JP2007299167A - 設計検証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対象箇所が複数の設計基準のうちのどの設計基準を満たしているかを容易に把握することができる設計検証装置を得ること。
【解決手段】検証対象形状ごとに検証項目と検証項目ごとの複数の設計基準値を格納する設計基準値データ記憶部１１と、複数の設計基準値を満足する場合に対応して異なる色が設定され、前記基準値を満足しない場合に対応してさらに異なる色が設定される色データ記憶部１２と、３次元モデルを読み込み、設計基準値データ記憶部１１に格納された検出対象形状に対応する部位について検証項目の寸法測定を行う寸法測定部１４と、検証項目毎に寸法測定値と複数の設計基準値とを比較し、この比較結果に基づいて検出対象形状に対応する部位が複数の設計基準値の何れを満足するか否かを判定する判定部１５と、判定結果に応じて色データ記憶部１２に格納された色をもって着色された３次元モデルを作成する表示用データ作成部１７とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、製品の構造設計において、３次元ＣＡＤシステムを用いて設計した３次元モデルが、製造要件を満足しているかを検証する設計検証装置に関する。

従来、製品の構造設計の検証は手作業で行われることが多かった。製品の構造設計において過誤を防ぐことは、製造工程からの手戻りを防止することになり重要であるが、検証作業が煩雑であり、見落としや過誤が発生しやすい状態にあった。例えば、樹脂成形部品の場合、金型からの取り出しを容易にするために３次元モデルに抜き勾配を付加する必要があり、抜き勾配と同様に金型からの取り出しを容易にするためや応力の集中による破壊防止等の要件のために３次元モデルにラウンドを付加する必要もあり、その他にも樹脂厚やリブ、ボス、穴等に対する各種の製造要件がある。形状が複雑になると考慮すべき項目が多くなるが、近年、構造設計で使用される３次元ＣＡＤシステムでは、ラウンドや抜き勾配等を１箇所ずつ測定していく必要があるため全箇所をもれなく、寸法値のミス無く設計できていることを検証する作業は非常に煩雑であった。

また、同じ検証項目について使用する工具の違いにより設計の基準値が複数ある場合があるが、その場合には、検証時にどの設計基準に対応しているのかを把握するのが容易ではなかった。さらに、複数の設計基準が存在する場合には、検証後の製造、加工の際に、工具等の選択にも手間がかかっていた。

この煩雑さを回避するために、例えば、特許文献１では、３次元モデルの検図に際し、３次元モデルの形状認識を行うと共にその形状認識の結果から当該モデルを複数の要素に分割し、該分割した要素毎に、加工工程データベースを用いて加工工程情報の中から最適な加工要件を決定し、加工要件を決定した後、３次元モデルの適否判断の結果から修正要となった場合にその旨をディスプレイ装置に表示している。

特許文献２では、部品の形状データの寸法をチェック項目毎に、基準値（標準値、上限値、下限値）と比較し、基準値を満たさない場合には、結果を結果欄に表示するとともに、再検討画面を表示している。結果欄では、文字の色を変えて作業者が見やすくするとともに、再検討画面では、エラーがあった付近を２次元断面で表示し、２次元断面の各線分に対する寸法、推奨値、変更可能であるか否かなどの情報をデータベースから読み出して、文字情報や線の色などで表示している。

特許文献３では、工業製品の設計を行った際に、この設計が妥当であるか否かを検証する場合、検証方法を記載した知識データベースに基づいて、補完データベース部からデータを検索し、所定の方法に基づいて検証すべき値、すなわち、被検証値を被検証値算出手段で算出し、これを所定の許容範囲内にあるか否かを判定することにより検証を行うようにしている。

特許文献４には、３次元モデルの自由曲面部の抜き勾配の角度を色付きの円で表示する金型抜き勾配検証システムが開示されており、抜き勾配角度の変化を識別するために、求めた抜き勾配角度値にあわせて５°以下なら赤、１０°以下なら黄色という具合に色分けした円を検証位置に作成することで検証結果をわかりやすく表示している。

特開２００３−９９４８２号公報 特開２００４−２９５７８７号公報 特開平８−２２４８０号公報 特開平９−１４７１４４号公報

しかしながら、これら従来技術では、同じ検証項目に対して工具の大きさ等に対応して基準値が複数存在する場合に、どの基準値を満たしているのかの識別を容易にできないという問題があった。また、検証後に製造部門へ図面が渡った場合に、必要な工具を図面以外の資料から情報を得る必要があり、準備に時間を要するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、対象箇所が複数の設計基準のうちのどの設計基準を満たしているかを容易に把握することができる設計検証装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、３次元モデルの設計検証を行う設計検証装置において、検証対象形状ごとに検証項目と検証項目ごとの複数の設計基準値を格納する設計基準値格納手段と、前記複数の設計基準値を満足する場合に対応して異なる色が設定され、前記基準値を満足しない場合に対応してさらに異なる色が設定される色データ格納手段と、３次元モデルを読み込み、設計基準値格納手段に格納された検出対象形状に対応する部位について検証項目の寸法測定を行う寸法測定手段と、検証項目毎に前記寸法測定値と複数の設計基準値とを比較し、この比較結果に基づいて検出対象形状に対応する部位が複数の設計基準値の何れを満足するかと満足しないかを判定する判定手段と、前記判定結果に応じて前記色データ格納手段に格納された色をもって着色された３次元モデルを作成する表示用データ作成手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、１つの検証項目に対して工具の違い等に応じて複数の設計基準値がある場合に、検出対象形状に対応する部位が複数の設計基準値の何れを満足するかと満足しないかを判定し、この判定結果に応じて３次元モデルの対応部位を異なる色で着色表示するようにしたので、検証時に適用された設計基準およびその合否を容易に把握することができるとともに、検証後の３次元モデルを製造部門に渡した後、使用する工具が３次元モデルにより識別できるため、作業の効率化が図れるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる設計検証装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる設計検証装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。本実施形態は、本発明にかかる設計検証装置１を３次元ＣＡＤシステム３に組み込んでいる。図１において、設計検証装置１は、３次元ＣＡＤ既存部２と同一のシステム上に組み込まれ、設計検証装置１と３次元ＣＡＤ既存部２とで３次元ＣＡＤシステム３が構成されている。

設計検証装置１は、形状の種類（例えば平面部、ラウンド部、リブ部、ボス部等）ごとに抜き勾配やラウンド等必要な検証項目とその検証項目に対応する複数の設計基準値を登録した設計基準値データを記憶する設計基準値データ記憶部１２と、着色表示するための複数の色データを複数の基準値に対応する寸法範囲毎に登録している色データ記憶部１２を有する。

また、設計検証装置１は、３次元ＣＡＤ既存部２により作成された３次元モデルＭＤを読み込み、設計基準値データ記憶部１１に記憶された設計基準値データを参照して３次元モデルＭＤの検証対象部分を検出するとともに、検証する形状の種類（例えば平面部、ラウンド部、リブ部、ボス部等）を特定する検出部１３と、形状の種類ごとに必要な検証項目を設計基準値データ１２から読み出し、検出部１３で検出した検証対象部分に対して対応する検証項目の寸法を測定する寸法測定部１４と、寸法測定部１４で測定した寸法と設計基準値データ１２に登録してあるデータを比較して、合否判定を行い、その判定結果と寸法測定部１４で測定された測定値を合否判定結果データＧＤとして出力する判定部１５と、表示する検証項目や表示の種類を選択する表示項目選択部１６と、判定部１５で判定された判定結果と寸法測定部１４で測定された測定結果と表示項目選択部１６で選択された表示項目と色データ記憶部１２に記憶された色データとに基づき３次元モデルＭＤの色を修正し着色された３次元モデルＣＭＤを作成する表示用データ作成部１７で構成される。設計検証装置１で、作成された着色３次元モデルＣＭＤは、３次元ＣＡＤ既存部２に読み込まれ表示される。合否判定結果データＧＤは、３次元ＣＡＤ既存部２に読み込まれ当該３次元モデルの表示時に同時に表示される。

図２は、設計基準値データ記憶部１２に記憶される設計基準値データの構成例を示すものである。設計基準値データには、形状の種類（例えば平面部、ラウンド部、リブ部、ボス部等）ごとに検証項目とその基準値が書き込まれている。図２では、形状の種類として、平面部とラウンド部が例示され、また検証項目として、抜き勾配と、ラウンドと、樹脂厚を例示している。ここで示した検証項目は一例であり、検証を行う全ての形状の種類ごとに、このように検証項目と基準値を定義する。図２のＡ〜Ｄはそれぞれ基準値となる数値であり、設計値としては、これらＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうちのどれを満たしても良い。１つの検証項目に対して、複数の基準値が存在するが、これは製造時に使用する工具の種類（例えばドリルの大きさの違い等）が複数あり、各々の工具に対応する基準値が異なるためである。この例では、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄである。判定部１５では、寸法測定部１４における検証対象部位の測定値が基準値と一致したときのみ適合と判定され、Ａ未満の場合、Ａを超えてＢ未満の場合、Ｂを超えてＣ未満の場合、Ｃを超えてＤ未満の場合、Ｄを超える場合はいずれも非適合である。なお、ここでは、Ａ〜Ｄは範囲を持たない数値としたが、検証項目によっては範囲をもつ場合もあり、数値の範囲で設定しても良い。設計基準値データは、書き換え可能とし、検証項目の追加および削除も可能とする。

図３は、色データ記憶部１２に記憶される色データを示すものであり、この場合は、図２に示す形状が平面部である部位の、抜き勾配についての検証結果に応じた色分けを示している。表示項目選択部１６では、表示する検証項目と表示の種類（寸法の表示か合否判定結果か）を選択する。図３では，抜き勾配のデータ構成を示しているが、全ての検証項目について同様のデータが作成される。表示項目選択部１６で寸法表示（複数の基準値のそれぞれに対する合否判定表示）が選択された場合に備えて、設計基準を満たす寸法値Ａ°〜Ｄ°のそれぞれに対応する色データの他に、非適合となる寸法値Ａ°を超えて〜Ｂ°未満、Ｂ°を超えてＣ°未満、Ｃ°を超えてＤ°未満、Ｄ°を超える、のそれぞれの範囲の寸法値に対して色を登録している。また、判定部１５による合否判定結果（複数の基準値に対する一括合否判定表示）のみを確認したい場合に備え、合否判定結果用の色も定義しておき、表示項目選択部１６で合否判定結果表示が選択された場合には、この色を用いて表示する。色データは、書き換え可能とし、検証項目の追加および削除も可能とする。なお、図３の場合は、不適合の場合、寸法値に応じて色を異ならせたが、不適合の場合の色を一色に設定してもよい。

図４に本実施形態のフローチャートを示す。検出部１３は、３次元ＣＡＤ既存部２で作成された（ステップＳ１００）３次元モデルＭＤを読み込み（ステップＳ１１０）、設計基準値データ記憶部１１に記憶された設計基準値データに基づき３次元モデルＭＤにおける検証対象箇所の検出と形状の分類を行う（ステップＳ１２０）。例えば、設計基準値データとして登録されている形状の種類に対応する部位を３次元モデルから抽出する。次に、寸法計測部１４は、ステップＳ１２０で判定された形状の種類に対応する検証項目を設計基準値データ１２から読み出し（ステップＳ１３０）、対応する検証項目の測定を行う（ステップＳ１４０）。例えば、平面部の部位において抜き勾配が検証項目である場合には、抜き方向に対する角度を測定し、ラウンド部においてラウンドが検証項目である場合には、ラウンドの半径を測定する。判定部１５は、ステップＳ１４０で測定された結果と設計基準値データ記憶部１２に記憶された設計基準値データの複数の基準値とを比較し（ステップＳ１５０）、この比較結果に基づいて検出対象形状に対応する部位が複数の設計基準値の何れを満足するかと満足しないかを判断する（ステップＳ１６０）。前記判断において、満足する場合には、適合と判定され（ステップＳ１７０）、満足しない場合には不適合と判定される（ステップＳ１８０）。

続いて、判定部１５は、対象箇所に対応する検証項目についてステップＳ１７０またはステップＳ１８０のいずれかの判定がされているかを判断し（ステップＳ１９０）、終了していない場合には、ステップＳ１４０に戻りＳ１９０までを実施する。ステップＳ１９０で終了していると判断された場合には、ステップＳ１２０において検出された全ての箇所についてＳ１９０までの処理が終了しているかを判断し、終了していない場合には、ステップＳ１３０に戻りＳ２００までを実施する。判定部１５は、ステップＳ２００で終了していると判断した場合には、Ｓ１７０またはＳ１８０のいずれかで判定された結果とＳ１４０で測定された寸法を合否判定データＧＤとして出力する（ステップＳ２１０）とともに、この合否判定データＧＤを表示データ作成部１７に出力する。

次に、表示項目選択部１６により、形状の種類ごとの表示対象検証項目、表示の種類（寸法表示とするか合否判定表示とするか）が選択されると（ステップＳ２２０）、表示用データ作成部１７は、前記判定部１５からの入力である判定結果と寸法測定値および色データ記憶部１２に記憶された色データに基づき、３次元モデルＭＤを読み込み、色を修正し着色３次元モデルを作成して出力する（ステップＳ２３０）。着色３次元モデルは３次元ＣＡＤ既存部２によって合否判定データとともに読み込まれて表示される（ステップＳ２４０）。例えば、平面部の抜き勾配を検証する場合、抜き勾配が基準値Ａ°であれば、色２で抜き勾配の箇所が表示され、抜き勾配が基準値Ｂ°であれば、色４で抜き勾配の箇所が表示され、抜き勾配がＢ°を越えＣ°未満であれば、色５で抜き勾配の箇所が表示される。

図５に合否判定データの一例を示す。ここでは平面部の形状の例を示しているが、全ての形状について同様の合否判定データが作成される。合否判定データは形状ごとにそれぞれ検証項目に対応して検証対象箇所と合否判定結果、寸法がデータとして記録されており、これを直接読み出し、検証結果の一覧表として使用することも可能である。

なお、本実施形態では、設計基準値データに設定されている全ての検証項目について測定を実施して基準値との比較判定を行い（ステップＳ１１０〜Ｓ２１０）、その後、着色３次元モデルの表示用データの作成時に表示する項目を選択する方式（ステップＳ２２０）としたが、ステップＳ１２０の検証対象箇所の検出の前に検証対象項目と対象形状の種類を選択しておき、その後、検証項目について測定および基準値との比較判定を行う（ステップＳ１１０〜Ｓ２１０）をようにしてもよい。

次に樹脂成形部品の３次元モデルの抜き勾配を検証する場合についての表示例を図６に示す。本表示例は、図４で説明したフローチャートのステップＳ２２０において、表示項目選択部１６により、表示対象の検証項目としては抜き勾配を選択し、表示形式としては合否判定を選択し、表示用データ作成部において、判定部１６から入力された合否判定結果と色データを参照して作成された着色３次元モデルＣＭＤを３次元ＣＡＤ既存部２で読み込み表示した例である（ステップＳ２４０）。ここでは、平面部ａが基準値を満たしており、色１０で着色され、平面部ｂが基準値を満たさず、色１１で着色される場合を示している（図３参照）。

樹脂成形部品の３次元モデルのラウンドを検証する場合についての表示例を図７に示す。本表示例は、図４で説明したフローチャートのステップＳ２２０において、表示項目選択部１６により、表示対象の検証項目としてはラウンドを選択、表示形式としては寸法表示を選択し、表示用データ作成部において、判定部１６から入力された寸法測定値と図３に示す色データを参照して作成された着色３次元モデルＣＭＤを３次元ＣＡＤ既存部２で読み込み表示した例である（Ｓ２４０）。ここでは、ラウンドｃ、ｄは、第１の基準値を満たす第１の色で着色され、ラウンドｅ、ｆは、第２の基準値を満たす第２の色で着色される場合を示している。

本実施形態によれば、１つの検証項目に対して工具の違い等に応じて複数の設計基準値がある場合に、検出対象形状に対応する部位が複数の設計基準値の何れを満足するかと満足しないかを判定し、この判定結果に応じて３次元モデルの対応部位を異なる色で着色表示するようにしたので、検証時に適用された設計基準およびその合否を容易に把握することができるとともに、検証後の３次元モデルを製造部門に渡した後、使用する工具が３次元モデルにより識別できるため、作業の効率化が図れる。

また、本実施形態は、製品の３次元モデル以外に、樹脂成形部品の金型や板金部品の金型等の製造用の３次元モデルにも適用できる。

以上のように、本発明は、製品の３次元モデル、樹脂成形部品の金型モデルの検証に適している。

本発明の実施の形態の構成を示すブロック図である。 設計基準値データの構成を示す図である。 色データの構成を示す図である。 本発明の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 合否判定結果データの構成を示す図である。 抜き勾配の合否判定結果を着色表示した図である。 ラウンドの寸法測定結果を着色表示した図である。

符号の説明

１ 設計検証装置
２ ３次元ＣＡＤ既存部
３ ３次元ＣＡＤシステム
１１ 設計基準値データ記憶部
１２ 色データ記憶部
１３ 検出部
１４ 寸法測定部
１５ 判定部
１６ 表示項目選択部
１７ 表示用データ作成部

Claims (1)

1. ３次元モデルの設計検証を行う設計検証装置において、
   検証対象形状ごとに検証項目と検証項目ごとの複数の設計基準値を格納する設計基準値格納手段と、
   前記複数の設計基準値を満足する場合に対応して異なる色が設定され、前記基準値を満足しない場合に対応してさらに異なる色が設定される色データ格納手段と、
   ３次元モデルを読み込み、設計基準値格納手段に格納された検出対象形状に対応する部位について検証項目の寸法測定を行う寸法測定手段と、
   検証項目毎に前記寸法測定値と複数の設計基準値とを比較し、この比較結果に基づいて検出対象形状に対応する部位が複数の設計基準値の何れを満足するかと満足しないかを判定する判定手段と、
   前記判定結果に応じて前記色データ格納手段に格納された色をもって着色された３次元モデルを作成する表示用データ作成手段と、
   を備えることを特徴とする設計検証装置。

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