JP2007156536A - Ｃａｄ装置、ｃａｄ装置の部品の組立定義設定方法及びその組立定義設定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＡＤ装置における部品の組立定義の自由度の設定誤りを減らすことである。
【解決手段】組立定義データベース１２には、組立定義の名称、定義順序、定義箇所の形状、自由度を示すデータ等からなる複数の組立定義データが予め登録されている。ＣＡＤ装置１１の判定部１６は、オペレータにより選択された組立定義データの定義箇所の形状データと、指定された部品の組み付け箇所の形状データを比較し、形状データが一致するか否かを判定する。形状データが一致する場合には、組立定義データの自由度を部品の指定された箇所の自由度として設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、部品の組立定義の設定機能を有するＣＡＤ装置、部品の組立定義設定方法及びその組立定義設定プログラムに関する。

製品の寸法公差を設定する場合、個々の部品の公差の二乗和平方等を計算して公差を算出したり、類似の製品の寸法公差を参考して公差を設定したりしている。あるいは過去の経験から公差を設定している。

しかしながら上記の方法では、３次元的な部品の形状を考慮して寸法公差を設定するこができず、また高密度な製品設計では計算間違いが発生し易い。その結果、組立後に製品の許容誤差を満たさない、あるいは部品の累積誤差により組立ができない等の問題が発生する。そのような問題が発生した場合には設計を再度やり直す必要があった。

上記のような問題を解決するために３次元のＣＡＤデータを用いた公差解析システムが実現されている。
図１５は、従来の組立定義の自由度の過不足を判定する処理のフローチャートである。

最初に、オペレータが３次元ＣＡＤモデル上の要素（形状）を順番に選択する（図１５、Ｓ１１）。システムがオペレータの選択した部品に対して組立定義を割り付ける（Ｓ１２）。次に、オペレータが設計意図を考慮して組立定義の自由度を設定する（Ｓ１３）。

次に、システムが自由度の過不足を計算し（Ｓ１４）、自由度が不足しているか否かを判定する（Ｓ１５）。
ステップＳ１５において、設定された自由度が不足または過剰であると判定された場合には、ステップＳ１６で、オペレータが自由度の再設定を行い、ステップＳ１１に戻り要素を再度選択する。このとき、必要に応じて組立定義の追加／削除を行う。

ステップＳ１５において、過不足が無いと判定されたときには、そこで組立定義の自由度の設定を終了する。
製品の公差を決定する方法として以下のような技術が知られている。

特許文献１には、入力装置から入力された部品の幾何学的形状、寸法、部品間のはめあい接続及び面接続関係とＪＩＳ等において定められた寸法公差とに基づいて公差を自動的に決定する公差自動決定装置について記載されている。

特許文献２には、関連する各組立諸元に対して可変公差を達成するためのコストを著しく低減することができなくなる第１の関連公差点と、関連する各組立諸元に対して可変公差を達成するコストが実質的に増大し始める第２の関連公差点とを定義し、可変公差が総公差に対する第１の所定関係を満たし、かつ可変公差が第２の所定関係を満たすようにすることで総公差を各可変公差に配分する公差配分方法について記載されている。

上記の従来の公差解析システムは、以下のような問題点を有している。
（１）各備品の寸法公差によるばらつきの部品間での伝わり方を定義するために、各部品間の組立定義を部品毎に設定する必要があった。
（２）部品の組立定義を設定する場合には、６次元（６方向）の自由度を定義するのが一般的であるが、６次元の自由度の定義の仕方が公差の解析結果に大きな影響を与えるため、自由度の設定に熟練が必要であった。
（３）自由度の設定が設計意図を反映したものでないと、公差解析システムによる解析結果が製品の設計仕様を満たさなくなってしまう。
（４）公差解析システムにおいては部品間の自由度を過不足が無いように設定する必要があるが、部品点数の多い製品では過不足を生じないようにオペレータが自由度を設定することが難しかった。
特公平４−５９６６６号公報 特開平６−２２３０８１号公報

本発明の課題は、ＣＡＤ装置における部品の組立定義の自由度の設定誤りを減らすことである。

図１は本発明の原理説明図である。本発明のＣＡＤ装置は、部品の組み付け定義箇所の属性情報と部品の自由度を定義したデータとからなる複数の組立定義データが登録された組立定義データベース１と、前記組立定義データベース１に登録されている特定の組立定義データが選択され、かつ組立定義を設定しようとする部品の組み付け箇所が指定されたとき、選択された前記組立定義データの前記属性情報と、組立定義を設定しようとする前記部品の指定箇所のＣＡＤデータの属性情報が適合するか否かを判定する判定手段２と、前記判定手段２により、前記ＣＡＤデータの前記属性情報と前記組立定義データの前記属性情報が適合すると判定されたとき、前記組立定義データの自由度を定義した前記データに基づいて前記部品の組立定義の自由度を設定する組立定義設定手段３とを備える。

この発明によれば、オペレータの熟練度に依存せずに部品の組立定義の自由度を設定することができるので、オペレータによる自由度の設定誤りを減らし組立定義の設定精度を高めることができる。

本発明のＣＡＤ装置において、前記組立定義設定手段３により設定された各部品の組立定義に基づいて各部品の公差の累積値を算出し、算出した公差の累積値が製品が必要とする公差を満たすか否かを解析する公差解析手段４を備える。

このように構成することで、オペレータの熟練度に依存せずに部品の組立定義の自由度を設定することができるので、複数の部品を組み立てた製品の累積公差をより正確に解析することができる。

本発明のＣＡＤ装置において、前記判定手段により前記組立定義データの前記属性情報と前記部品の前記属性情報が適合しないと判定されたとき、前記部品の前記組み付け指定箇所が不適正であることを警告表示する警告手段を備える。

このように構成することで、部品の組み付け箇所の指定に誤りがあった場合には警告表示がなされるので、オペレータは指定箇所を変更して効率良く部品の組立定義の設定を行うことができる。

本発明のＣＡＤ装置において、前記組立定義データを前記組立定義データベースに登録する登録手段を備える。
このように構成することで、オペレータ自身が任意の組立形状の組立定義データを登録することができる。

本発明のＣＡＤ装置において、前記組立定義データの自由度を定義したデータは、ＣＡＤデータの座標軸の方向の自由度と該座標軸を中心とする回転方向の自由度を定義したデータを有する。

このように構成することで、ＣＡＤデータの座標軸とその軸の回転方向の部品の自由度を簡単にかつ精度良く設定することができる。
本発明のＣＡＤ装置において、前記組立定義データは、前記部品の組立定義の定義順序を示すデータと、組み付け定義箇所の形状情報と、座標軸の方向及び該座標軸を中心とする回転方向の自由度とを定義したデータとを有し、前記判定手段は前記定義順序を示すデータに基づいて前記定義箇所の形状情報と前記指定箇所の前記ＣＡＤデータの形状情報が適合するか否かを判定する。

このように構成することで、組立定義データの定義順序に従って部品の組み付け箇所が指定されているか否かを判定して自由度を設定することができるので、製品の設計意図を満足するように部品の自由度を設定することができる。

本発明のＣＡＤ装置において、前記組立定義データの部品の自由度を定義したデータは、前記部品の寸法または角度のバラツキが前記部品を組み立てた状態の寸法または角度に影響するか否かを示すデータである。

このように構成することで、組立定義データの自由度に基づいて部品の自由度が自動的に設定されるので、部品を組み立てた状態での全体の寸法公差または角度公差を正確に算出できる。

本発明のＣＡＤ装置において、前記組立定義データの自由度を定義したデータは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の方向の前記部品の寸法のバラツキが前記部品を組み立てた状態の寸法に影響するか否かを示すデータと、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を中心とする回転方向の前記部品の角度のバラツキが前記部品を組み立てた状態の角度に影響するか否かを示すデータからなる。

本発明によれば、オペレータの熟練度に依存せずに部品の組立定義の自由度を設定することができるので、オペレータによる自由度の設定誤りを減らすことができる。また、組立定義の自由度の設定誤りが減ることで、複数の部品を組み立てた製品の公差をより正確に解析することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図２は、実施の形態のＣＡＤ(Computer-Aided Design）装置１１のブロック図である。
ＣＡＤ装置１１の組立定義データベース１２には、組立定義の名称、定義順序、定義箇所の形状、自由度を示すデータ等からなる複数の組立定義データが予め登録されている。この組立定義データは、オペレータが部品の組立定義を簡単に設定できるようにするために用いられる。この他にＣＡＤ装置１１には、部品の設計データであるＣＡＤデータが登録される設計データベースが設けられている。入力部１３は、オペレータが設計データ等を入力するための入力装置である。

測定対象設定部１４は、オペレータが入力部１３から特定の組立定義データを選択し、さらに部品の組み付け箇所を指定したとき、選択または指定されたデータを測定対象として設定する。

データ取得部１５は、選択された組立定義データを組立定義データベース１２から取得すると共に、指定された箇所の部品の形状データを設計データベースから取得する。
判定部１６は、選択された組立定義データの定義順序により定まる属性情報（例えば、形状データ）と、指定された組み付け箇所の属性情報を順に比較し、両者の属性情報が適合するか否かを判定する。

組立定義設定部１７は、判定部１６で組立定義データの属性情報と指定箇所の属性情報が適合すると判定されたとき、選択された組立定義データの自由度を指定箇所の自由度として設定する。

本実施の形態のＣＡＤ装置１１は、組立定義データベース１２に予め登録されている組立定義データを利用して部品の組立定義を設定する機能の他に、オペレータが部品の組立定義データを任意に登録できる機能を有している。条件設定部（登録手段に対応する）１８は、この組立定義データの登録機能を提供する。形状条件設定部１９は、組立定義を設定する部品の形状等を設定する機能を提供する。自由度設定部２０は、部品の組み付け定義箇所とその定義箇所の自由度を設定する機能を提供する。

上記の測定対象設定部１４，データ取得部１５，判定部１６，組立定義設定部１７，条件設定部１８は、組立定義設定プログラム（または公差解析プログラム）２１に対応する。

次に、図３は、組立定義データベース１２の組立定義データの構成の一例を示す図である。
図３（Ａ）は組立定義データの上位階層のデータ構成を示し、図３（Ｂ）はその下位階層のデータ構成を示し、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の定義順序１の詳細なデータ構成を示している。

図３（Ａ）に示すデータは、組立定義の名称と、定義指定箇所数と、平面の数と、円筒または穴の数とからなる。定義指定箇所数とは部品の組み付け定義箇所の数を示す情報である。平面と円筒／穴の数は、定義指定箇所の面と円筒／穴の数を示す情報である。

図３（Ｂ）は、組立定義Ｃの構成を示す図である。組立定義データは、組立定義の定義順序を示す情報（例えば、番号）と、定義箇所の一方の部品の形状情報と他方の部品の形状情報と、自由度の拘束数とからなる。

自由度とは、部品を組み立てたときに個々の部品の持つ寸法及び角度の誤差が、部品を組み立てた状態の全体の寸法及び角度の誤差にどのように影響するか定義するためのものである。

本実施の形態においては、図４に示すように、各部品に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の自由度ＴＸ、ＴＹ、ＴＺと、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とする回転の自由度ＲＸ、ＲＹ、ＲＺの6方向の自由度を定義している。部品の特定の軸または角度の方向が、部品を組み立てた状態の全体の誤差に影響を与える場合には、自由度の定義として「拘束」を設定し、誤差に影響を与えない場合には自由度として「フリー」を設定している。

図３（Ｂ）の拘束数とは、この自由度の定義として「拘束」が設定されている自由度の数を示しており、定義順序１は、自由度の「拘束」の数が「２」で、その他の自由度は「フリー」に設定されており、定義順序２は、自由度の「拘束」の数が「１」で、その他の自由度は「フリー」に設定されている。複数の自由度の内のどの自由度が「拘束」に設定されているかは、各定義順序の詳細情報に記述されている。

図３（Ｃ）は定義順序１の詳細な内容を示す図である。組立定義Ｃは、例えば、図５の（ｃ）に示すように、対向する左右側面と底面とを有するＵ字状の形状（以下、箱形と言う）の部品の上に上蓋を取り付ける組立定義に関するものである。

定義順序１は、２平面が垂直方向に延びる箱形の部品の左側面と上蓋の左下面との結合を定義している。
定義順序１は、図３（Ｃ）に示すようにＸ軸方向とＺ軸方向の自由度ＴＸ、ＴＺは「フリー」で、Ｙ軸方向の自由度ＴＹは「拘束」となっている。また、回転に関しては、Ｙ軸とＺ軸を中心とする回転の自由度ＲＹ、ＲＺは「フリー」で、Ｘ軸を中心とする回転の自由度ＲＸは「拘束」となっている。また、図３（Ｃ）において、「曲面タイプ」として「平面のトリム」が定義されており、これは定義箇所が平面であることを示す。さらに、「法線−絶対」として、「Ｉ＝０．００・・、Ｊ＝１．００・・、Ｋ＝０．００・・」が定義されており、これは面の法線の方向が「Ｊ＝１」、つまりＹ軸方向の成分を有することを示している。

次に、図５は、ＣＡＤ装置１１における組立定義の表示例を示す図である。
図５の（ａ）は、平面同士の組立定義の表示例である。この場合、ベース部品は平面とネジ穴またはダボ穴（２つの部品を連結するための穴）等からなり、そのベース部品に取り付けられる部品は、平面と貫通穴またはダボ穴等からなる。この組立定義は、板金等の平板同士をネジ等で結合する場合に用いる。

図５の（ｂ）は、左右の側面の間に部品を組み付ける場合の組立定義の表示例である。この場合、ベース部品は平行な２平面（囲まれた２平面）とネジ穴またはダボ穴等からなり、そのベース部品に取り付けられる取り付け部品は平面と貫通穴またはダボ穴等からなる。この組立定義は、箱物筐体に前面パネル等を固定する場合に用いられる。

図５の（ｃ）は、平行な離れた２平面の上に他の部品を組み付ける場合の組立定義の表示例である。この場合、ベース部品は、平行な離れた２平面とネジ穴またはダボ穴等からなり、そのベース部品に取り付けられる取り付け部品は、平面と貫通穴またはダボ穴等からなる。この組立定義は箱物筐体に上蓋等を固定する場合に用いられる。

図５の（ｄ）は、リブの上に部品を組み付ける場合の組立定義の表示例である。この場合、ベース部品は、柱状の複数の微小平面とネジ穴またはダボ穴等からなり、そのベース部品に取り付けられる取り付け部品は、平面と貫通穴またはダボ穴等からなる。この組立定義は、ボス・リブ形状の部品の上に部品を固定する場合に用いられる。

図５の（ｅ）は、２つの部品をヒンジ等で連結する場合の組立定義の表示例である。この場合、ベース部品は、他の部品を支持するための囲まれた２平面と軸穴からなり、そのベース部品と連結される取り付け部品は平面と軸穴からなる。この組立定義は、ヒンジ部（回転駆動部）等の結合に用いられる。

次に、実施の形態のＣＡＤ装置１１の組立定義設定処理を図６のフローチャートを参照して説明する。以下の処理はＣＡＤ装置１１のＣＰＵにより実行される。なお、図６にはオペレータの行う操作も示してある。

オペレータが、ディスプレイに表示される複数の組立定義データの中から、組立定義を設定しようとする部品の形状に適合する組立定義データを選択する（図６，Ｓ２１）。特定の組立定義データが選択されると、組立定義データベース１２から選択された組立定義データが読み出される。

次に、オペレータがディスプレイに表示させた部品の組み付け箇所（要素）を順に指定する（Ｓ２２）。
組立定義データベース１２から組立定義データの定義順序に従って定義箇所の形状データ、定義箇所数等を読み出し、それらのデータを指定された部品の組み付け箇所、指定箇所数と比較し、データが一致するか否かを判定する（Ｓ２３）。

指定された組み付け箇所の形状データと指定箇所数と組立定義データの対応するデータが一致しないときには（Ｓ２４，ＮＧ）、ステップＳ２５に進み、オペレータの指定内容が適切でないことを警告表示する。

ステップＳ２４において、組み付け指定箇所の形状データ及び指定箇所数が組立定義データの定義順序で定まる定義箇所の形状データ及び定義指定箇所数と一致したときには（Ｓ２４，ＯＫ）、ステップＳ２６に進み、指定された組み付け箇所の自由度として組立定義データに定義されている自由度を設定する。

上記の処理では、例えば、指定された箇所の軸方向の自由度と、軸を中心とする回転の自由度を組立定義データの自由度に基づいて設定する。
部品の組立定義の設定か完了したなら、設定した組立定義に基づいて部品の寸法公差及び角度の公差の累積値を計算する。そして、計算により得られた公差の累積値が製品が必要とする公差を満たすか否かを解析する（解析手段）。これにより、部品を組み立てた状態の寸法が製品が必要とする公差を満たすか否かを正確に解析することができる。

上述した実施の形態は、ＣＡＤ装置１１で設計した部品の組立定義を設定する場合に、組立定義データベース１２に予め登録されている複数の組立定義データ、あるいは組立定義データで定義される部品の組立モデルをディスプレイに表示させ、オペレータが表示された組立定義データの中から、組立定義を設定しようとする部品の形状に近い組立定義データを選択する。特定の組立定義データを選択した後、オペレータが部品の組み付け箇所を指定すると、ＣＡＤ装置１１の組立定義設定プログラムが、指定された組み付け箇所の形状情報、指定箇所数等が組立定義データの定義順序で決まる形状情報等と一致するか否かを判定する。

指定箇所の形状情報が組立定義データの定義順序で定まる形状情報と一致しないと判定されたときには警告メッセージが表示される。オペレータは警告メッセージを見て自分の指定内容に誤りがあったことが分かるので、指定内容を直ぐに修正することができる。これにより部品の組立定義の設定及び修正を効率的に進めることができる。

他方、指定箇所の形状情報が組立定義データの形状情報と一致すると判定されたときには、組立定義データの定義順序に対応する部品の自由度を示すデータが、部品の指定した箇所の自由度として自動的に設定される。これにより、オペレータの部品の組立定義の設定作業が簡単になるばかりでなく、オペレータの熟練度に依らず一定品質の組立定義を設定することができる。

また、オペレータによる部品の組立定義の自由度の設定誤りを減らすことができるので、部品を組み立てた状態での累積公差を正確に算出することができる。これにより、累積公差が製品が必要とする寸法の公差、あるいは角度の公差を満足するか否かを設計段階で正確に解析することができる。

さらに累積公差が製品が必要とする寸法公差、あるいは角度公差を満たすか否かを製品を組み立てる前に正確に解析できるので、従来のように実際に製品を組み立てた段階で製品の寸法公差が製品仕様を満足しないことが分かり、再度設計を見直す等の無駄をなくすことができる。

図７は、箱形の部品Ｍ１の上に上蓋となる部品Ｍ２をネジ止めする組立定義の設定方法の説明図である。
図７（ａ）は、ＣＡＤ装置１１のディスプレイに表示される組立定義データの組立モデルを示す図である。図７（ａ）に示す箱形の部品の組立定義データの定義順序１（後述する）では、部品の軸方向の自由度はＸ軸、Ｚ軸方向がフリーで、Ｙ軸方向が拘束されている。また、回転方向の自由度はＺ軸とＹ軸を中心とする回転がフリーで、Ｘ軸を中心とする回転が拘束されている。ここで、軸方向または回転方向の自由度がフリーな状態とは、特定の軸方向の寸法のバラツキまたは角度のバラツキが、部品を組み立てた状態の寸法または角度に影響を与えないことを意味する。また、自由度が拘束された状態とは、部品の寸法のバラツキまたは角度のバラツキが、部品を組み立てた状態の寸法または角度に影響を与えることを意味する。

図７（ｂ）は、オペレータが、箱形の部品Ｍ１の左側面上面と部品Ｍ２の左側の下面を組立定義箇所として指定した場合に、選択した組立定義データに基づいて設定される指定箇所の自由度の内容を示している。

オペレータが組立定義を設定しようとする部品を指定すると、ＣＡＤ装置１１の公差解析システム（組立定義設定プログラム）が、選択された部品の形状情報を含むＣＡＤデータを取得する。

部品の組立定義を設定する場合には、選択可能な複数の組立定義データ、あるいはその３次元画像であるモデルがディスプレイに表示される。オペレータは、部品の組立形状に近い組立定義データを選択する。このときディスプレイには、図７（ａ）に示すように平板同士を結合するモデル、箱形筐体の前面パネルを結合するモデル、箱形筐体に上蓋を結合するモデル、４本の柱の上に上蓋を結合するモデルなどの３次元画像が表示される。

オペレータが、ディスプレイに表示された部品の3次元画像上で組み付け箇所を指定する。公差解析システムは、オペレータにより指定された箇所の部品の形状情報と、選択された組立定義データの定義順序により定まる形状情報とを比較し、両者が一致するか否かを判定する。

両者の形状情報が不一致のときには、指定箇所が適正でないことを警告する警告メッセージを表示する。他方、両者の形状情報が一致するときには、組立定義データの自由度を部品の指定箇所の自由度として設定する。

次に、図８（Ａ）〜（Ｅ）は、上述した箱形（Ｕ字型）の部品Ｍ１と上蓋となる部品Ｍ２の対角を２個のネジで固定する場合の組立定義の４つの定義順序の説明図である。なお、図８（Ｅ）はＣＡＤデータの座標軸の方向を示している。

前述したように、組立定義データベース１２に登録されている組立定義データは（図３参照）、定義順序を定めて形状データ、自由度等が登録されており、部品の定義順序を示す定義順序情報と対応づけて、部品のどの部分の組立定義であるかを示す定義指定箇所の形状情報と自由度が「フリー」と「拘束」の何れであるかを示すデータと自由度の拘束数とが登録されている。

図８（Ａ）は、定義順序１の説明図である。図３の組立定義データベース１２には、図８（Ａ）に示す箱形の部品Ｍ１とその上蓋の部品Ｍ２の定義順序１の定義指定箇所として、部品Ｍ１の左側面ｍａの上面と部品Ｍ２の下面が登録されている。

この定義順序１の部品の座標軸方向の自由度に関しては、図８（Ａ）に実線の矢印で示すＸ軸方向、Ｚ軸方向の自由度ＴＸ，ＴＺはフリーであることを示すデータが、点線の矢印で示すＹ軸方向の自由度ＴＹは拘束されていることを示すデータが登録されている。さらに、座標軸を中心とする回転方向の自由度に関して、実線の矢印で示すＹ軸とＺ軸を中心とする回転方向の自由度ＲＹ、ＲＺはフリーであることを示すデータが、点線の矢印で示すＸ軸を中心とする回転方向の自由度ＲＸは拘束されていることを示すデータがそれぞれ登録されている。上記の軸方向の自由度ＴＸ、ＴＹ、ＴＺ及び回転方向の自由度ＲＸ、ＲＹ、ＲＺは、図３（Ｃ）の自由度ＴＸ，ＴＹ，ＴＺとＲＸ，ＲＹ，ＲＺと同じである。

図８（Ｂ）は、定義順序２の説明図である。組立定義データベース１２には、箱形の部品Ｍ１と上蓋の部品Ｍ２の定義順序２の部品の定義指定箇所として、部品Ｍ１の右側面ｍｂの上面と部品Ｍ２の下面が登録されている。

この定義順序２の部品の座標軸方向の自由度に関しては、図８（Ｂ）に実線の矢印で示すＸ軸とＺ軸方向の自由度ＴＸ、ＴＺはフリーであることを示すデータが、点線の矢印で示すＹ軸方向の自由度ＴＹは拘束されていることを示すデータが登録されている。さらに、座標軸を中心とする回転方向の自由度に関しては、実線の矢印で示すＹ軸とＺ軸を中心とする回転方向の自由度ＲＹ、ＲＺはフリーであることを示すデータが、Ｘ軸を中心とする回転方向の自由度ＲＸは拘束されていることを示すデータが登録されている。

次に、図８（Ｃ）は定義順序３の説明図である。組立定義データベース１２には、箱形の部品Ｍ１と上蓋の部品Ｍ２の定義順序３の部品の定義指定箇所として、部品Ｍ１の左側面ｍａの上面の締結穴ｃ１と部品Ｍ２の４角の左手前を貫通する締結穴ｃ２が登録されている。

この定義順序３の部品の座標軸方向の自由度に関しては、図８（Ｃ）に点線の矢印で示すＸ軸とＺ軸方向の自由度ＴＸ、ＴＺは拘束された状態であることを示すデータが、Ｙ軸方向の自由度ＴＹはフリーであることを示すデータが登録されている。さらに、座標軸を中心とする回転方向の自由度に関しては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とする回転方向の自由度ＲＸ，ＲＹ，ＲＺは全てフリーであることを示すデータが登録されている。

次に、図８（Ｄ）は定義順序４の説明図である。組立定義データベース１２には、箱形の部品Ｍ１と上蓋の部品Ｍ２の定義順序４の部品の定義指定箇所として、部品Ｍ１の右側面ｍｂの上側の締結穴ｄ１と部品Ｍ２の４角の右上奥を貫通する締結穴ｄ２が登録されている。

この定義順序４の部品の座標軸方向の自由度に関しては、図８（Ｄ）に実線の矢印で示すＹ軸、Ｚ軸方向はフリーで、Ｘ軸方向が拘束された状態であることを示すデータが登録されている。さらに、回転方向の自由度に関しては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を中心とする回転方向は全てフリーであることを示すデータが登録されている。

図９は、上述した箱形の部品Ｍ１と上蓋として用いられる部品Ｍ２の定義順序１の自由度の設定方法の説明図である。
この定義順序１の定義箇所は、部品Ｍ１の左側面ｍａの上面ａ１と部品Ｍ２の下面ａ２であり、両者の接する平面ａ１，ａ２はＸ−Ｚ平面上にある。従って、部品Ｍ１のＸ軸方向とＺ軸方向の寸法のバラツキは、部品Ｍ１と部品Ｍ２を組み立てた状態でのＸ軸方向とＺ軸方向の寸法には影響しない。Ｙ軸方向に関しては、部品Ｍ１のＹ軸方向の寸法のバラツキが、部品Ｍ１とＭ２を組み立てた状態でのＹ軸方向の寸法に影響する。

図９（ａ）に示すように、部品Ｍ１のＹ軸方向の高さが高くなると、その上に載っている部品Ｍ２のＹ軸方向の高さも高くなる。従って、この組立定義１により部品Ｍ１と部品Ｍ２がＹ軸方向に拘束されていること、つまりＹ軸方向の寸法の誤差の影響を受けることを定義できる。

また、部品Ｍ１の上面と部品Ｍ２の組み付け面はＺ軸方向に十分な長さを持っているので、部品Ｍ１、Ｍ２のＸ軸を中心とする回転はＺ軸方向に延びる組み付け面ａ１，ａ２により制限される。従って、この組立定義１により部品Ｍ１と部品Ｍ２のＸ軸を中心とする回転が拘束されること、つまり部品Ｍ１とＭ２がＸ軸を中心とする回転の誤差の影響を受けることを定義できる。

上記の定義順序１の組立定義データによりＹ軸方向の自由度が拘束されること、Ｘ軸を中心とする回転の自由度が拘束されること定義できる。
ＣＡＤ装置１１の組立定義設定プログラム２１は、オペレータにより最初に指定された箇所の形状データと、上記の定義順序１の定義指定箇所の形状データを比較し、形状データが一致するか否かを判定する。

１番目の指定箇所として、Ｙ軸方向に垂直でない平面や、平面以外の形状が指定されたときには、組立定義設定プログラムは指定内容が誤っているものと判定して警告メッセージを表示する。

他方、Ｙ軸方向に垂直な平面（Ｘ−Ｚ平面に平行な平面）が指定されたときには、組立定義設定プログラム２１は形状データが一致するものと判定し、定義順序１で定義されている自由度を部品の１番目の指定箇所の自由度として設定する。その結果、最初の指定箇所の組立定義の自由度は、Ｙ軸方向の自由度ＴＹとＸ軸を中心とする回転の自由度ＲＸが「拘束」に設定され、その他の自由度は「フリー」に設定される。

次に、図１０は、箱形の部品Ｍ１とその上蓋として用いられる部品Ｍ２の定義順序２の自由度の設定方法の説明図である。
この定義順序２の指定箇所は、部品Ｍ１の右側面ｍｂの上面ｂ１と部品Ｍ２の下面ｂ２である。両者の接する平面ｂ１、ｂ２はＸ−Ｚ平面上にあるので部品Ｍ１のＸ軸方向、Ｚ軸方向の寸法のバラツキは、部品Ｍ１と部品Ｍ２を組み立てた状態でのＸ軸方向とＺ軸方向の寸法には影響しない。Ｙ軸方向に関しては、部品Ｍ１のＹ軸方向の寸法のバラツキは、部品Ｍ１と部品Ｍ２を組み立てた状態のＹ軸方向の寸法に影響する。

図１０（ａ）に示すように、部品Ｍ１の右側面ｍｂのＹ軸方向の高さが高くなると、その上に載っている部品Ｍ２のＹ軸方向の高さも高くなる。従って、この定義順序２によりＹ軸方向の自由度が拘束される。組立定義データのＹ軸方向の自由度を「拘束」にすることで、部品Ｍ１のＹ軸方向の寸法誤差が部品Ｍ１と部品Ｍ２を組み立てた状態の寸法に影響することを定義できる。

定義順序１で部品Ｍ１の左側面ｍａのＹ軸方向の自由度ＴＹを「拘束」にし、定義順序２で部品Ｍ１の右側面ｍｂのＹ軸方向の自由度ＴＹを「拘束」にすることで実質的にＺ軸を中心とする回転の自由度ＲＺを「拘束」することができる。従って、定義順序１と定義順序２の組立定義データによりＺ軸を中心とする回転の自由度ＲＺが「拘束」であることを定義できる。

オペレータにより２番目の箇所が指定されると、組立定義設定プログラム２１は、２番目の指定箇所の形状データと定義順序２の定義指定箇所の形状データを比較し、両者が一致するか否かを判定する。

２番目の指定箇所として定義順序１で定義された面に対して平行でない面や、平面以外の形状が指定された場合には、組立定義設定プログラム２１は指定内容が誤っているものと判定して警告メッセージを表示する。

他方、２番目の指定箇所が、定義順序１で定義された平面と平行な平面である場合には、定義順序２で定義されている自由度に基づいて部品の２番目の指定箇所の自由度を設定する。この場合、定義順序１と定義順序２の自由度の設定により、Ｚ軸を中心とする回転の自由度ＲＺが実質的に「拘束」される。

次に、図１１は、部品Ｍ１と部品Ｍ２の定義順序３の自由度の説明図である。
この定義順序３の定義指定箇所は、部品Ｍ１の左側面ｍａの上面の締結穴（穴または仮想的なデータム軸）ｃ１と部品Ｍ２の左下角を貫通する締結穴ｃ２である。Ｘ−Ｚ平面にある締結穴ｃ１，ｃ２を指定箇所として定義することで、部品Ｍ１と部品Ｍ２のＸ軸方向とＺ軸方向の自由度ＴＸ、ＴＺは拘束される。締結穴を１カ所指定しただけでは、Ｚ軸を中心とする回転は拘束することはできないので、この場合、Ｚ軸を中心とする回転の自由度ＲＺは「フリー」となる。

上記の定義順序３の組立定義データによりＸ軸方向の自由度ＴＸとＺ軸方向の自由度ＴＺが「拘束」であることを定義できる。
オペレータにより３番目の組み付け箇所が指定されると、組立定義設定プログラム２１は、その指定箇所の形状データと定義順序３の定義指定箇所の形状データを比較し、両者が一致するか否かを判定する。

３番目の指定箇所として定義順序１で定義される平面以外にある穴やデータム軸が指定されたときには、組立定義設定プログラムは指定内容が誤っているものと判定して警告メッセージを表示する。

他方、３番目の指定箇所が、定義順序１で定義される平面上で、かつ平面に対して垂直な穴またはデータム軸が指定された場合には、指定内容を適正と判定し、定義順序３として定義されている自由度を部品の３番目の指定箇所の自由度として設定する。その結果、３番目の指定箇所の組立定義として、Ｘ軸方向の自由度ＴＸとＺ軸方向の自由度ＴＺが「拘束」に設定され、その他の自由度は「フリー」に設定される。

次に、図１２は、部品Ｍ１と部品Ｍ２の定義順序４の自由度の説明図である。
この定義順序４の定義指定箇所は、部品Ｍ１の右側面ｍｂの上面の締結穴ｄ１と、部品Ｍ２の右上角を貫通する締結穴ｄ２である。部品Ｍ１の締結穴ｄ１と部品Ｍ２の締結穴ｄ２を指定することでＸ軸方向の自由度ＴＸが拘束される。

定義順序３で部品Ｍ１と部品Ｍ２の左下の締結穴ｃ１，ｃ２を定義し、定義順序４でその対角にある右上の締結穴ｄ１，ｄ２を定義することで、部品Ｍ１と部品Ｍ２のＹ軸を中心とする回転が制限される。すなわち、定義順序３と定義順序４により、部品Ｍ１と部品Ｍ２のＹ軸を中心とする回転の自由度ＲＹを実質的に拘束することができる。

オペレータにより４番目の箇所が指定されると、組立定義設定プログラム２１は、４番目の指定箇所の形状データと、定義順序４の定義指定箇所の形状データを比較し、両者が一致するか否かを判定する。

４番目の指定箇所として定義順序１で定義される平面以外にある穴やデータム軸が指定されたとき、あるいは同じ平面上にある穴であっても定義順序３で定義される穴との中心距離が最も離れる位置にある穴ではないときには、組立定義設定プログラムは指定内容が誤っているものと判定して警告メッセージを表示する。これにより対角にある穴以外を指定した場合には警告メッセージが表示される。

他方、４番目の指定箇所が、定義順序１で定義される平面上で、平面に対して垂直な穴またはデータム軸で、かつ定義順序３で定義される穴との中心距離が最も離れている穴またはデータム軸が指定されたときには、指定内容を適正と判定し、定義順序４で定義されている自由度に基づいて部品の４番目の指定箇所の自由度を設定する。この場合、定義順序３で左下角の締結穴が指定され、定義順序４でその締結穴と対角の位置にある締結穴が指定されたことにより、Ｙ軸を中心とする回転の自由度ＲＹを実質的に拘束することができる。

以上のことから、ＣＡＤ装置１１の組立定義設定プログラム２１は、組立定義データの定義順序１〜４の自由度に基づいて部品のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸をそれぞれ中心とする回転の６つの方向の自由度を設定することができる。

上述した実施の形態においては、例えば、箱形の部品Ｍ１と上蓋等の部品Ｍ２の組立定義データとして、定義順序１〜４を示す情報と対応づけて指定箇所の部品の形状データと座標軸とその軸を中心する回転の自由度を示すデータを予め組立定義データベース１２に登録しておく。そして、オペレータが組立定義を設定する箇所を指定したときに、指定された箇所の部品の形状データが、定義順序で定められている定義指定箇所の形状データと一致するか否かを判定することでオペレータの部品の指定箇所が正しいか否かを判定することができる。判定が正しい場合には、組立定義データベース１２に登録されている組立定義データの自由度を部品の指定箇所の自由度として自動的に設定することができる。

次に、図１３の箱形の部品Ｍ１とその上蓋の部品Ｍ２のＣＡＤデータと、図１４の定義順序１の組立定義データを比較して指定内容の適否を判定する判定方法について説明する。

オペレータが、部品Ｍ１の左側面ｍａの上面と部品Ｍ２の左側の下面を組立定義の設定箇所として指定すると、図１３（ａ）に示すように、ＣＡＤデータから部品の指定された箇所の形状データが読み出される。具体的には、オペレータにより選択された面の「曲面タイプ」が「平面のトリム（平面）」であることが公差解析システムにより取得される。

図１３（Ａ）に示す選択要素の方向情報とは、オペレータが指定した組み付け箇所の方向情報であり、ＩはＸ軸方向、ＪはＹ軸方向、ＫはＺ軸方向を示している。指定した箇所の曲面タイプが「平面」で、法線のＪ方向の値が「１」、Ｉ、Ｋ方向の値「０」であることから、指定した箇所がＹ軸に対して垂直な面であることが分かる。

箱形の部品Ｍ１と上蓋の部品Ｍ２の定義順序１の組立定義データは、図１４（Ａ）に示すように、選択順（定義順序）が１番目で、曲面タイプが「平面」で、法線のＪ方向の値が「１」、Ｉ、Ｋ方向の値が「０」となっている。

オペレータが１番目に指定した組み付け箇所のＣＡＤデータの属性情報（平面か穴か、面の方向など）と定義順序１の組立定義データの属性情報を比較し、両者が一致する場合には、組立定義データの自由度定義に基づいて指定された組み付け箇所の自由度を設定する。具体的には、図１４（Ａ）に示すように、Ｘ軸とＺ軸方向の自由度ＴＸ，ＴＺを「フリー」、Ｙ軸方向の自由度ＴＹを「拘束」に設定する。さらに、Ｙ軸とＺ軸を中心とする回転の自由度ＲＹ、ＲＺを「フリー」、Ｘ軸を中心とする回転の自由度ＲＸを「拘束」に設定する。これにより、オペレータが部品の組み付け箇所を指定すると、指定した箇所に適正な自由度が自動的に設定される。

また、オペレータが指定した箇所のＣＡＤデータの属性情報と該当する組立定義データの属性情報が一致しないときには、判定結果がＮＧとなり、「選択形状に誤りがあります」等の警告メッセージが表示される。

上記の実施の形態では、組立定義の指定順序が組立定義データの定義順序と一致するか否かを判定しているが、組立定義の自由度を決定する上で定義順序を定めることが必須条件でない場合には、定義順序を考慮せずに判定を行っても良い。

また、組立定義データの属性情報は、組み付け指定箇所の法線の方向を示す情報（Ｉ、Ｊ、Ｋ）により定義する方法に限らず、指定された箇所が部品のどの面であるかを示す情報等でも良い。

（付記１） 部品の組み付け定義箇所の属性情報と部品の自由度を定義したデータとからなる複数の組立定義データが登録された組立定義データベースと、
前記組立定義データベースに登録されている特定の組立定義データが選択され、かつ組立定義を設定しようとする部品の組み付け箇所が指定されたとき、選択された前記組立定義データの前記属性情報と、前記部品の指定箇所のＣＡＤデータの属性情報が適合するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により、前記ＣＡＤデータの前記属性情報と前記組立定義データの前記属性情報が適合すると判定されたとき、前記組立定義データの自由度を定義した前記データに基づいて前記部品の組立定義の自由度を設定する組立定義設定手段とを備えるＣＡＤ装置。
（付記２） 前記組立定義設定手段により設定された各部品の組立定義に基づいて各部品の公差の累積値を算出し、算出した公差の累積値が製品が必要とする公差を満たすか否かを解析する公差解析手段を備える付記１記載のＣＡＤ装置。
（付記３） 前記判定手段により前記組立定義データの前記属性情報と前記ＣＡＤデータの前記属性情報が適合しないと判定されたとき、前記部品の前記組み付け指定箇所が不適正であることを警告する警告情報を表示する警告手段を備える付記１または２記載のＣＡＤ装置。
（付記４） 前記組立定義データを前記組立定義データベースに登録する登録手段を備える付記１または２記載のＣＡＤ装置。
（付記５） 前記組立定義データの自由度を定義したデータは、前記ＣＡＤデータの座標軸の方向の自由度と該座標軸を中心とする回転方向の自由度を定義したデータを有する付記１または２記載のＣＡＤ装置。
（付記６） 前記組立定義データは、前記部品の組立定義の定義順序を示すデータと、組み付け定義箇所の形状情報と、座標軸の方向及び該座標軸を中心とする回転方向の自由度を定義したデータとを有し、前記判定手段は前記定義順序を示すデータに基づいて前記定義箇所の形状情報と前記指定箇所の前記ＣＡＤデータの形状情報が適合するか否かを判定する付記１または２記載のＣＡＤ装置。
（付記７） 前記組立定義データの部品の自由度を定義したデータは、前記部品の寸法または角度のバラツキが前記部品を組み立てた状態の寸法または角度に影響するか否かを示すデータである付記５記載のＣＡＤ装置。
（付記８） 前記組立定義データの自由度を定義したデータは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の方向の前記部品の寸法のバラツキが前記部品を組み立てた状態の寸法に影響するか否かを示すデータと、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を中心とする回転方向の前記部品の角度のバラツキが前記部品を組み立てた状態の角度に影響するか否かを示すデータからなる付記１または２記載のＣＡＤ装置。
（付記９） 部品の組み付け定義箇所の属性情報と部品の自由度を定義したデータとからなる複数の組立定義データが登録された組立定義データベースの特定の組立定義データが選択され、かつ組立定義を設定しようとする部品の組み付け箇所が指定されたとき、選択された前記組立定義データの前記属性情報と、前記部品の指定箇所のＣＡＤデータの属性情報が適合するか否かを判定し、
前記ＣＡＤデータの前記属性情報が前記組立定義データの前記属性情報と適合すると判定されたとき、前記組立定義データの自由度を定義した前記データに基づいて前記部品の組立定義の自由度を設定するＣＡＤ装置の部品の組立定義設定方法。
（付記１０） 設定された各部品の組立定義に基づいて各部品の公差の累積値を算出し、算出した公差の累積値が製品が必要とする公差を満たすか否かを解析する付記９記載のＣＡＤ装置の部品の組立定義設定方法。
（付記１１） 前記組立定義データの前記属性情報と前記ＣＡＤデータの前記属性情報が適合しないと判定されたとき、前記部品の組み付け指定箇所が不適正であることを警告する警告情報を表示する警告手段を備える付記１０または１１記載のＣＡＤ装置の部品の組立定義設定方法。
（付記１２） 前記組立定義データの自由度を定義したデータは、前記ＣＡＤデータの座標軸の方向の自由度と該座標軸を中心とする回転方向の自由度を定義したデータを有する付記９または１０記載のＣＡＤ装置の部品の組立定義設定方法。
（付記１３） 前記組立定義データベースの前記組立定義データは、前記部品の組み付け定義箇所の定義順序を示すデータと、組み付け定義箇所の形状情報と、座標軸及び座標軸を中心とする回転方向の自由度を定義したデータとを有し、前記定義順序を示すデータに基づいて前記定義箇所の形状情報と前記指定箇所の前記ＣＡＤデータの形状情報が適合するか否かを判定する付記９または１０記載のＣＡＤ装置の部品の組立定義設定方法。
（付記１４） 前記組立定義データの部品の自由度を定義したデータは、前記部品の寸法または角度のバラツキが前記部品を組み立てた状態の寸法または角度に影響するか否かを示すデータである付記１２記載のＣＡＤ装置の部品の組立定義設定方法。
（付記１５） 前記組立定義データの自由度を定義したデータは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の方向の前記部品の寸法のバラツキが前記部品を組み立てた状態の寸法に影響するか否かを示すデータと、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を中心とする回転方向の前記部品の角度のバラツキが前記部品を組み立てた状態の角度に影響するか否かを示すデータからなる請求項９または１０記載のＣＡＤ装置の部品の組立定義方法。
（付記１６） 部品の組み付け定義箇所の属性情報と部品の自由度を定義したデータとからなる複数の組立定義データが登録された組立定義データベースの特定の組立定義データが選択され、かつ組立定義を設定しようとする部品の組み付け箇所が指定されたとき、選択された前記組立定義データの前記属性情報と、前記部品の指定箇所のＣＡＤデータの属性情報が適合するか否かを判定するステップと、
前記ＣＡＤデータの前記属性情報が前記組立定義データの前記属性情報と適合すると判定されたとき、前記組立定義データの自由度を定義した前記データに基づいて前記部品の組立定義の自由度を設定するステップとを有するコンピュータが実行可能な部品の組立定義設定プログラム。
（付記１７） 設定された各部品の組立定義に基づいて各部品の公差の累積値を算出し、算出した公差の累積値が製品が必要とする公差を満たすか否かを解析するステップを有する付記１６記載のコンピュータが実行可能な部品の組立定義設定プログラム。
（付記１８） 前記判定ステップで、組立定義データの前記属性情報と前記部品の前記属性情報が適合しないと判定されたとき、前記部品の前記組み付け指定箇所が不適正であることを警告する警告情報を表示するステップを有する付記１６または１７記載のコンピュータが実行可能な部品の組立定義設定プログラム。
（付記１９） 前記組立定義データの自由度を定義したデータは、ＣＡＤデータの座標軸の方向の自由度と該座標軸を中心とする回転方向の自由度を定義したデータを有する付記１６または１７記載のコンピュータが実行可能な部品の組立定義設定プログラム。
（付記２０） 前記組立定義データベースの前記組立定義データは、前記部品の組み付け定義箇所の定義順序を示すデータと、組み付け定義箇所の形状情報と、座標軸及び座標軸を中心とする回転方向の自由度を定義したデータとを有し、前記定義順序を示すデータに基づいて前記定義箇所の形状情報と前記指定箇所の前記ＣＡＤデータの形状情報が適合するか否かを判定する付記１６または１７記載のコンピュータが実行可能な部品の組立定義設定プログラム。

発明の原理説明図である。 実施の形態のＣＡＤ装置のブロック図である。 組立定義データベースの組立定義データの構成を示す図である。 部品の自由度の説明図である。 組立定義の表示例を示す図である。 実施の形態の組立定義設定処理のフローチャートである。 組立定義の設定方法の説明図である。 組立定義の定義順序の説明図である。 定義順序１の説明図である。 定義順序２の説明図である。 定義順序３の説明図である。 定義順序４の説明図である。 部品のＣＡＤデータを示す図である。 組立定義の判定の説明図である。 従来の解析処理のフローチャートである。

符号の説明

１、１２ 組立定義データベース
２ 判定手段
３ 組立定義設定手段
４ 公差解析手段
１１ ＣＡＤ装置
１４ 組立定義設定部
１７ 判定部
１９ 条件設定部
２１ 組立定義設定プログラム

Claims (5)

1. 部品の組み付け定義箇所の属性情報と部品の自由度を定義したデータとからなる複数の組立定義データが登録された組立定義データベースと、
   前記組立定義データベースに登録されている特定の組立定義データが選択され、かつ組立定義を設定しようとする部品の組み付け箇所が指定されたとき、選択された前記組立定義データの前記属性情報と、前記部品の指定箇所のＣＡＤデータの属性情報が適合するか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により、前記ＣＡＤデータの前記属性情報と前記組立定義データの前記属性情報が適合すると判定されたとき、前記組立定義データの自由度を定義した前記データに基づいて前記部品の組立定義の自由度を設定する組立定義設定手段とを備えるＣＡＤ装置。
2. 前記組立定義設定手段により設定された各部品の組立定義に基づいて各部品の公差の累積値を算出し、算出した公差の累積値が製品が必要とする公差を満たすか否かを解析する公差解析手段を備える請求項１記載のＣＡＤ装置。
3. 前記組立定義データの自由度を定義したデータは、ＣＡＤデータの座標軸の方向の自由度と該座標軸を中心とする回転方向の自由度を定義したデータを有する請求項１または２記載のＣＡＤ装置。
4. 部品の組み付け定義箇所の属性情報と部品の自由度を定義したデータとからなる複数の組立定義データが登録された組立定義データベースの特定の組立定義データが選択され、かつ組立定義を設定しようとする部品の組み付け箇所が指定されたとき、選択された前記組立定義データの前記属性情報と、前記部品の指定箇所のＣＡＤデータの属性情報が適合するか否かを判定し、
   前記ＣＡＤデータの前記属性情報が前記組立定義データの前記属性情報と適合すると判定されたとき、前記組立定義データの自由度を定義した前記データに基づいて前記部品の組立定義の自由度を設定するＣＡＤ装置の部品の組立定義設定方法。
5. 部品の組み付け定義箇所の属性情報と部品の自由度を定義したデータとからなる複数の組立定義データが登録された組立定義データベースの特定の組立定義データが選択され、かつ組立定義を設定しようとする部品の組み付け箇所が指定されたとき、選択された前記組立定義データの前記属性情報と、前記部品の指定箇所のＣＡＤデータの属性情報が適合するか否かを判定するステップと、
   前記ＣＡＤデータの前記属性情報と前記組立定義データの前記属性情報が適合すると判定されたとき、選択された前記組立定義データの自由度を定義した前記データに基づいて前記部品の組立定義の自由度を設定するステップとを有するコンピュータが実行可能な部品の組立定義設定プログラム。