JP2007026192A - Ｃａｄ装置を用いた設計検討方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 その作業時間を低減可能なＣＡＤ装置を用いた図形検討方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 ＣＡＤ装置１０を用いた設計検討方法においては、形状データ入力部２０によって入力された形状データに基づいて、車両１および車両シート３の３次元図形を形成し、これと動作諸元入力部２３によって入力された動作諸元に基づいて、３次元空間内を移動する車両シート３の複数の３次元動作図形が形成される。これらの３次元動作図形を連続的に表示することにより、車両シート３の動作シミュレーションをおこなうとともに、すきま量算出部１８により、車両１と移動中の着座者ＰＡを含んだ車両シート３との間のすきま量を算出して、設計上の問題の有無を検討する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、コンピュータを使用して設計を行うＣＡＤ装置を用いる設計検討方法に関する。

ＣＡＤ装置を用いて、工学式ライブラリに含まれる基礎方程式から、設計品の廃熱量と発熱体による発熱量を演算し、これらのバランスに基づいて、設計品の排気口面積の計算を行い、設計検討を行うことに関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。この従来技術によるものは、コンピュータによって設計図面を作成するＣＡＤ装置を用いて、必要な熱計算を行い、設計検討の援助をすることができるため、著しくその設計時間を低減することができるものであった。
特開２００４−２１３２９７公報（第１図および第２図）

しかしながら、設計のプロセスにおいては、上述したような熱計算といった物理計算以外に、設計品の形状あるいは動作自体に伴う不具合の有無を検証する場合も非常に多い。例えば、動作可能な設計品の場合、その周辺固定物に対する干渉を避けるために、双方の間のすきま量を確認することは必須の作業であったが、ＣＡＤ装置を用いて、こういった基本的な設計検討を効率的に行う方法は今までにはなかった。

これまで、動作可能な設計品と固定物との間のすきま量を算出する場合、ＣＡＤ装置によって作成された２Ｄ（２次元）図面を基に、該当部位の断面図を作成し、これから設計者がすきま量を読み取っていた。この方法によれば、設計品の各部位に対応した複数箇所の断面図を作成しなければならないばかりか、それに加えて、各部位ごとに、設計品の動作位置に対応した、更に複数の断面図の作成を必要とするため、その断面図の作成とそれらからのすきま量の読み取りに、多大な検討時間を要していた。本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その作業時間を低減可能なＣＡＤ装置を用いた設計検討方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、ＣＡＤ装置に設計品の形状データを入力する形状データ入力工程、入力された前記形状データを記憶する形状データ記憶工程、前記ＣＡＤ装置において、記憶された前記形状データに基づいて、前記設計品の３次元図形を作成する図形作成工程、前記ＣＡＤ装置に、前記設計品の動作条件を決定する動作諸元を入力する動作諸元入力工程、前記ＣＡＤ装置において、前記３次元図形および入力された前記動作諸元に基づいて、前記設計品の複数の３次元動作図形を形成し、これらを用いて前記設計品の動作シミュレーションを行うシミュレーション実行工程、および実行された前記動作シミュレーションの結果に基づいて、前記設計品の形状および動作について検討を行う設計検討工程を備えることを特徴とするＣＡＤ装置を用いた設計検討方法とした。

請求項２の発明は、前記設計検討工程においては、前記ＣＡＤ装置によって、前記３次元動作図形と、前記図形作成工程において形成された非動作図形との間のすきま量が算出されることを特徴とする請求項１記載のＣＡＤ装置を用いた設計検討方法とした。

＜請求項１の発明＞
ＣＡＤ装置において、３次元図形および入力された動作諸元に基づいて、設計品の複数の３次元動作図形を形成し、これらを用いて設計品の動作シミュレーションを行うシミュレーション実行工程、および実行された動作シミュレーションの結果に基づいて、設計品の形状および動作について検討を行う設計検討工程を備える構成としたため、動作シミュレーションにより短時間で設計品の動作解析を行うことができ、少ない作業時間で、ＣＡＤ装置による設計検討を行うことが可能となる。

＜請求項２の発明＞
設計検討工程においては、ＣＡＤ装置によって、３次元動作図形と、図形作成工程において形成された非動作図形との間のすきま量が算出される構成としたため、２次元図面から複数の断面図を作成することなしに、そのすきま量に関する検討を行うことができ、設計検討に要する作業時間を著しく低減できる。

本発明の実施形態を図１乃至図９によって説明する。説明中、図１乃至図３の上方を車両前方とする。本実施形態によるＣＡＤ(Computer aided design)装置を用いた設計検討方法は、車両シート３を着座者ＰＡとともに、車室２内外の間において移動させるリフトアップシート装置（図示せず）の、移動動作解析に適用したものである。図１乃至図５は、リフトアップシート装置に含まれ、それぞれ独立に作動する回転機構、前方スライド機構、車外スライド機構、リクライニング機構および昇降機構の動作を表した図である。

図１に示すように、リフトアップシート装置は、車両１の車室２内に取付けられた助手席である車両シート３を、専用の電動モータにより、着座者ＰＡとともに、上方より見て時計回りおよび反時計回りに回転させる回転機構を有している。また、図２に示すように、リフトアップシート装置は、車両シート３を、専用の電動モータにより、上述した回転機構、および車外スライド機構、リクライニング機構、昇降機構とともに、車両１の前方あるいは後方に向けてスライドさせる前方スライド機構を有している。前方スライド機構は、後述するように、車両シート３が車外に向けてスライドする際に、車両１のセンターピラー４との間に十分なすきまを確保することができるように、車両シート３を、予め前方に向けてスライドさせる。

また、図３に示すように、リフトアップシート装置は、車両シート３を、専用の電動モータにより、車両ドア５との間に十分なすきまを確保しながら、着座者ＰＡとともに、車両１の車室２から車外に向けて、あるいは車外から車室２内に向けてスライドさせる車外スライド機構を有している。また、図４に示すように、リフトアップシート装置は、車両シート３が車室２と車外との間を移動する際に、着座者ＰＡの頭部とルーフ端部６との間に十分なすきまを確保できるように、専用の電動モータにより、車両シート３のシートバック３Ａを、着座者ＰＡとともにリクライニングさせるリクライニング機構を有している。更に、図５に示すように、リフトアップシート装置は、車両シート３を着座者ＰＡとともに、車両１の車室２と車外との間で昇降させる昇降機構を有している。

図６は、上述したリフトアップシート装置の各機構の動作パターンを示したグラフとタイムチャートで、後述するＣＡＤ装置１０の表示部２１に表されるものである。図６の上方に示されたグラフは、横軸に作動開始からの時間、縦軸に各機構の作動による変位量が示されており、各線図の傾斜部が各々の作動状態を示し、水平部が停止状態を示している。これに示されているように、リフトアップシート装置の各機構は、それぞれ独立に作動するため、１つの機構が単独で作動する時間もあれば、複数の機構が同時に作動する時間もあり、これらの複数の機構の複合的な作動により、リフトアップシート装置による車両シート３の総合的な移動動作パターンが決定される。また、図６の下方に示されたタイムチャートは、それぞれハッチングされた時間帯において、各機構の作動状態を示しており、上述したグラフと一致したものである。

図７は、着座者ＰＡを乗せた車両シート３が、リフトアップシート装置によって、周辺にある車両１のセンターピラー４、車両ドア５等の固定物との間に十分なすきまを確保しながら移動可能であるかどうかを、設計検討するために用いられるＣＡＤ装置１０を示している。ＣＡＤ装置１０は、２次元図面および３次元図面を作成するという、通常のＣＡＤ装置の機能を有している。ＣＡＤ装置１０の形状データ入力部２０は、キーボード、マウス等によって構成され、設計品である車両シート３および車両１の図形作成のために、設計者がこれらを操作して、コンピュータ部１１に、３次元空間内の座標点、線分長さ、複数の線分が形成する角度等の形状データを入力することができる。

コンピュータ部１１の形状データ記憶部１２は、ＲＡＭ、ハードディスク、ＩＣメモリ等によって形成され、形状データ入力部２０によって入力された形状データが記憶される。同じくコンピュータ部１１の図形作成部１３は、マイクロプロセッサによって形成され、形状データ記憶部１２内に記憶された形状データに基づいて、３次元空間内に線分を形成したり、面を張ることにより、車両１および車両シート３の形状をあらわす３次元図形を作成する。

表示部２１は、液晶ディスプレイあるいはＣＲＴディスプレイによって形成され、図形作成部１３によって形成された３次元図形等が表示される。また、プリンタ出力部２２はインターフェイス回路によって形成され、作成された３次元図形に関する図形データを、図示しないプリンタに向けて出力する。尚、図７において破線にて囲まれた、形状データ入力部２０、形状データ記憶部１２、図形作成部１３、表示部２１およびプリンタ出力部２２は、ＣＡＤ装置１０が図面作成のために通常有する構成である。

一方、動作諸元入力部２３は、キーボード、マウス等によって構成され、設計者がこれらを操作することにより、各電動モータの作動開始時刻、回転角、作動リンクのスライド量といった、図６のグラフに示したような、リフトアップシート装置の各機構の動作条件（制御パターン）を決定するための動作諸元を、コンピュータ部１１に入力する。動作諸元入力部２３によって動作諸元が入力されると、図６に示した動作パターンを示すグラフおよびタイムチャートが形成され、表示部２１に表示される。

シミュレーション実行部１４を形成する動作諸元記憶部１５は、形状データ記憶部１２と同様に、ＲＡＭ、ハードディスク、ＩＣメモリ等によって形成され、動作諸元入力部２３によって入力された動作諸元が記憶される。同じくシミュレーション実行部１４の動作図形演算部１６は、マイクロプロセッサによって形成されており、上述した図形作成部１３によって形成された３次元図形と、動作諸元記憶部１５内に記憶された動作諸元に基づいて、着座者ＰＡを含んだ動作中の車両シート３の形状を表す図形である、各移動位置における複数の３次元動作図形を形成する。シミュレーション実行部１４は、形成されたこれらの複数の３次元動作図形を表示部２１に連続的に表示することにより、３次元空間内を移動する車両シート３の動作シミュレーションを実行する。

設計検討部１７はマイクロプロセッサによって形成され、すきま量算出部１８およびすきま量判定部１９とを備えている。すきま量算出部１８は、上述した車両１の３次元図形（非動作図形）と、車両シート３の複数の３次元動作図形に関する図形データとによって、着座者ＰＡを含んだ車両シート３の各移動位置における複数の部位について、車両１の固定物との間のすきま量を幾何学的な演算により算出する。設計検討部１７のすきま量判定部１９は、すきま量算出部１８によって算出された、移動時の車両シート３および着座者ＰＡと、車両１の固定物との間のすきま量を、所定の基準値と比較することにより、車両１および車両シート３について設計上の問題がないか判定する。

次に、図８および図９に基づいて、ＣＡＤ装置１０を用いた設計検討方法について説明する。ＣＡＤ装置１０が起動され、ステップＳ８０１において、コンピュータ部１１が形状データ入力部２０から形状データが入力された（形状データ入力工程）と判定すると、ステップＳ８０２において、形状データ記憶部１２に記憶された（形状データ記憶工程）形状データに基づいて、図形作成部１３により車両シート３を含む車両１の３次元図形が形成され（図形作成工程）、それとともに、ステップＳ８０３において、表示部２１により３次元図形が表示される。

次に、ステップＳ８０４において、コンピュータ部１１が動作シミュレーションを実行するか否かを判定する。ＣＡＤ装置１０からの問いかけに対して、設計検討者がキーボード等を操作することにより、コンピュータ部１１が動作シミュレーションを実行しないと判定すると、ＣＡＤ装置１０の操作は終了する。ステップＳ８０４において、動作シミュレーションを実行すると判定されると、ステップＳ８０５において、動作諸元入力部２３から動作諸元が入力されたか否かが判定される。動作諸元が入力されていないと判定されると、ステップＳ８０４へと戻り、再び、動作シミュレーションを実行するか否かが判定される。

ステップＳ８０５において、設計検討者により動作諸元が入力された（動作諸元入力工程）と判定されると、ステップＳ８０６へと進み、動作諸元記憶部１５に記憶された動作諸元と、図形作成部１３によって形成された３次元図形に基づいて、動作図形演算部１６により、移動した車両シート３の複数の３次元動作図形が形成され、これらが表示部２１に連続的に表示されることにより、車両シート３の動作シミュレーションが実行される（シミュレーション実行工程）。この時、車両シート３上の着座者ＰＡも、車両シート３とともに移動して動作シミュレーションされる。

ステップＳ８０６の動作シミュレーション中において、すきま量算出部１８は、車両１の固定物の３次元図形と、車両シート３の複数の３次元動作図形に関する図形データとによって、着座者ＰＡを含んだ車両シート３の複数の部位について、車両１の固定物との間のすきま量を算出する（設計検討工程）。次に、すきま量判定部１９により、すきま量算出部１８によって算出された移動時の車両シート３および着座者ＰＡと車両１の固定物との間のすきま量が、所定の基準値と比較されることにより、車両１および車両シート３について、設計上の問題がないか判定される。

すきま量が基準値未満である場合、車両１あるいは車両シート３の形状または動作に設計上の問題があるとして、表示部２１において、警告メッセージを表示する、または、基準値未満のすきま量に赤いアンダーラインを表示する。もしくは、基準値未満のすきま量が発生した時点で、動作シミュレーションを停止してもよい。尚、すきま量の算出および判定は、動作シミュレーションが終了した後に行われてもよい。

次に、ステップＳ８０７において、動作シミュレーションをやり直すか否かが判定される。動作シミュレーションの実行によって、移動時の車両シート３および着座者ＰＡと、車両１の固定物との間のすきま量が基準値以上であり、ＣＡＤ装置１０からの問いかけに対して、設計検討者がキーボード等を操作することにより、コンピュータ１１が動作シミュレーションのやり直しはしないと判定すると、ＣＡＤ装置１０の操作は終了する。

また、移動時の車両シート３および着座者ＰＡと、車両１の固定物との間のすきま量が基準値未満であり、ＣＡＤ装置１０からの問いかけに対して、設計検討者がキーボード等を操作することにより、ステップＳ８０７において、コンピュータ部１１が動作シミュレーションのやり直しをすると判定すると、ステップＳ９０１（図９示）へと進み、車両シート３あるいは車両１の形状を変更するか否かが判定される。

ＣＡＤ装置１０からの問いかけに対して、設計検討者がキーボード等を操作することにより、コンピュータ部１１が車両シート３あるいは車両１の形状を変更すると判定した場合、ステップＳ９０４において、再び、形状データ入力部２０によって、変更後の形状データが入力された後、ステップＳ９０５において、車両シート３あるいは車両１の３次元図形が形成されるとともに、ステップＳ９０６において、表示部２１により新たな３次元図形が表示される。また、ステップＳ９０１において、車両シート３および車両１の形状を変更しないと判定した場合、車両シート３および車両１の形状の変更をせずに、ステップＳ９０２へと進む。

ステップＳ９０５において、車両シート３および車両１の新たな３次元図形が形成された後、ステップＳ９０２へと進むと、動作諸元を変更するか否かが判定される。ＣＡＤ装置１０からの問いかけに対して、設計検討者がキーボード等を操作することにより、コンピュータ部１１が動作諸元を変更すると判定した場合、ステップＳ９０３において、動作諸元入力部２３によって、変更後の動作諸元が入力された後、ステップＳ８０６において、新たに入力された３次元図形に関する図形データおよび、新たな動作諸元に基づいて、再び動作シミュレーションが実行される。また、ステップＳ９０２において、車両シート３の動作諸元を変更しないと判定した場合、そのままステップＳ８０６へと進んで、従前の動作諸元に基づいて、再び動作シミュレーションが実行される。

再度、動作シミュレーションが実行された後、車両１および車両シート３の形状または動作に設計上の問題がなければ、ＣＡＤ装置１０からの問いかけに対して、設計検討者がキーボード等を操作することにより、ステップＳ８０７において、コンピュータ１１が動作シミュレーションのやり直しはしないと判定し、ＣＡＤ装置１０の操作は終了する。

本実施形態によれば、ＣＡＤ装置１０において、３次元図形および入力された動作諸元に基づいて、着座者ＰＡを乗せた状態の車両シート３の複数の３次元動作図形を形成し、これらを用いて車両シート３の動作シミュレーションを行うシミュレーション実行工程、および実行された動作シミュレーションの結果に基づいて、設計品である車両１および車両シート３の形状および動作について検討を行う設計検討工程を備える構成としたため、動作シミュレーションにより短時間で車両シート３の動作解析を行うことができ、少ない作業時間で、ＣＡＤ装置１０による設計検討を行うことが可能となる。また、車両シート３の動作解析に対する未熟練者でも、その設計検討を効率的に行うことができる。

また、設計検討工程においては、ＣＡＤ装置１０によって、３次元動作図形と、図形作成工程において形成された非動作図形である車両１の固定物との間のすきま量が算出される構成としたため、２次元図面から複数の断面図を作成することなしに、そのすきま量に関する検討を行うことができ、設計検討に要する作業時間を著しく低減できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）設計検討工程において、表示された動作シミュレーションの結果を、検討者が目視することにより、車両シートと車両との間のすきま量に設計上の問題がないかを判断してもよい。
（２）本発明は、動作可能なものであれば、あらゆる種類の設計品に適用可能である。
（３）本発明が対象とする設計品の動作解析は、固定物との間のすきま量だけでなく、可動物同士の間のすきま量であってもよい。

本実施形態によるＣＡＤ装置を用いた設計検討方法を適用するリフトアップシート装置の回転機構の作動を示す平面図である。 リフトアップシート装置の前方スライド機構の作動を示す平面図である。 リフトアップシート装置の車外スライド機構の作動を示す平面図である。 リフトアップシート装置のリクライニング機構の作動を示す後面図である。 リフトアップシート装置の昇降機構の作動を示す後面図である。 リフトアップシート装置の各機構の動作パターンを示したグラフとタイムチャートである。 本実施形態によるＣＡＤ装置のブロック図である。 本実施形態によるＣＡＤ装置を用いた設計検討方法のメインフローチャートである。 本実施形態によるＣＡＤ装置を用いた設計検討方法のサブフローチャートである。

符号の説明

１…車両
３…車両シート
１０…ＣＡＤ装置
１２…形状データ記憶部
１３…図形作成部
１４…シミュレーション実行部
１６…動作図形演算部
１７…設計検討部
１８…すきま量算出部
２０…形状データ入力部
２３…動作諸元入力部

Claims (2)

1. ＣＡＤ装置に設計品の形状データを入力する形状データ入力工程、
   入力された前記形状データを記憶する形状データ記憶工程、
   前記ＣＡＤ装置において、記憶された前記形状データに基づいて、前記設計品の３次元図形を作成する図形作成工程、
   前記ＣＡＤ装置に、前記設計品の動作条件を決定する動作諸元を入力する動作諸元入力工程、
   前記ＣＡＤ装置において、前記３次元図形および入力された前記動作諸元に基づいて、前記設計品の複数の３次元動作図形を形成し、これらを用いて前記設計品の動作シミュレーションを行うシミュレーション実行工程、および
   実行された前記動作シミュレーションの結果に基づいて、前記設計品の形状および動作について検討を行う設計検討工程を備えることを特徴とするＣＡＤ装置を用いた設計検討方法。
2. 前記設計検討工程においては、前記ＣＡＤ装置によって、前記３次元動作図形と、前記図形作成工程において形成された非動作図形との間のすきま量が算出されることを特徴とする請求項１記載のＣＡＤ装置を用いた設計検討方法。

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