評価装置。
10. 解析手段が、ワイヤハーネスの途中位置を指示部位とすることにより、前記途中位置の移動先位置における配索形状を解析することを特徴とする請求項４記載のワイヤハーネスの評価装置。
11. ＣＡＤデータが、ワイヤハーネスに干渉する恐れのある周辺の部品の配置位置及び三次元の形状を規定するデータを含み、表示制御手段が、部品の仮想三次元画像を表示することを特徴とする請求項４記載のワイヤハーネスの評価装置。
12. ワイヤハーネスの先端及び基端と、前記ワイヤハーネスの材質が変化する途中位置とが、入力操作部により指示されるべき指示部位の特定点として予め規定され、これらの特定点が仮想三次元形状画像上にポイントクマークで表示されることを特徴とする請求項４記載のワイヤハーネスの評価装置。
13. 基端が拘束され、かつ先端にはコネクタ座に拘束されるコネクタが取付けられるワイヤハーネスの配索特性を有限要素法により解析し、解析結果をディスプレイ部の画面上で評価するためのワイヤハーネスの評価装置を構成するように、コンピュータを作動させるワイヤハーネスの評価プログラムであって、コンピュータを、
    三次元の配索形状を設計するために作成されたＣＡＤデータによるワイヤハーネスについて、その物性、形状、拘束位置及び拘束方向を解析条件として有限要素法により前記ワイヤハーネスの配索形状並びにコネクタを把持した状態での反力を解析する解析手段と、解析結果による前記コネクタを含む前記配索形状の仮想三次元形状画像、前記解析条件を入力操作部により設定させる条件設定画面及び前記反力の解析結果出力画面を画面に表示させる表示制御手段と、前記仮想三次元形状画像に対して前記入力操作部より指示した指示部位の移動先位置を座標値として認識する座標値認識手段と、前記解析手段に評価のために入力させるべき前記解析条件を前記ＣＡＤデータに含まれる前記解析条件、前記条件設定画面に設定された前記解析条件及び前記座標値で規定される前記拘束位置を基に設定する解析条件設定手段と、して機能させることを特徴とするワイヤハーネスの評価プログラム。
14. 請求項１３に記載のワイヤハーネスの評価プログラムが記録され、かつコンピュータにより読取り可能なことを特徴とする評価プログラムの記録媒体。

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