JP2006350718A - 設計支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、複数の部品間における設計上の整合性を効率的に判断することができる設計支援装置の提供を目的とする。
【解決手段】 本発明は、各部品の詳細形状モデルを生成するのに必要な寸法パラメータが定義された詳細設計用テンプレートファイルを格納する手段と、詳細設計用テンプレートファイルを用いて作成された詳細形状モデルから所定の寸法パラメータを自動抽出して、第１のデータベース２０内に格納する手段と、ユーザから指定される複数の部品に係る所定の寸法パラメータを前記第１のデータベースから取り出し、該取り出した複数の部品間の寸法パラメータの関係に基づいて、該複数の部品間における設計上の整合性を判断する手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＣＡＤ端末等を用いて部品を設計する設計者を支援するための設計支援装置に関する。

従来から、部品名を含む部品配置用空間定義データを入力する定義データ入力手段と、この定義データ入力手段から入力される空間定義データおよび予め記憶されている前記部品名に対応する配置ルールに基づいて空間内に部品を配置するためのマクロプログラムを自動作成するマクロプログラム作成手段とを備えたことを特徴とする空間内部品配置マクロプログラム作成システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、設計上考えられる部品形状の公差を加味し、ノミナル値や最大・最小公差を検査する機構部の試験装置において、三次元モデルによって個々の部品を実物と同じように擬似動作させる手段と、動作部分の干渉や間隙に異常が無いかどうかを確認する手段とを設けることを特徴とする機構部動作試験装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、複数の図形を表示部に表示する図形処理システムの図形表示方法であって、前記図形の外形線分の寸法公差値を演算し、前記図形外形線分の幅を寸法公差を含んだ幅で表示することを特徴とする図形表示方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平７−２５４０１６号公報 特開平８−５５１３９号公報 特開平６−１９５４０５号公報

ところで、一般的なＣＡＤ装置の持つ干渉チェック機能などでは、干渉の有無はある程度確認できるものの、特に部品同士の嵌合箇所（嵌合部位）等において、お互いの部品が適切なクリアランスを持っているか否かを、寸法公差といった設計情報までを加味してチェックするまでには至っていない。

この点、上記の特許文献２や特許文献３には、寸法公差を含めて干渉の有無等を確認することを課題として上記の構成が開示されているが、実際にＣＡＤ装置で作成する部品は、非常に詳細な形状まで含むので、形状データだけでもデータ量が多いにも拘らず、公差を含めて部品を表示しようとすると、ソフトウェア・ハードウェアの能力限界から表示・作業性が顕著に悪くなることが予想できる。また、部品の形状モデルを作るモデリング方法は、各作業者によりバラツキが出るため、どの寸法パラメータがどこの機能寸法を指し示しているのかを特定することが困難であり、複数の部品間における設計上の整合性を効率的に判断することができない。

そこで、本発明は、複数の部品間における設計上の整合性を効率的に判断することができる設計支援装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、各部品の詳細形状モデルを生成するのに必要な寸法パラメータが定義された詳細設計用テンプレートファイルを格納する手段と、
詳細設計用テンプレートファイルを用いて作成された詳細形状モデルから所定の寸法パラメータを自動抽出して、第１のデータベース内に格納する手段と、
ユーザから指定される複数の部品に係る所定の寸法パラメータを前記第１のデータベースから取り出し、該取り出した複数の部品間の寸法パラメータの関係に基づいて、該複数の部品間における設計上の整合性を判断する手段と、を備えることを特徴とする設計支援装置が提供される。

本局面による設計支援装置おいて、各部品の簡易形状モデルを生成するのに必要な寸法パラメータが定義された簡易形状作成用テンプレートファイルを用いて、前記第１のデータベースに格納される各部品の対応する寸法パラメータに基づいて各部品の簡易形状モデルを自動作成し、該自動生成した簡易形状モデルを第２のデータベース内に格納する手段を備えることとしてもよい。

本発明によれば、複数の部品間における設計上の整合性を効率的に判断することができる設計支援装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明のよる設計支援装置に係る設計支援システムのシステム構成図である。図２は、図１の設計支援システムにおける各フェーズの主要処理をフローチャートで表した図である。図３は、ピストンの詳細設計用テンプレートファイルを一例として示す図である。以下、図１をメインに参照しつつ、適宜図２のステップ番号や図３への参照を行いながら説明していく。

図１に示すように、本実施例の設計支援システムでは、データ作成フェーズと、データ抽出フェーズと、データ利用フェーズとからなる。

データ作成フェーズにおいては、各部品の詳細設計用に部品毎に用意された詳細設計用テンプレートファイルを用いて、３Ｄモデルデータが作成される（図２のステップ１００参照）。図１には、各部品として、エンジン構成部品、即ちシリンダヘッド、ピストン、コンロッド等が示されている。この場合、詳細設計用テンプレートファイルは、エンジン構成部品毎に予め用意される。

詳細設計用テンプレートファイルには、各部品の詳細形状の３次元モデルデータを生成するのに必要な諸元パラメータ（寸法パラメータ）が定義されている。必要な寸法パラメータは、各部品により異なるが、当該部品の基本形状を決定する際に必須となる寸法パラメータを全て含み、更に、部品のタイプによっては必須となる寸法パラメータを選択的に含むものであってよい。

ユーザは、例えば自身のＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）端末（ＣＡＤ装置）のマウスやキーボード等の操作・入力手段を操作して、所望の部品に係る詳細設計用テンプレートファイル（例えば各ユーザのＣＡＤ端末からアクセス可能なサーバー内に保存。）を読み出し、詳細設計用テンプレートファイルに所定の寸法パラメータを入力・決定することで、当該部品の３次元モデルデータを得る。尚、３次元モデルデータには、ユーザにより入力された寸法パラメータと、それに基づいて自動的に生成された線や面（サーフェス）の形状データとが含まれる。

図３は、ピストンの詳細設計用テンプレートファイルを用いてピストンの３次元モデルデータを得る例を示す。図３（Ａ）に示す詳細設計用テンプレートファイルには、説明の便宜上、ピストンの詳細形状の３次元モデルデータを生成するのに必要な寸法パラメータとして、ピストンの径ｄｉｍ０１及びその公差ｄｉｍ０４、ｄｉｍ０５、高さｄｉｍ０２及びその公差ｄｉｍ０６、ｄｉｍ０７、ピストンピン用の嵌合穴の径ｄｉｍ０３及びその公差ｄｉｍ０８、ｄｉｍ０９が定義されている（尚、実際には、ピストンリングを嵌めるための形状を決めるための寸法パラメータ等、より多くの詳細設計用に必要な寸法パラメータが定義される）。この場合、ユーザは、ｄｉｍ０１〜ｄｉｍ０９に対して今回の設計値を入力し（図３（Ｂ）参照）、例えばＣＡＤ端末の画面上の所定のボタンを操作して、３次元モデルデータを生成するように指示する。これにより、詳細設計用テンプレートファイルに基づいて３次元モデルデータ生成するソフトウェアが起動し、当該詳細設計用テンプレートファイルに入力された設計値に応じたピストンの３次元形状モデル（３次元モデルデータ）が自動的に生成される（図３（Ｃ）参照）。その後、ユーザは、必要に応じて、詳細設計用テンプレートファイルにより生成された３次元形状モデルを元に、より詳細な形状（例えば現在設計中のピストンに特有の形状）の付加等して、最終的な３次元形状データを得るに至る。

このようにして作成される３次元モデルデータは、図１に示すように、３Ｄモデルデータベース１０に保存される（図２のステップ１１０参照）。従って、３Ｄモデルデータベース１０内には、ユーザが部品を１つ設計する毎に、当該部品に係る３Ｄモデルデータが蓄積されていく。

データ抽出フェーズにおいては、３Ｄモデルデータベース１０に蓄積された３Ｄモデルデータから、所定の寸法パラメータが自動的に抽出され（図２のステップ２００参照）、抽出データ格納データベース２０に格納される（図２のステップ２１０参照）。この場合、抽出データ格納データベース２０から３Ｄモデルデータベース１０に所定の寸法パラメータを自動的に取りに行く構成であっても、３Ｄモデルデータベース１０から抽出データ格納データベース２０に所定の寸法パラメータを自動的に抽出・送信する構成であってもよい。いずれの構成においても、この所定の寸法パラメータの抽出及び格納は、３次元モデルデータの作成途中段階又は作成完了後、例えばユーザからの３Ｄモデルデータの保存指示（即ち、作成した３Ｄモデルデータの３Ｄモデルデータベース１０への格納指示）をトリガとして、当該３次元モデルデータに対して自動的に実行されてよい。

これにより、抽出データ格納データベース２０内には、ユーザが部品を１つ設計する毎に、当該部品に係る所定の寸法パラメータが蓄積されていく（図２のステップ２１０参照）。ここで、所定の寸法パラメータは、上述の詳細設計用テンプレートファイルでユーザにより入力される各寸法パラメータと同一であってよい。即ち、抽出データ格納データベース２０内には、上述の詳細設計用テンプレートファイルに定義される寸法パラメータの各設計値が蓄積されていく。尚、抽出データ格納データベース２０内の各寸法パラメータは、車種ないし型式毎に取り出し可能に管理され、また、アセンブリされる部品についてはそれら構成部品単位、部品毎又はパラメータの種類毎に取り出し可能に管理されてよい（即ち、ツリー構造で管理されてもよい）。

このようにして抽出データ格納データベース２０内に格納される各部品の寸法パラメータは、各ユーザの利用に供される。このデータ利用フェーズは、特に有用な２つの利用態様を含む。以下、１つずつ説明していく。

第１の利用態様は、複数の部品間における設計上の整合性を判断する利用態様に関する。

この第１の利用態様では、図１に示すように、抽出データ格納データベース２０から抽出された該複数の部品の寸法パラメータに基づいて、複数の部品間における設計上の整合性が判断される（図２のステップ３００参照）。設計上の整合性とは、干渉の有無や必要なクリアランスの有無等の構造上の整合性や、耐久性の有無等の強度・剛性上の整合性を含む。

例えば、先の例のピストンでは、ピストンとピストンピンのそれぞれの寸法パラメータが抽出データ格納データベース２０内から取り出され、それらの所定の寸法パラメータ間で整合性が判断される。この場合、ピストンのピストンピン用の嵌合穴の径と、ピストンピンの径との間で整合性が判断される。即ち、ピストンピンの径に対して嵌合穴の径が適切に設定されているか否かが判断される。このとき、各径に対して付与されている公差が加味され、それぞれの公差の元で両部品が成立するか否かが判断される。また、同様の考え方で、３つ以上の部品がアセンブリされる場合には、それぞれの公差の累積が考慮された（公差を積み上げた）上で、それら３つ以上の部品が成立するか否かが判断される。この種の判断は、判断基準が確立されているものについては、ソフトウェア（整合性判断プログラム）により自動的に実現されてよい。

また、この利用態様では、特定の部品間における設計上の整合性を、同種の部品間における関係値に基づいて、判断することもできる。例えば、先の例で、今回設計した車種のピストンピンの径に対する嵌合穴の径の関係と、他の車種ないし型式における同関係とを比較することができる。これにより、過去の実績のある部品関係を基準として、特定の部品間における設計上の整合性を判断することができる。この種のアプリケーションでは、例えばユーザが指定した部品間における関係値が他の車種ないし型式毎に出力されるようにしてもよい（例えばピストンピンの径、嵌合穴の径、それらの公差、整合性の判断結果などが、車種ないし型式毎に表形式で列挙されるようにしてもよい）。また、このような比較は、ユーザが指定した車種ないし型式に対してだけ実行されるようにしてもよい。また、この種の比較は、ユーザが任意に過去の実績のある設計データを参照・比較できることから設計途中段階においても有用となりうる。

このように本実施例によれば、抽出データ格納データベース２０内に格納される各寸法パラメータを利用して、特定の部品間における設計上の整合性が判断できるので、ユーザは、所望の部品間の整合性を容易にチェックすることができる（各部品の設計値（図面や３次元モデルデータ）を突き合わせて整合性を検討する必要がなくなる）。また、部品同士の嵌合箇所（嵌合部位）等において適切なクリアランスが設定されているか否かを、寸法公差といった設計情報までを加味してチェックすることができる。また、抽出データ格納データベース２０内に格納される各寸法パラメータは、詳細設計用テンプレートファイルを用いて生成されているので、各寸法パラメータがどこの機能寸法を指し示しているのかが明確であり、各ユーザ間でバラツキがなく、上述の整合性判断プログラム等のソフトウェアの作成が容易であると共のその判断精度が向上する。

尚、上述の整合性の判断は、当該機能を実現するソフトウェアがインストールされた各ユーザのＣＡＤ端末やそれとは別の端末（例えばデスク上のＰＣ）上で行うことができる。

次に、データ利用フェーズにおける第２の利用態様について説明する。第２の利用態様は、簡易形状モデルを作成する利用態様に関する。

この第２の利用態様では、図１に示すように、抽出データ格納データベース２０内に格納される各部品の寸法パラメータが取り出され、それら寸法パラメータが、各部品の簡易形状作成用に用意された簡易形状作成用テンプレートファイルに入力され、各部品の簡易形状モデルが自動作成される。

簡易形状作成用テンプレートファイルには、詳細設計用テンプレートファイルにおける各寸法パラメータのうちから選択された所定の寸法パラメータのみが定義される。簡易形状作成用テンプレートファイルの寸法パラメータは、例えば、詳細設計用テンプレートファイルにおける全ての寸法パラメータから、公差や詳細な形状（角Ｒや面取り形状等）に係る寸法パラメータが省略されたものであってよい。

この簡易形状モデルの自動作成は、例えば上述の３Ｄモデルデータベース１０からの所定の寸法パラメータの自動抽出と同様のタイミングで実現されてよく、即ち、ユーザからの３Ｄモデルデータの保存指示（即ち、作成した３Ｄモデルデータの３Ｄモデルデータベース１０への格納指示）をトリガとして実行されてよい。このようにして自動作成される簡易形状モデルは、簡易形状モデルデータベース３０内に格納され、ユーザのＣＡＤ端末やそれとは別の端末（例えばデスク上のＰＣ）からアクセス可能にされる。即ち、ユーザは、所望の簡易形状モデルを指定して、自己の端末に簡易形状モデルデータベース３０内の簡易形状モデルをインポートすることができる。

このように本実施例によれば、３次元形状モデルの作成と同時にそれよりもデータ量の少ない簡易形状モデルが自動生成されるので、ユーザは、３次元形状モデルとは別に簡易形状モデルを新たに作る必要がなく、また、使用目的に応じて、これらのモデルを使い分けることができる。典型的には、簡易形状モデルは、デジタルモックアップ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｏｃｋ−Ｕｐ）用のモデル（工業製品を設計する段階で製作される実物大の模型に代わるモデル）として利用できる。また、簡易形状モデルは、特に、上述のモデルデータベース１０内の３次元形状モデルに比べてデータ量が少なく、それ故に、各部品単体や特定の部品間における設計上の整合性を簡易的に検討・判断するのに好適である。即ち、多数の部品により構成される大型部品において、各部品の簡易形状モデルを組み込んで３次元で表示した場合（或いは更に大きなデータ量となる面データ等を表示した場合）でも、ソフトウェア・ハードウェアの能力限界に起因した表示・作業性の悪化が生じ難く、各種整合性の検討・判断を円滑に行うことが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

本発明のよる設計支援装置に係る設計支援システムのシステム構成図である。 図１の設計支援システムにおける各フェーズの主要処理をフローチャートで表した図である。 ピストンの詳細設計用テンプレートファイルを一例として示す図である。

符号の説明

１０ ３Ｄモデルデータベース
２０ 抽出データ格納データベース
３０ 簡易形状モデルデータベース

Claims (2)

1. 各部品の詳細形状モデルを生成するのに必要な寸法パラメータが定義された詳細設計用テンプレートファイルを格納する手段と、
   詳細設計用テンプレートファイルを用いて作成された詳細形状モデルから所定の寸法パラメータを自動抽出して、第１のデータベース内に格納する手段と、
   ユーザから指定される複数の部品に係る所定の寸法パラメータを前記第１のデータベースから取り出し、該取り出した複数の部品間の寸法パラメータの関係に基づいて、該複数の部品間における設計上の整合性を判断する手段と、を備えることを特徴とする設計支援装置。
2. 各部品の簡易形状モデルを生成するのに必要な寸法パラメータが定義された簡易形状作成用テンプレートファイルを用いて、前記第１のデータベースに格納される各部品の対応する寸法パラメータに基づいて各部品の簡易形状モデルを自動作成し、該自動生成した簡易形状モデルを第２のデータベース内に格納する手段を備える、請求項１に記載の設計支援装置。

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