JP2014186563A - 設計方法、設計装置、および設計プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】三次元ＣＡＤによる設計をより迅速にする。
【解決手段】複数の汎用部品のそれぞれが有する複数の第１属性情報が色情報に置換された前記複数の汎用部品を記憶装置から拾得するステップと、前記複数の汎用部品を三次元ＣＡＤ画面上に配置するとともに、前記複数の前記非汎用部品を前記三次元ＣＡＤ画面上に配置するステップと、配置された前記複数の汎用部品のそれぞれおよび前記複数の前記非汎用部品のそれぞれを前記三次元ＣＡＤ画面上において前記製品に組み立て、さらに前記複数の前記非汎用部品のいずれかに含まれる複数の第２属性情報のそれぞれを前記色情報に置換するステップと、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、設計方法、設計装置および設計プログラムに関する。

従来、二次元図面を扱う設計者は、組立製品を構成する部品図に面粗さ記号、嵌め合い記号、およびネジ記号等の属性情報を組立図を見ながら二次元図面に人手で入力していた。三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置を用いた三次元設計の場合も、設計者は三次元部品モデルを作成しつつ、三次元ＣＡＤ画面上に人手で属性情報を入力していた。

最近では、このような属性情報の一部を色情報で表す技術がある。例えば、加工部品の表面に色を付し、この色と加工情報と対応させた表を画面上に表す方法である。このような方法であれば、加工部品の表面の加工情報を視覚的に知ることができる。そして、属性情報に色情報を付随させる三次元ＣＡＤでの設計方法については、さらなる迅速性が求められている。

特開２０１０−０９７５４２号公報

本発明が解決しようとする課題は、設計がより迅速になる設計方法、設計装置、および設計プログラムを提供することである。

実施形態の設計方法は、複数の汎用部品と、複数の非汎用部品と、を有する製品を設計する設計方法である。実施形態の設計方法は、前記複数の汎用部品のそれぞれが有する複数の第１属性情報が色情報に置換された前記複数の汎用部品を記憶装置から拾得するステップと、前記複数の汎用部品を三次元ＣＡＤ画面上に配置するとともに、前記複数の前記非汎用部品を前記三次元ＣＡＤ画面上に配置するステップと、配置された前記複数の汎用部品のそれぞれおよび前記複数の前記非汎用部品のそれぞれを前記三次元ＣＡＤ画面上において前記製品に組み立て、さらに前記複数の前記非汎用部品のいずれかに含まれる複数の第２属性情報のそれぞれを前記色情報に置換するステップと、を備える。

図１は、構想設計から出図までの流れを表す従来の二次元図面をベースとした作業フロー図である。 図２は、第１実施形態に係る設計方法のフロー図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、汎用部品が着色された状態を表す模式的立体図であり、図３（ｃ）は、購入部品の所定面と加工部品の所定面とが接触するか否かの判断を行うフロー図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、第１実施形態に係る設計ルールおよび色付けルールを表す図である。 図５（ａ）〜図５（ｄ）は、三次元図面を二次元図面に起こし直す流れを表す図である。 図６は、設計情報の概念を表す図である。 図７は、三次元図面における属性情報照合およびネジ情報照合の一例を表す図である。 図８は、三次元図面を二次元図面に起こし直した例を表す図である。 図９は、第２実施形態に係る検図方法のフロー図である。 図１０は、幾何公差の照合が取れた例を表す図である。 図１１は、ネジ、キリ穴、およびタップ穴の照合を表す図である。 図１２は、三次元ＣＡＤ画面上に表示される確認表示の例を表す図である。 図１３は、別ウインドウで表されたチェック欄を表す図である。 図１４は、第３実施形態に係る設計装置を表すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る設計方法を説明する前に、構想設計から出図までの流れを説明する。以下に説明する設計製品としては、一例として製造設備を例示する。

図１は、構想設計から出図までの流れを表す従来二次元図面をベースとした作業フロー図である。

製造設備の設計では、まず、構想設計が行われる（ステップＳ１００）。構想設計の段階では、製造設備に対して部品加工・組み立ての成立性は必ずしも求められない。すなわち、構想設計は、ラフスケッチが行われる。この段階では、設計者は三次元ＣＡＤを用いて自由にモデリングすることが可能である。換言すれば、構想設計では、製造設備のイメージ図が作成される。構想設計によって、設計対象物としての製造設備が構成的に成立するか否かが確認される。

構想設計の後、検図が行われる。例えば、構想設計にミスがあるかないかを検査する構成・仕様に関する確認が行われる（ステップＳ２００）。

次に、製造設備の詳細設計が行われる（ステップＳ３００）。詳細設計は、組立図作成の作業に当たる。詳細設計は各構成部品の形状を確立する設計である。詳細設計では、ユニットの機能情報のほか、ユニットの加工、組立性の情報が盛り込まれる。第１実施形態では、この段階で、製造設備を構成する部品に対して着色が行われる場合がある（後述）。

詳細設計の後、さらに検図が行われる。例えば、詳細設計に構成部品の動作機能や組み立て性評価、部品点数、強度などにミスがあるかないかを検査する機能検図が行われる（ステップＳ４００）。

次に、製造設備の部品図作成が行われる（ステップＳ５００）。この段階では、製造設備を構成する複数の部品のそれぞれが製図される。この段階での部品図は、例えば、三次元図面でもよく、二次元図面でもよい。

部品図作成が行われた後、部品図にミスがあるかないかを検査する部品図検図が行われる（ステップＳ６００）。この後、製造設備図面の出図が行われる（ステップＳ７００）。

なお、各段階での設計と検図との間に、その段階までの製造設備のデザインレビューが行われる場合がある。例えば、構想承認を得るためのデザインレビュー、出図前の詳細承認を得るためのデザインレビュー等がある。構成・仕様に関する確認検図は、構想承認を得るためのデザインレビューの前までに行われ、機能検図は、詳細承認を得るためのデザインレビューまでに行う場合がある。

二次元ＣＡＤが主流だった時代では、部品図の面粗さ記号、嵌め合い記号、およびネジ表記等の属性情報の入力は、製造設備を設計する設計者および作図者によって行われていた。これは、二次元の組立図から部品図を作成する作業は主に組立図のトレースにより行われており、製図に関する知識があれば、属性情報の表記等は作図者の作業分担にできるからである。

一方、三次元ＣＡＤでは、部品図作成の前の段階において、製造設備を三次元ＣＡＤ画面上で組み立てたり、分解したりすることができる。また、三次元ＣＡＤ画面上に表された立体図の任意の投影面、断面を二次元図面に起こし直すことも可能である。従って、部品図作成段階の前に、各部品に係る属性情報の入力がアセンブリの段階で可能である。つまり、属性情報の入力を部品図作成の段階ではなく、アセンブリの段階で行う必要がある。但し、三次元ＣＡＤを用いる環境では、属性情報の入力が分担では行えず、設計者負担になる。

また、三次元ＣＡＤにおいて、製造設備を構成する構成部品の属性情報の入力には、膨大な時間がかかる。以下に、その状況を第１参考例として説明する。

例えば、１つの部品（１図面）に対し、平均１０箇所ある図面情報を人手作業で入力し、さらに確認する作業を想定してみる。製造設備は、１ユニットあたり平均７０個の部品で構成されているとする。このような場合、入力作業および確認作業の箇所は、１ユニットあたり１０箇所×７０個＝７００箇所になる。

確認が１箇所あたり２０秒を要した場合、確認時間だけで、２０秒×７００個＝１４０００秒（約４時間）を要する。さらに、製造設備は、平均１０ユニットで構成される場合がある。さらに、特大の製造設備になると、約６０ユニットで構成される場合がある。こうなると、確認箇所は、７００×１０＝７０００箇所になる。この場合、確認時間は４０〜５０時間になる。さらに、特大の場合は、確認時間が２００〜３００時間になる場合がある。

本来設計者が入れるべき属性情報の入力項目は、特殊な表面粗さの記入（面粗さＲａ＝０．８μｍ以下など）、焼き入れの指定、溶接記号など、設計者が意図していなければならない特殊な項目に限定される。その属性情報の入力時間は、確認時間全体の５％以下であり、１ユニットあたりの属性情報の入力に要される時間は、１４０００秒×５％＝７００秒（約１０分〜１５分）程度になる。このように、第１参考例では、製造設備に係る単純作業としての属性情報の入力およびその確認に膨大な時間がかかっている。

これに対し、第１実施形態を以下に説明する。
図２は、第１実施形態に係る設計方法のフロー図である。

図２のステップＳ１０〜ステップＳ４０は、図１のステップＳ３００をより具体化したものである。図２のステップＳ６０〜ステップＳ７０は、図１のステップＳ５００〜ステップＳ６００を三次元データによる作業に置き換えたものである。ステップＳ１０〜ステップＳ４０は、設計者側の作業で進められる。ステップＳ４０の次のステップからは出図の段階に対応している。

図２には、複数の汎用部品と、複数の非汎用部品と、を有する製品（例えば、製造設備）を設計する設計方法のフローが表されている。

まず、設計者によって、複数の汎用部品（例えば、購入品のライブラリなど）が記憶部（記憶装置）から拾得される（ステップＳ１０）。記憶装置は、設計装置内に設けられた記憶装置でもよく、設計装置にオンラインで繋がった外部の記憶装置でもよい。設計者は、拾得したい複数の汎用部品の情報を、設計装置の入力部（入力装置）から入力する。設計装置とは、三次元ＣＡＤ装置である。

複数の汎用部品のそれぞれは、記憶装置内に格納されている。複数の汎用部品のそれぞれは、記憶装置内でライブラリとなって整理されている。汎用部品とは、例えば、市販の購入部品、新規な加工を要しない部品等、および標準化されたユニットやそのひな型のモデルを含む。具体的には、汎用部品として、市販のシリンダ、モータ、ベアリング、ガイド、シャフト、ネジ、およびピン等があげられる。複数の汎用部品のそれぞれは、複数の属性情報（第１属性情報）を有している。これら複数の属性情報のそれぞれは、複数の汎用部品のそれぞれの表面粗さ情報、公差情報、嵌め合い情報、および材料情報等のいずれかを含む。

また、複数の属性情報のそれぞれは、色情報に置換されている。例えば、複数の汎用部品の中のいずれかの汎用部品の所定面は、例えば、「肌色（ベージュ）」で着色されている。そして、この「肌色」は、所定の表面粗さを意味する。また、この汎用部品の所定の部分が、例えば、「緑」で着色されている。そして、この「緑」は、嵌合の公差を意味する。また、この汎用部品と別の汎用部品とが嵌合するとする。この場合、この汎用部品の嵌め合い情報も、例えば、「橙」など、嵌合に対する色情報に置換されている。また、「青」は、並目ネジ、「水色」は、細目ネジを意味し、汎用部品のネジ部と、ねじ込まれた相手側に対しては、同じ「青」あるいは「水色」に置換されている。

次に、設計者によって、複数の汎用部品のそれぞれが三次元ＣＡＤ画面上に配置される。汎用部品の配置とともに、複数の非汎用部品が三次元ＣＡＤ画面上に配置される（ステップＳ２０）。

非汎用部品は、例えば、市販の購入部品や標準ユニットではなく、新規な加工を要する加工部品である。具体的には、加工部品として、複数の購入部品や購入ユニットを連結するプレート、ブラケット等があげられる。

汎用部品と非汎用部品とを含む製品を作図する以上、非汎用部品においても、複数の属性情報が必要になる。これら複数の属性情報のそれぞれは、非汎用部品の表面粗さ情報、公差情報、嵌め合い情報、および材料情報等のいずれかを含む。

次に、非汎用部品の材料に関する情報が設計者から入力部を介し設計装置に入力される（ステップＳ３０）。材料に関する情報とは、例えば、金属材料、樹脂材料、および絶縁材料等の情報である。

次に、複数の汎用部品のそれぞれおよび複数の非汎用部品のそれぞれが設計者によって三次元ＣＡＤ画面上で製品として組み立てられる。この際、複数の非汎用部品のいずれかに含まれる複数の属性情報（第２属性情報）のそれぞれが三次元ＣＡＤ画面上で色情報に自動的に置換される（ステップＳ４０）。

つまり、組み立ての際に、複数の非汎用部品のいずれかの第１部分と、複数の汎用部品のいずれかの第２部分と、が接する場合、非汎用部品の第１部分に、汎用部品の第２部分が有する色情報が自動的に引き継がれる。組み立ておよび色情報の引き継ぎには、後述する設計ルールおよび色情報の色付けルールが適用される（ステップＳ５０）。

具体的には、設計者は、アセンブリモデルを作成する際に、ライブラリより拾得した複数の購入部品を三次元ＣＡＤ画面上に配置する。複数の購入部品を配置した後、複数の購入部品どうしを三次元ＣＡＤ画面上で加工部品によって連結する。続いて、ネジ、ピン等の締結部品で製造設備のモデリングをする。

アセンブリの前において、配置した購入部品は、属性情報と、属性情報に対応する色情報を有している。また、アセンブリの前において、加工部品に対しては、入力すべき属性情報が設計者によって考慮されている。また、アセンブリの前では、加工部品には色情報が付されていない。

第１参考例では、この段階において、設計者が加工部品に対して文字、記号等の属性情報を三次元ＣＡＤ画面に入力している。従って、第１参考例では入力作業と確認作業とに膨大な時間がかかっている。第１実施形態では、この段階で、設計者がする上記入力作業および上記確認作業が不要になる。

例えば、図３（ａ）および図３（ｂ）は、汎用部品が着色された状態を表す模式的立体図であり、図３（ｃ）は、購入部品の所定面と加工部品の所定面とが接触するか否かの判断を行うフロー図である。図３（ａ）および図３（ｂ）に表された各ハッチは、肌色、緑、燈、これらの混合色の各色を表しているとする。

例えば、図３（ａ）に表すように、購入部品であるガイド１０のプレート接触面１０ａには、面粗さＲａ＝６．３μｍに対応する色（肌色）が着色されている。また、購入部品であるシリンダの設置面には、面粗さＲａ＝６．３μｍに対応する色が着色されている（図示しない）。つまり、購入部品の固定接触面には、面粗さＲａ＝６．３μｍに対応する色が着色されている。

また、図３（ｂ）に表すように、ベアリング２０の外輪と内輪、およびモータ軸等のシャフト２１の表面には、Ｒａ＝１．６μｍと、ガイド１０の穴部に嵌め込むための軸の嵌め合い記号ｇ６（燈色）と、それに対応する穴の記号Ｈ７の色（緑）が着色されている。

その他、締結部品にも、ネジサイズに対応する色（青）が着色されている（図示しない）。ピンにも、シャフトと同等の色（燈色）が着色されている（図示しない）。

設計者は、アセンブリ後、加工部品に対して属性情報に対応する色を着色する。その際、購入部品に接触する加工部品の接触面は、購入部品の被接触面の色情報を三次元ＣＡＤ画面上で自動的に引き継がれる。

色情報を自動的に引き継ぐ前に、購入部品の所定面と加工部品の所定面とが接触するか否かの判断は、設計装置内の演算部（演算装置）で自動的に判断される。形成面どうしの判断は、まず、アセンブリに関する全形成面の捜索が行われる（ステップＡ）。次に、形成面どうしの照合が行われる（ステップＢ）。照合では、各面の法線ベクトルが互いに向き合っており、且つ平行であることが条件として必要とされる。そして、上記条件が合致した２つの面であることが確認された場合、実際に２つの面どうしの面間距離で干渉か接触か非接触か、干渉しないか否かが判断される（ステップＣ）。これにより、購入部品の所定面と加工部品の所定面とが接触するものと判断される。また、干渉、接触、非接触の判断基準（面間距離の許容量）は、初期ファイルで設定が可能である。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、第１実施形態に係る設計ルールおよび色付けルールを表す図である。図４（ｂ）の各ハッチは、肌色、緑、燈、これらの混合色の各色に対応している。

第１実施形態では、面粗さ、嵌め合い、ネジサイズ等を製図規定の寸法表現で定義するのではなく、色情報で定義している。例えば、図４（ａ）に表すように、複数の面粗さ情報のそれぞれと、複数のネジ締結情報のそれぞれとは、色で表現されている。設計者は、各色から瞬時に面粗さ情報もしくはネジ締結情報を認知することができる。また、属性情報に対応する色は、図４（ｂ）のように一覧となって整理されている。

例えば、面粗さを色で定義する場合、次のルールに従っている（図４（ａ））。
例えば、「隣接する部品が接する面の面粗さ」については、双方の接触面に「双方ともＲａ＝６．３μｍ相当の色が着色されていること」とする。ここで、「隣接」とは、隣り合っている部品どうしが互いに接触している状態を意味する。「隣接する部品が接し、かつ片側がＲａ＝６．３μｍより精細な面粗さ」については、「双方とも精細な側の面粗さ相当の色に着色されていること」とする。「上記隣接する部品の中で、片側が金属切削部品以外」については、「金属切削部品以外は着色しない」とする。「隣接する部品の穴径がＨ７相当」については、「相手側（軸）の軸径がｇ６相当で着色されていること」とする。「隣接する部品の穴径がｇ６相当」については、「相手側（軸）の軸径がＨ７相当で着色されていること」とする。また、双方とも新規部品（色が未着色）で、面どうしが接触する場合は、双方ともＲａ＝６．３μｍ（肌色）に相当する色が着色される。

また、ネジ締結を色で定義する場合、例えば、次のルールに従っている。
例えば、「片側がネジで片側がキリ穴であること」とする。また、「ネジ穴サイズ（メネジ）がオネジと同じ並目、細目であること」とする。

その他、属性情報の指定として、加工部品が切削品の場合は上記情報を引き継ぐが、板金、ゴム材等の高精度に加工できない部品の場合は、引き継ぎ対象から除外する。上述したように、加工部品の材料情報は、加工部品の部品情報としてアセンブリ前に設計者が入力済みである。

このような方法であれば、購入部品の所定面に接触する加工部品の接触面に対して、文字もしくは記号で表された属性情報を入力する作業が不要になる。つまり、購入部品から加工部品に自動的に色情報が引き継がれることにより、加工部品は設計者の入力作業なしで、色情報で定義された属性情報を持つことになる。

また、属性情報の確認は、色を認識するだけで足りる。換言すれば、設計者が文字もしくは記号で表現された属性情報を目で読む作業がなくなる。

再び、図２に戻り、アセンブリ後の流れを説明する。
組み立ておよび色情報の置換が行われた後、三次元データのみからの加工が可能か否かが判断される（ステップＳ４２）。加工が可能ならば、三次元データをＮＣ化して、ＮＣ加工がなされる（ステップＳ４３）。
加工が不可能な場合、二次元図面に起こし直す。つまり、色情報が購入部品から加工部品に引き継がれた後、三次元ＣＡＤ画面上に表された複数の汎用部品のいずれかの断面をステップＳ６０のように二次元図面で表す場合には、複数の汎用部品のいずれかに含まれる色情報が複数の属性情報のいずれかに還元される（ステップＳ７０）。そして、複数の属性情報のいずれかが二次元図面に付加される。

また、色情報が購入部品から加工部品に引き継がれた後、三次元ＣＡＤ画面上に表された複数の非汎用部品のいずれかの断面を二次元図面で表す場合には、複数の非汎用部品のいずれかに含まれる色情報が複数の属性情報のいずれかに還元される。そして、複数の属性情報のいずれかが二次元図面に付加される。

つまり、三次元ＣＡＤ画面上に表された立体図の断面を二次元図面に起こし直す場合には、立体図が持つ色情報が文字、記号等の属性情報に自動的に還元されて、文字、記号等の属性情報が二次元図面に書き込まれる。この後は、二次元データおよび二次元紙図面によって加工が行われる（ステップＳ７５）。

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、三次元図面を二次元図面に起こし直す流れを表す図である。

図５（ａ）のように三次元ＣＡＤ画面上に表された立体状のガイド１０は、図５（ｂ）に表すように、設計者によって三次元ＣＡＤ画面上で、二次元面への投影が行われ（正面図、側面図等の指定）、さらに投影図に寸法線や寸法補助線が記入される。これらの作業は設計者ではなくてもある程度製図知識を持つ作業者であれば、機械的に行うことができ、ひいてはＣＡＤそのものの機能で自動で行うことも可能な作業である。

次に、図５（ｃ）に表すように、設計装置の寸法表記コマンドによって、色情報から寸法補助線上に、面粗さ記号、嵌め合い記号、およびネジサイズの引き出し記号等が自動的に還元される。この後、図５（ｄ）に表すように、設計者が図面枠を指定することで図面尺度が自動で定められる。つまり、三次元ＣＡＤ画面で表されたガイド１０が二次元図面に転写される。なお、粗さ記号の数字のフォントサイズなどは、寸法表記コマンドのサブコマンドとして尺度を入力すれば、自動で適正サイズに変更することができる。

なお、面粗さを表す数字と色との関係、属性情報の入力に関する必要なルールについては初期ファイルの設定で変更が可能である。つまり、各設計者側のローカルルールに合わせた情報入力が可能である。

このように、第１実施形態によれば、非汎用部品を追加するごとに行っていた属性情報の入力作業を自動で行うことが可能となる。これにより、三次元ＣＡＤによる設計がより迅速になる。

また、複数の属性情報のそれぞれが自動的に色情報に置換された非汎用部品については、汎用部品であるとして、この汎用部品に転じた部品の情報を今後、標準部品、標準ユニットとして記憶装置内に格納してもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態を説明する前に、図１のフローの中に含まれるそれぞれの検図を、二次元図面を用いて人手で行う場合を第２参考例として、以下に説明する。

例えば、二次元図面を用いた検図では、相対する２つの構成部品の図面の検図を用紙（製図用紙）を見ながら人手で行っていた。また、三次元ＣＡＤ画面上での検図は、相対する２つのモデルを三次元ＣＡＤ画面上で対比させ実施する。三次元設計でも、二次元図面を起こし直してから検図をするのが一般的である。すなわち、検図は二次元図面を用いて行うのが通例となっている。

第１参考例と同様に、１つの部品（１図面）に対し、平均１０箇所の検図を人手作業で行う例を想定してみる。製造設備は、１ユニットあたり平均７０個の部品で構成されるため、１ユニットあたり平均１０×７０＝７００箇所の検図が必要になる。１箇所の確認あたり１０ｓｅｃを要する場合、検図時間は、１０ｓｅｃ×７００＝７０００秒（２〜３時間程度）になる。さらに、製造設備は、平均１０ユニットを有する。さらに、製造設備が長大になると、製造設備は、６０ユニットで構成される場合がある。従って、検図箇所は、７００×１０＝７０００箇所になり、検図時間は、２０〜３０時間になる。また、長大な製造設備では、検図時間が１００〜１８０時間になる。従って、検図時間をなるべく低減させる方法が求められている。

第２実施形態を以下に説明する。
図６は、設計情報の概念を表す図である。

設計情報は、機能情報と、属性情報と、に大別される。機能情報は、ユニットが正確に動作するか否かの情報、部品名などの基本情報のほか、形状情報、材料情報、特殊情報、機械強度、および動作時間等を含む。属性情報は、部品加工および部品組立を行う上で形状に現れない面粗さ、寸法公差、幾何公差の情報を含む。設計情報は、属性情報の上位の概念になっている。さらに、属性情報のなかには、属性情報どうしが不整合である不整合情報が含まれている。不整合情報の中には設計ミス情報が含まれているが、目視での確認が困難であり、奥行きのある三次元空間での確認はさらに難易度が増す。

機能情報は、設計者の意図、開発技術、対象製品の情報、および生産能力などの背景に関わる。このため、確認には熟考を有する。一方、属性情報の照合は、特殊な場合を除き、ある一定の設計ルールの上での単純作業になる。

図７は、三次元図面における属性情報照合およびネジ情報照合の一例を表す図である。 図８は、三次元図面を二次元図面に起こし直した例を表す図である。

例えば、図７に表される属性情報照合の中、寸法公差を照合する場合は、前提として、「隣接する部品が凹凸で接し、かつ凹部あるいは凸部側に寸法公差がある」ことが条件になる。次に、整合／不整合として「反対側にも勘合可能な寸法公差が記載されていること」が判別される。そして、実際には、「凹部幅寸法の公差が＋０．０５／０で、凸部公差−０．０５／−０．１」であることが確認される。これにより、寸法公差記載の忘れ、公差値の間違いが解消される。さらに、図７には、寸法公差以外の照合例が表されている。つまり、属性情報の照合は、ある一定の設計ルールに則った単純作業になる。第２参考例では、照合を図８に表された二次元図面を参照しながら行っていた。三次元ＣＡＤによる設備設計で要求されているのは、図８に表す二次元図面を用いた検図でなく、三次元図面によるダイレクトな検図である。

図９は、第２実施形態に係る検図方法のフロー図である。

まず、製造設備に係る全ての構成部品の図面情報が検図者によって抽出される（ステップＳ８０）。この段階では、構成部品の部品番号が付された状態で構成部品の図面情報が拾得される。構成部品とは、上述した汎用部品（購入部品）および非汎用部品（加工部品）を含む。

次に、構成部品の属性情報もしくはネジ情報が検図者によって確認される（ステップＳ８２）。

次に、隣接する構成部品どうしに対して、属性情報もしくはネジ情報の整合／不整合が自動的に判断される（ステップＳ８４）。この判断は、設計ルールおよび色ルールに則って行われる（ステップＳ８６）。

例えば、組み立てる際に、複数の汎用部品の中の汎用部品のＡ部分と、複数の汎用部品の中の別の汎用部品のＢ部分と、を接触させる場合、Ａ部分が有する属性情報と、Ｂ部分が有する属性情報と、が整合しているか否かが判断される。

また、組み立てる際に、複数の汎用部品の中の汎用部品のＡ部分と、複数の汎用部品の中の別の汎用部品のＢ部分と、を接触させる場合、Ａ部分が有するネジ情報と、Ｂ部分が有するネジ情報と、が整合しているか否か判断が判断される。

具体的には、寸法公差、幾何公差、面粗さ、および嵌め合い等が構成部品の面を基点として自動照合される。自動照合では、ＪＩＳ規格に定められた設計ルールに則って照合してもよく、設計者が定めたルールに則って照合してよい。

寸法公差の照合例を以下に説明する。
例えば、凹凸面を有する構成部品を想定した場合、設計ルールでは相対する構成部品どうしで一対になるのが原則である。この場合を整合と判断する。また、第２実施形態では、凹部の幅寸法が所定の公差ではあるが、凸部は所定の公差ではない、などを不整合と判断してもよい。

幾何公差の照合の例を以下に説明する。
例えば、直角部品３０と四角部品３１とを想定した場合、設計ルールでは双方とも直角度で同じ値が入力されている必要がある。例えば、図１０には、幾何公差の照合がとれた例が表されている。この場合を整合と判断する。また、第２実施形態では、片側が０．０５ｍｍが入力されているのに対し、相手側が０．１ｍｍが入力された場合を不整合と判断してもよい。

面粗さの照合例を以下に説明する。
例えば、２つの直方体の構成部品の接触面に関して、設計ルールでは、双方の構成部品どうしを動かさない場合は、面粗さＲａ＝６．３μｍを入力し、双方の構成部品同士を動かす場合は、面粗さＲａ＝１．６μｍ以下を入力し、かつ、双方の面は必ず同じ面粗さの値を入力する必要がある。この場合、整合が取れているとする。また、第２実施形態では、双方が違う値である場合を不整合としてもよい。なお、面粗さの場合は、色ルールで判断してもよい。

嵌め合いの照合例を以下に説明する。
製図規定に則ると、軸、穴の嵌め合い記号は、それぞれｂ〜ｘ、Ｂ〜Ｘで、かつ嵌め合いのグレードを含めると多種になっている。設備設計では、穴がＨ７で軸がｇ６であることが通例となっている。この場合、その記号が入力され、かつ双方の面がかならずＨ７−ｇ６の組合せである必要がある。この場合、整合が取れているとする。また、第２実施形態では、双方が違う値の場合を不整合としてもよい。なお、嵌め合いの場合は、色ルールで判断してもよい。

ネジサイズ、部品抜けについては、ネジを基点として照合される。例えば、製造設備に係る全てのネジ情報が拾得され、（Ａ）ネジサイズ、（Ｂ）部品のキリ穴、（Ｃ）部品のタップ穴、（Ｄ）ネジの締結深さ、（Ｅ）締結対象の有無（通常２点）が照合される。

図１１は、ネジ、キリ穴、およびタップ穴の照合を表す図である。

製図規定では、ネジサイズがメートルネジでＭ６（並目）の場合、直径６．６ｍｍのキリ穴（あるいは、大きめに７ｍｍのキリ穴）が必要になる。第２実施形態では、過剰に８ｍｍのキリ穴などがモデリングされた場合は不整合とする。さらに、製図規定では、構成部品のタップ穴も、メネジ側で同サイズであることを原則としている。第２実施形態では、Ｍ８サイズ、Ｍ６の細目である場合は不整合にしてもよい。なお、並目・細目は、色ルールで判断してもよい。また、キリ穴やタップ穴がない場合は、部品抜けとして判断される。さらに、中心軸がずれた場合は、ネジピッチずれとして判断される。

その他、ネジの締結深さは、ネジサイズの１．０〜１．５倍が通例である。第２実施形態では、深さが足りない場合、締結対象がない場合を不整合としてもよい。

再び、図９に戻り、第２実施形態に係る検図方法を説明する。

上述した整合の判断が行われた後、整合しているか否かの確認を求める情報が三次元ＣＡＤ画面に表示される。例えば、対応する部品（主に、２〜３部品）のみを表示させ、確認点をズームアップさせる（ステップＳ８８）。確認を求める情報の中には、検図者が視覚的に判断できるように色情報を含めてもよい。

図１２は、三次元ＣＡＤ画面上に表示される確認表示の例を表す図である。

確認を求める情報は、三次元ＣＡＤ画面上で、別ウインドウの形で表示される。表示された各項目にカーソルを合わせることにより、三次元ＣＡＤ画面上で２つの対象モデルが表示される。さらに、２つの対象モデルのズームアップも可能である。

確認を求める情報が三次元ＣＡＤ画面上に表示された後、その状態が検図者によって目視確認される（ステップＳ９０）。

次に、目視確認の項目で入力ミスがあるか否かが検図者によって判断される（ステップＳ９２）。

図１３は、別ウインドウで表されたチェック欄を表す図である。
目視確認の項目の中、明らかに入力ミスがあり、検図者が設計者の場合は、その場で編集、修正する。検図者が承認者の場合は、ミスを指摘して別ウインドウの行にチェック（あるいは、印）を入れる（ステップＳ９４）。

その他、設計装置では、（１）部品モデル配置の抜け、（２）部品への付加情報（寸法公差、幾何公差、面粗さ、嵌め合い、ネジサイズ等）の抜けについて確認される。

また、嵌め合いで、（１）「Ｈ７−ｈ６」に規定する場合、（２）ネジが３点以上の部品を共締めする場合、（３）キリ穴が長穴の場合等の意図的な不整合を作る場合には、チェック欄にはチェックを入れず、検図者は黙認する。これは、設計者が意図的に行った不整合情報であり、設計ミスではないためである。

以上の検図作業で全てチェックを終えた後、図面、チェック欄をプリントアウトしたり、責任者の承認を得る段階に移行する（ステップＳ９４）。これにより、図面の出図が可能になる。この後、部品が手配される（ステップＳ９６）。

また、部品抜けのミスについては、上述の締結対象のチェックで確認できる。照合の必要なルールについては初期ファイルの設定で変更が可能であり、使用者のルールに合わせた照合項目が変更できる。また、面粗さ、嵌め合い、およびネジサイズの照合については、製図規定の寸法表記よりも、色ルールで指定することもできる。

なお、三次元モデル検図方法の１つである干渉確認ツールであるが、従来の干渉確認ツールでは、モデリングどうしの干渉は検知可能である。例えば、穴に対して軸が小さすぎるなどの形状不整合、ある構成部品に接触されるべき部品の部品抜け等の形状に現れない情報が検知不能になっている。これに対し、第２実施形態では、従来の干渉確認では網羅できない項目（形状不整合、部品抜け）を検図することができる。

このように、第２実施形態によれば、図面情報の照合において、人手による検図作業を低減させることができる。第２実施形態によれば、検図者が人手で行う確認項目は、不整合だけを確認する項目のみとなる（ステップＳ９４の説明を参照）。設備設計での設計ミス（エラー）率を１０％程度とした場合、第２実施形態の確認項目は、第２参考例の確認項目の１／１０にある。これにより、１ユニットあたりの検図時間は７００秒（約１０〜１５分）程度になる。その結果、検図作業がより短縮される。

（第３実施形態）
図１４は、第３実施形態に係る設計装置を表すブロック図である。

第３実施形態に係る設計装置１は、三次元ＣＡＤ装置である。設計装置１は、第１実施形態および第２実施形態を実施する装置である。設計装置１を用いれば、複数の汎用部品と、複数の非汎用部品と、を有する製品を設計することができる。また、設計装置１を用いれば、第１実施形態における色情報の引き継ぎ、および第２実施形態における検図を自動的に行うことができる。

例えば、設計装置１は、情報を記憶することができる記憶装置１ａと、情報を演算、判断することができる演算装置１ｂと、情報を入力することができる入力装置１ｃと、情報を表示することができる表示装置１ｄと、記憶装置１ａ、演算装置１ｂ、入力装置１ｃ、および表示装置１ｄを制御する制御装置１ｅと、を備える。

設計者は、キーボード等の入力装置１ｃを介して、複数の汎用部品のそれぞれが有する複数の属性情報が色情報に置換された複数の汎用部品をメモリ等の記憶装置１ａから拾得することができる。設計者は、複数の汎用部品と複数の非汎用部品とを表示装置１ｄ（三次元ＣＡＤ画面）上に配置することができる。

設計者は、配置された複数の汎用部品のそれぞれおよび複数の非汎用部品のそれぞれを表示装置１ｄ上において製品に組み立てることができる。さらに演算装置１ｂは、複数の前記非汎用部品のいずれかに含まれる複数の属性情報のそれぞれを色情報に置換することができる。

組み立ての際に、複数の前記非汎用部品のいずれかの部分と、複数の汎用部品のいずれかの部分と、が接する場合、複数の前記非汎用部品のいずれかの部分に、複数の汎用部品のいずれかの部分が有する色情報が制御装置１ｅによって自動的に引き継がれる。

制御装置１ｅは、表示装置１ｄ上に表された複数の汎用部品のいずれかを二次元図面に表す場合に、複数の汎用部品のいずれかに含まれる色情報を複数の属性情報のいずれかに還元し、複数の属性情報のいずれかを二次元図面に付加することができる。

制御装置１ｅは、表示装置１ｄ上に表された複数の非汎用部品のいずれかを二次元図面に表す場合に、複数の非汎用部品のいずれかに含まれる色情報を複数の属性情報のいずれかに還元し、複数の属性情報のいずれかを二次元図面に付加することができる。

演算装置１ｂは、設計者が組み立てで複数の汎用部品の中の汎用部品のＡ部分と、複数の汎用部品の中の汎用部品のＢ部分と、を接触させる場合、Ａ部分が有する属性情報と、Ｂ部分が有する属性情報と、が整合しているか否か判断をすることができる。

演算装置１ｂは、組み立てで複数の汎用部品の中の汎用部品のＡ部分と、複数の汎用部品の中の汎用部品のＢ部分と、を接触させる場合、Ａ部分が有するネジ情報と、Ｂ部分が有するネジ情報と、が整合しているか否か判断をすることができる。

表示装置１ｄには、上記整合しているか否かの確認を求める情報が表示される。この確認を求める情報の中には色情報が含まれる。

（第４実施形態）
上述した第１〜第３実施形態においては、設計者、作図者、検図者等の動作が介在する行為以外は自動化されて、例えば、コンピュータプログラムによってコンピュータに自動的に実効させることができる。

例えば、複数の汎用部品と、複数の非汎用部品と、を有する製品を設計する設計方法に用いられるプログラムが提供される。プログラムは、複数の汎用部品のそれぞれが有する複数の第１属性情報が色情報に置換された複数の汎用部品を記憶装置から拾得し、複数の汎用部品を三次元ＣＡＤ画面上に配置するとともに、複数の非汎用部品を三次元ＣＡＤ画面上に配置し、配置された複数の汎用部品のそれぞれおよび複数の非汎用部品のそれぞれを三次元ＣＡＤ画面上において製品に組み立てた後に用いられる。プログラムは、コンピュータに複数の非汎用部品のいずれかに含まれる複数の第２属性情報のそれぞれを色情報に置換することを実効させる。

具体的には、プログラムは、コンピュータに、組み立ての際に、複数の非汎用部品のいずれかの第１部分と、複数の汎用部品のいずれかの第２部分と、が接する場合、複数の非汎用部品のいずれかの第１部分に、複数の汎用部品のいずれかの第２部分が有する色情報を引き継がせることを実効させる。

また、プログラムは、コンピュータに、三次元ＣＡＤ画面上に表された複数の汎用部品のいずれかを二次元図面に表す場合に、複数の汎用部品のいずれかに含まれる色情報を複数の第１属性情報のいずれかに還元し、複数の第１属性情報のいずれかを二次元図面に付加することを実効させる。

また、プログラムは、コンピュータに、三次元ＣＡＤ画面上に表された複数の非汎用部品のいずれかを二次元図面に表す場合に、複数の非汎用部品のいずれかに含まれる色情報を複数の第２属性情報のいずれかに還元し、複数の第２属性情報のいずれかを二次元図面に付加することを実行させる。

また、プログラムは、コンピュータに、組み立てで複数の汎用部品の中の第１汎用部品の第３部分と、複数の汎用部品の中の第２汎用部品の第４部分と、を接触させる場合、第３部分が有する第１属性情報と、第４部分が有する第１属性情報と、が整合しているか否か判断をすることを実効させる。

また、プログラムは、コンピュータに、組み立てで複数の汎用部品の中の第１汎用部品の第３部分と、複数の汎用部品の中の第２汎用部品の第４部分と、を接触させる場合、第３部分が有するネジ情報と、第４部分が有するネジ情報と、が整合しているか否か判断をすることを実効する。

また、プログラムは、コンピュータに、上記記整合しているか否かの確認を求める情報を三次元ＣＡＤ画面に表示することを実効させる。

なお、これら以外の方法・ステップフローについても、上述した第１〜第３実施形態に含まれる方法・ステップフローについては、コンピュータプログラムによって自動的に実効することができる。また、これらのプログラミングを図ったプログラムを、ＣＡＤ装置では、ＣＡＤ装置内に組み込まれたツールとして用いることもできる。

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 設計装置、 １ａ 記憶装置、 １ｂ 演算装置、 １ｃ 入力装置、 １ｄ 表示装置、 １ｅ 制御装置、 １０ ガイド、 １０ａ プレート接触面、 ２０ ベアリング
２１ シャフト、 ３０ 直角部品、 ３１ 四角部品

Claims (10)

1. 複数の汎用部品と、複数の非汎用部品と、を有する製品を設計する設計方法であり、
   （ａ）前記複数の汎用部品のそれぞれが有する複数の第１属性情報が色情報に置換された前記複数の汎用部品を記憶装置から拾得するステップと、
   （ｂ）前記複数の汎用部品を三次元ＣＡＤ画面上に配置するとともに、前記複数の前記非汎用部品を前記三次元ＣＡＤ画面上に配置するステップと、
   （ｃ）配置された前記複数の汎用部品のそれぞれおよび前記複数の前記非汎用部品のそれぞれを前記三次元ＣＡＤ画面上において前記製品に組み立て、さらに前記複数の前記非汎用部品のいずれかに含まれる複数の第２属性情報のそれぞれを前記色情報に置換するステップと、
   を備えた設計方法。
2. 前記複数の第１属性情報のそれぞれ、もしくは、前記複数の第２属性情報のそれぞれは、前記複数の汎用部品のそれぞれの表面粗さ情報、公差情報、および嵌め合い情報のいずれかを含む請求項１に記載の設計方法。
3. 前記（ｃ）ステップでは、
   前記組み立ての際に、前記複数の前記非汎用部品のいずれかの第１部分と、前記複数の汎用部品のいずれかの第２部分と、が接する場合、前記複数の前記非汎用部品のいずれかの前記第１部分に、前記複数の汎用部品のいずれかの第２部分が有する前記色情報を引き継がせる請求項１または２に記載の設計方法。
4. 前記（ｃ）ステップの後、前記三次元ＣＡＤ画面上に表された前記複数の汎用部品のいずれかを二次元図面に表す場合に、前記複数の汎用部品のいずれかに含まれる前記色情報を前記複数の第１属性情報のいずれかに還元し、前記複数の第１属性情報のいずれかを前記二次元図面に付加する請求項３に記載の設計方法。
5. 前記（ｃ）ステップの後、前記三次元ＣＡＤ画面上に表された前記複数の非汎用部品のいずれかを二次元図面に表す場合に、前記複数の非汎用部品のいずれかに含まれる前記色情報を前記複数の第２属性情報のいずれかに還元し、前記複数の第２属性情報のいずれかを前記二次元図面に付加する請求項３に記載の設計方法。
6. 前記（ｃ）ステップでは、
   前記組み立てで前記複数の汎用部品の中の第１汎用部品の第３部分と、前記複数の汎用部品の中の第２汎用部品の第４部分と、を接触させる場合、前記第３部分が有する第１属性情報と、前記第４部分が有する第１属性情報と、が整合しているか否か判断をする請求項１〜５のいずれか１つに記載の設計方法。
7. 前記複数の汎用部品のそれぞれは、前記色情報に置換された複数のネジ情報をさらに有し、
   前記（ｃ）ステップでは、
   前記組み立てで前記複数の汎用部品の中の第１汎用部品の第３部分と、前記複数の汎用部品の中の第２汎用部品の第４部分と、を接触させる場合、前記第３部分が有するネジ情報と、前記第４部分が有するネジ情報と、が整合しているか否か判断をする請求項１〜６のいずれか１つに記載の設計方法。
8. 複数の汎用部品と、複数の非汎用部品と、を有する製品を設計する設計装置であり、
   前記複数の汎用部品のそれぞれが有する複数の第１属性情報が色情報に置換された前記複数の汎用部品を記憶装置から拾得することが可能であり、
   前記複数の汎用部品を三次元ＣＡＤ画面上に配置するとともに、前記複数の前記非汎用部品を前記三次元ＣＡＤ画面上に配置することが可能であり、
   配置された前記複数の汎用部品のそれぞれおよび前記複数の前記非汎用部品のそれぞれを前記三次元ＣＡＤ画面上において前記製品に組み立て、さらに前記複数の前記非汎用部品のいずれかに含まれる複数の第２属性情報のそれぞれを前記色情報に置換することが可能な設計装置。
9. 複数の汎用部品と、複数の非汎用部品と、を有する製品を設計する設計方法に用いられるプログラムであり、前記複数の汎用部品のそれぞれが有する複数の第１属性情報が色情報に置換された前記複数の汎用部品を記憶装置から拾得し、前記複数の汎用部品を三次元ＣＡＤ画面上に配置するとともに、前記複数の前記非汎用部品を前記三次元ＣＡＤ画面上に配置し、配置された前記複数の汎用部品のそれぞれおよび前記複数の前記非汎用部品のそれぞれを前記三次元ＣＡＤ画面上において前記製品に組み立てた後に、コンピュータに前記複数の前記非汎用部品のいずれかに含まれる複数の第２属性情報のそれぞれを前記色情報に置換することを実効させる設計プログラム。
10. 前記組み立ての際に、前記複数の非汎用部品のいずれかの第１部分と、前記複数の汎用部品のいずれかの第２部分と、が接する場合、前記複数の前記非汎用部品のいずれかの前記第１部分に、前記複数の汎用部品のいずれかの第２部分が有する前記色情報を引き継がせる請求項９に記載の設計プログラム。