JP2011034505A - 設計支援装置、及び、設計支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】設計支援装置及び設計支援方法において、部品間のクリアランスのチェック精度を向上させる。
【解決手段】設計支援装置は、３次元ＣＡＤにより組み付けられた各部品３１，３２に動きの定義をする部品移動設定部と、各部品３１，３２の形状を拡大させたオフセット形状３１´，３２´を作成する部品形状オフセット部と、部品（３１）を動かしながらオフセット形状３１´，３２´の干渉（Ｉ１，Ｉ２）チェックを行う干渉チェック部と、を備える。
【選択図】図４Ｄ

Description

本発明は、部品間のクリアランスのチェックを行う設計支援装置及び設計支援方法に関する。

近年、３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）を利用して製品の設計業務が行われている。３次元ＣＡＤを利用することにより、２次元ＣＡＤと比較して設計工数を削減できる。

３次元ＣＡＤでは、各部品を組み付けたとき、部品同士で干渉がないことを確認するために、部品の重なりをチェックする機能がある。

また、部品が複雑に連動する機構においては、３次元ＣＡＤ内でその動きを定義して動作させることによって、その機構を確認している。部品を動かしながら部品間の最小距離を測ることで、動作域において部品同士のクリアランス（間隙）が確保されていることを確認することができる。

特許文献１には、各部品の近接部分を複数箇所検出することで、部品間のクリアランスをチェックする技術が開示されている。また、特許文献１では、各部品間のクリアランス量によって、部品上の各部分に余裕度を出力する設計支援装置及び設計支援方法が提案されている。

特許文献２では、隣接する部品間の動きを定義するための情報を入力しなくとも、部品間の隣接状態に基づいて部品間の動きを定義することができる設計検証装置及び設計検証方法が提案されている。

特開２００７−４８００４号公報 特開２００８−１０２６２８号公報

しかしながら、例えば、部品同士の一部が常に接触するように部品を組み付けた場合、従来のようにクリアランスのチェックを行っても、部品同士が接触している部分（或いは最小距離の部分）以外の箇所のクリアランスが無視されてしまう。そのため、接触面以外の部分でクリアランスが近くなるような箇所があったとしても、それを検出することができないという問題がある。

本発明は、部品間のクリアランスのチェック精度を向上させることができる設計支援装置及び設計支援方法を提供することを目的とする。

本発明の設計支援装置は、３次元ＣＡＤにより組み付けられた各部品に動きの定義をする部品移動設定部と、上記各部品の形状を拡大させたオフセット形状を作成する部品形状オフセット部と、上記部品を動かしながら上記オフセット形状の干渉チェックを行う干渉チェック部と、を備える。

本発明の設計支援方法は、コンピュータにより行う設計支援方法において、３次元ＣＡＤ上で組み付けられた各部品に動きの定義をする部品移動設定工程と、上記各部品の形状を拡大させたオフセット形状を作成する部品形状オフセット工程と、上記部品を動かしながら上記オフセット形状の干渉チェックを行う干渉チェック工程と、を含む。

本発明によれば、部品間のクリアランスのチェック精度を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る設計支援装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを示す概略フローチャートである。 本発明の一実施の形態における設計支援装置及び設計支援方法に用いることのできるコンピュータの例を示す概略構成図である。 本発明の一実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを説明するための説明図（その１）である。 本発明の一実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを説明するための説明図（その２）である。 本発明の一実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを説明するための説明図（その３）である。 本発明の一実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを説明するための説明図（その４）である。 本発明の一実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを説明するための説明図（その５）である。 本発明の一実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを説明するための説明図（その６）である。

以下、本発明の実施の形態に係る設計支援装置及び設計支援方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る設計支援装置１を示す概略構成図である。

図２は、本実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを示す概略フローチャートである。
図３Ａ〜図３Ｄ並びに図４Ａ及び図４Ｂは、本実施の形態におけるクリアランスの干渉チェックを説明するための説明図である。

図１に示す設計支援装置１は、部品移動設定部２、部品形状オフセット部３、部品移動部４、干渉チェック部５、個数記録部６、個数増減記録部７、最大厚さ記録部８、及び、最大厚さ増減記録部９を備える。

また、本実施の形態の設計支援装置１は、データ作成部１１と部品組立作成部１２とを有する３次元ＣＡＤ装置１０を備える。
３次元ＣＡＤ装置１０のデータ作成部１１は、ユーザの操作に応じて、部品３１，３２を３次元データとして作成する。例えば、図４Ａ〜図４Ｄの例では、図４Ａ〜図４Ｄに示す正面視において凸部３１ｂを上面に有する矩形状の部品３１と、正面視において逆Ｌ字状の部品３２とが、３次元データとして作成される。図４Ａ〜図４Ｄにおける部品３１の右側面３１ａおよび凸部３１ｂの上側側面３１ｄは平面で形成されている。また、部品３２の左側面３２ａおよび下側側面３２ｂは平面で形成されている。

３次元ＣＡＤ装置１０の部品組立作成部１２は、３次元データとして作成された部品３１，３２を、ユーザの操作に応じて組み付ける。例えば、図４Ａ〜図４Ｄの例では、部品３１は、正面視における右側面３１ａにおいて部品３２の左側面３２ａに近接または当接するように組み付けられる。なお、設計支援装置１が３次元ＣＡＤにより組み付けられた各部品３１，３２の情報を他の装置から受け取る構成の場合には、設計支援装置１から３次元ＣＡＤ装置１０を省略することもできる。

部品移動設定部２は、３次元ＣＡＤ装置１０により作成及び組み付けされた部品３１，３２の動きの定義をする。例えば、図４Ａ〜図４Ｄ並びに図５Ａ及び図５Ｂの例では、部品３１，４１の動きは、正面視における右側面３１ａ，４１ａに対向する部品３２，４２の左側面３２ａ，４２ａに沿った上下方向を可動方向とするもので、凸部３１ｂ，４１ｂが部品３２，４２の面３２ｂ，４２ｂと当接しない範囲の可動距離でスライドするという動きである。このように、定義する動きとしては、例えば可動方向及び可動距離とすることができる。

部品形状オフセット部３は、各部品３１，３２の形状を拡大させた図４Ｂに示すオフセット形状３１´（二点鎖線で図示），３２´（一点鎖線で図示）を作成する。このオフセット形状３１´，３２´は、各部品の形状を目的のクリアランス範囲内の値で拡大させた形状である。

干渉チェック部５は、部品移動部４により部品３１を例えば微小量ずつ動かしながら、その部品３１のオフセット形状３１´が他の部品３２のオフセット形状３２´と干渉するか否かの干渉チェックを行う。この干渉チェックでは、オフセット形状３１´とオフセット形状３２´との重複部分の有無から図４Ｃ及び図４Ｄに示す干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）を検出することができる。なお、干渉チェック部５は、干渉部分の体積、表面積等の増減或いは形状の変化等を検出するようにしてもよい。また、オフセット形状３１´の干渉チェックは、他の部品３２のオフセット形状３２´との干渉ではなく他の部品３２自体の形状との干渉をチェックするようにしてもよい。

詳しくは後述するが、干渉チェック部５により検出された干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）について、個数記録部６は、干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）の個数を記録し、個数増減記録部７は干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）の個数の増減を記録し、最大厚さ記録部８は図５Ａ及び図５Ｂに示す干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）の予め設定した方向に対する最大厚さｔ_ｍａｘを記録し、最大厚さ増減記録部９は最大厚さｔ_ｍａｘの増減を記録する。なお、干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）については、体積、表面積等の増減或いは形状の変化を記録するようにしてもよい。

各記録部６，７，８、９は、例えば、後述する情報処理端末２０の記憶部２２の一部とすることができる。また、個数記録部６と個数増減記録部７とを単一の記録部としてもよく、最大厚さ記録部８と最大厚さ増減記録部９とを単一の記録部としてもよい。

クリアランスの干渉チェックについての図２に示す概略フローチャートの処理には、ごく標準的な構成を有するコンピュータ、すなわち、図３に示すように、制御プログラムを実行することで各構成要素を制御するＣＰＵ２１と、ＲＯＭやＲＡＭ及び磁気記録媒体などからなり、ＣＰＵ２１に各構成要素を制御させる制御プログラムの記憶や、ＣＰＵ２１が制御プログラムを実行する際のワークエリアあるいは各種データの記憶領域として使用させる記憶部２２と、ユーザによる操作に対応する各種のデータが取得される入力部２３と、ディスプレイなどに各種のデータを提示してユーザに通知する出力部２４と、他の機器とのデータ授受のためのインターフェース機能を提供するＩ／Ｆ部２５とを備える情報処理端末２０を用いることができる。

なお、クリアランスの干渉チェックの処理を情報処理端末２０に行わせるには、例えば、図２に示した手順の処理を情報処理端末２０に行わせる制御プログラムを作成して、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録させておき、その制御プログラムを例えば記録媒体から情報処理端末２０に読み出させて実行させればよく、この結果、情報処理端末２０は図１に示す設計支援装置１として機能する。

なお、記録させた制御プログラムを情報処理端末２０で読み取ることの可能な記録媒体としては、例えば、情報処理端末２０に内蔵もしくは外付けの付属装置として備えられるＲＡＭもしくはＲＯＭ又はハードディスク装置などのメモリ、あるいはＭＯ（光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（フレキシブルディスク）などといった可搬型記録媒体等が利用できる。

また、記録媒体は回線を介して情報処理端末２０と接続される、プログラムサーバとして機能する記憶装置であってもよい。この場合には、制御プログラムを表現するデータ信号で搬送波を変調して得られる伝送信号を、プログラムサーバから伝送媒体である回線を通じて伝送するようにし、情報処理端末２０では受信した伝送信号を復調して制御プログラムを再生することで制御プログラムを実行できるようになる。

以下、図２の概略フローチャートに沿って、クリアランスの干渉チェックの処理について説明する。なお、上述の説明と重複する説明については適宜省略する。
まず、ユーザの操作に応じて、３次元ＣＡＤ装置１０のデータ作成部１１により例えば図４Ａに示す各部品３１，３２の３次元データ（ＣＡＤデータ）が作成される（ステップＳ１）。また、ユーザの操作に応じて、部品組立作成部１２により、３次元データとして作成された部品３１，３２が組み付けられる（ステップＳ２）。

次に、部品移動設定部２により、部品３１，３２間での動きが定義される（ステップＳ３、部品移動設定工程）。また、部品形状オフセット部３により、各部品３１，３２の形状を例えばクリアランス範囲内の値で拡大させた図４Ｂに示すオフセット形状３１´，３２´を作成し（ステップＳ４：部品形状オフセット工程）、クリアランス相当部分の干渉を検出できるようにする。

そして、干渉チェック部５により、図４Ｃに示すオフセット形状３１´，３２´の干渉部分（干渉Ｉ１）があるかをチェックし（ステップＳ５：干渉チェック工程）、干渉部分（干渉Ｉ１）の個数を個数記録部６により記録する（ステップＳ６）。また、干渉している部分がある場合、予め設定された方向に対する干渉部分の最大厚さｔ_ｍａｘを最大厚さ記録部８により記録する（ステップＳ７）。本実施形態ではオフセット形状の表面３２ａ´を表面に含む干渉部分においては、表面３２ａ´に垂直な方向を最大厚さｔ_ｍａｘの方向に設定しておく。また、オフセット形状の表面３２ｂ´を表面に含む干渉部分においては、表面３２ｂ´に垂直な方向を最大厚さｔ_ｍａｘの方向に設定しておく。

次に、部品移動部４により、上述のステップＳ３において定義された動きを基に部品３１を微小量移動させる（ステップＳ８）。ここで、可動範囲の移動が終了している場合（ステップＳ９）は、後述するステップ１０に進み、可動範囲の干渉チェックが終了していない場合には、干渉チェックのステップＳ５に戻る。

このようにステップＳ５〜ステップＳ８の処理を繰り返して部品３１を移動させながら干渉チェックを行うことで、新たな干渉部分（Ｉ２）を検出したり、干渉部分（Ｉ１）の後述する最大厚さｔ_ｍａｘの変化等を検出したりすることができる。なお、部品３１の移動は、干渉部分の個数の増減や、後述する最大厚さの増減などを検出するためのものであり、微小量ずつ移動させなくとも、部品３１，３２の形状等に応じて移動量を決定すればよい。

また、部品３１，３２間の干渉部分（Ｉ１）の個数、最大厚さ、体積、表面積、形状等に変化が生じる位置まで、部品３１を移動させる設定としてもよい。更には、部品３１及び部品３２の両方が移動する構成の場合には、部品３１を移動させた各位置において部品３２を複数位置に移動させるようにするとよい。

部品３１の可動範囲で干渉部分（Ｉ１）の個数を記録し終わると、個数増減記録部７により、可動範囲内の干渉部分の個数の増減を記録する（ステップＳ１０）。また、最大厚さｔ_ｍａｘの増減を最大厚さ増減記録部９により記録する（ステップＳ１１）。例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示す部品４２のように２つの平面４２ａ，４２ｂの間に凸部４２ｃが設けられている場合、オフセット形状の表面４２ａ´を表面に含む干渉部分においては、４２ａ´に垂直な方向を最大厚さｔ_ｍａｘの方向に設定する。そして、オフセット形状の表面４２ｂ´を表面に含む干渉部分においては、４２ｂ´に垂直な方向を最大厚さｔ_ｍａｘの方向と定めると、図５Ｂに示すように干渉部分（Ｉ１）の最大厚さｔ_ｍａｘは部品４１の位置により変化する。なお、干渉部分のうち最大厚さｔ_ｍａｘとなる部分及びその他の部分の面積等を記録することで、干渉部分の体積等の情報を得ることもできる。

以上の処理が終了した後、図示しない判断部により、干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）の個数及びその増減並びに最大厚さｔ_ｍａｘ及びその増減などの干渉の情報が、予め定められた条件の範囲内にあるかを判断し、部品３１，３２のクリアランスが確保されているか判断するとよい。

以上説明した本実施の形態では、部品形状オフセット部３は、３次元ＣＡＤにより組み付けられた各部品３１，３２の形状を拡大させたオフセット形状３１´，３２´を作成し、干渉チェック部５は、部品移動設定部２により定義された動きに基づいて部品移動部４により部品３１，３２を動かしながらオフセット形状３１´，３２´の干渉チェックを行う。そのため、オフセット形状３１´，３２´をクリアランス相当の形状に設定することで、部品３１，３２を動かしながら各位置においてクリアランスの干渉状態を検出することができる。よって、本実施の形態によれば、部品３１，３２間のクリアランスのチェック精度を向上させることができる。

また、本実施の形態では、個数記録部６及び個数増減記録部７により、干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）の個数及びその増減を記録することで、クリアランスのチェック精度をより一層向上させることができる。

また、本実施の形態では、最大厚さ記録部８及び最大厚さ増減記録部９により、干渉部分（Ｉ１，Ｉ２）の，予め設定された方向に対する最大厚さｔ_ｍａｘ及びその増減を記録することで、クリアランスのチェック精度をより一層向上させることができる。

以上、本発明の一つの実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

上述の実施形態では、干渉部分に含まれるオフセット形状の各面に応じて、各面に垂直な方向に干渉部分の最大厚さｔ_ｍａｘの方向を設定したが、最大厚さｔ_ｍａｘの方向は任意に設定しておくことができる。例えば、どの位置における干渉部分であるかによらず、一律の方向に最大厚さｔ_ｍａｘの方向を設定してよい。また、干渉部分に含まれるオフセット形状の各面に応じて、各面の垂直方向以外の方向に最大厚さｔ_ｍａｘの方向を設定してもよい。さらに、一つの干渉部分に対して複数の方向に複数の最大厚さｔ_ｍａｘの方向を設定しても良い。

上述の実施形態では、干渉部分の最大厚さｔ_ｍａｘの方向を干渉部分に含まれるオフセット形状の表面である平面に応じて設定したが、オフセット形状の表面である曲面に応じて干渉部分の最大厚さｔ_ｍａｘの方向を設定しても良い。

上述の実施形態において説明した各ステップの順序は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更することが可能である。例えば、上述の実施形態ではステップＳ３の次にステップＳ４を行うが、ステップＳ４を行ってからステップＳ３を行っても良い。

１ 設計支援装置
２ 部品移動設定部
３ 部品形状オフセット部
４ 部品移動部
５ 干渉チェック部
６ 個数記録部
７ 個数増減記録部
８ 最大厚さ記録部
９ 最大厚さ増減記録部
１０ ３次元ＣＡＤ装置
１１ データ作成部
１２ 部品組立作成部
２０ 情報処理端末
２１ ＣＰＵ
２２ 記憶部
２３ 入力部
２４ 出力部
２５ Ｉ／Ｆ部
３１，３２，４１，４２ 部品

Claims (4)

1. ３次元ＣＡＤにより組み付けられた各部品に動きの定義をする部品移動設定部と、
   前記各部品の形状を拡大させたオフセット形状を作成する部品形状オフセット部と、
   前記部品を動かしながら前記オフセット形状の干渉チェックを行う干渉チェック部と、
   を備えることを特徴とする設計支援装置。
2. 前記干渉チェック部により検出された干渉部分の個数の増減を記録する個数増減記録部を更に備えることを特徴とする請求項１記載の設計支援装置。
3. 前記干渉チェック部により検出された干渉部分の、予め設定された方向に対する最大厚さの増減を記録する最大厚さ増減記録部を更に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の設計支援装置。
4. コンピュータにより行う設計支援方法において、
   ３次元ＣＡＤ上で組み付けられた各部品に動きの定義をする部品移動設定工程と、
   前記各部品の形状を拡大させたオフセット形状を作成する部品形状オフセット工程と、
   前記部品を動かしながら前記オフセット形状の干渉チェックを行う干渉チェック工程と、
   を含むことを特徴とする設計支援方法。

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