JP2015087815A - Morphing method for coil shape component - Google Patents

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Minoru Tsuchiyama
稔 土山
幸弘 安達
Yukihiro Adachi
幸弘 安達
健志 中島
Kenji Nakajima
健志 中島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for maintaining continuity of a shape in morphing of a line element or a beam element.SOLUTION: A morphing method for a coil shape component comprises the steps of: extracting a center line or a central axis from a model of coil to convert them to a line element or a beam element respectively; and automatically generating a plate element or a surface element from the converted line element or the converted beam element to implement morphing.

Description

本発明は、コイル形状部品のモーフィング法に関する。   The present invention relates to a method for morphing a coil-shaped part.

特許文献1には、自由曲面が二つのパラメータで表される場合に、二つのパラメータを0、1区間に正規化し、正規化された二つのパラメータにより表現される2方向の等パラメータ曲線を取得し、取得された2方向の等パラメータ曲線のいずれかが螺旋曲面の等パラメータ曲線あるか否かを判定する自由曲面判定方法が開示されている。   In Patent Document 1, when a free-form surface is represented by two parameters, the two parameters are normalized to 0 and 1 sections, and an equal parameter curve in two directions expressed by the two normalized parameters is obtained. A free-form surface determination method is disclosed in which it is determined whether any of the acquired two-direction equiparameter curves is a spiral-curve equiparameter curve.

特許文献2には、立体モデルの少なくとも一部分を被覆する面要素の組合せによって、立体モデルの表面を形成する、そのような設計支援装置によって作成された面要素の歪みを検出する面要素の歪み検出装置が開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151867 discloses surface element distortion detection that detects the distortion of a surface element created by such a design support apparatus that forms the surface of the three-dimensional model by combining surface elements that cover at least a part of the three-dimensional model. An apparatus is disclosed.

特開2004−54849号公報JP 2004-54849 A 特開2008−33678号公報JP 2008-33678 A

面要素あるいは板要素であれば、従来技術のモーフィングにおいても歪を検出して修正することが可能であった。しかしながら、線要素あるいは梁要素の場合は、従来技術のモーフィングでは歪を検知することや自動的につじつまを合わせることが困難であった。このため既存ツールでは、例えば梁の1点を引っ張って形状変更を加えると、不連続性が生じるという課題があった。   If it is a surface element or a plate element, it is possible to detect and correct the distortion even in the morphing of the prior art. However, in the case of a line element or a beam element, it has been difficult to detect distortion or automatically adjust the tension in the morphing of the prior art. For this reason, the existing tool has a problem that discontinuity occurs when, for example, one point of the beam is pulled to change the shape.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、線要素や梁要素のモーフィングにおいて形状の連続性を保つための技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for maintaining continuity of shapes in morphing of line elements and beam elements.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のコイル形状部品のモーフィング法では、コイルのモデルから中心線又は中心軸を抽出して線要素又は梁要素に変換し、変換した線要素又は梁要素から板要素又は面要素を自動生成してモーフィングを実施する。この態様によれば、線要素や梁要素のモーフィングにおいて形状の連続性を保つことができる。   In order to solve the above-described problem, in the morphing method for a coil-shaped part according to an aspect of the present invention, a center line or a central axis is extracted from a coil model and converted to a line element or a beam element. Morphing is performed by automatically generating plate elements or plane elements from the elements. According to this aspect, the continuity of the shape can be maintained in the morphing of the line element and the beam element.

本発明によれば、線要素や梁要素のモーフィングにおいて形状の連続性を保つための技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique for maintaining the continuity of a shape in the morphing of a line element or a beam element can be provided.

図1(A)〜図1(D)は、実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法を説明するための図である。FIG. 1A to FIG. 1D are diagrams for explaining a morphing method for a coil-shaped component according to an embodiment. 実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法を実行するモーフィング装置の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the morphing apparatus which performs the morphing method of the coil-shaped components which concerns on embodiment. 実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the morphing method of the coil-shaped components which concern on embodiment. 図4(A)は、コイル中心線及びコイル軸線の抽出例を説明するための図である。図4(B)は、本実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法の実施例を示す図である。FIG. 4A is a diagram for explaining an extraction example of the coil center line and the coil axis line. FIG. 4B is a diagram showing an example of the morphing method for the coil-shaped component according to the present embodiment.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate.

図1(A)〜図1(D)は、実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法を説明するための図である。図1(A)は、リボン状板要素を生成した状態を示す図であり、図1(B)は、コイルモデルから抽出した線要素の中央付近を20mm押し出した状態を示す図である。図1(C)は、螺旋状板要素を生成した状態を示す図であり、図1(D)は、コイルモデルから抽出した線要素の中心軸を20mm押し出した状態を示す図である。   FIG. 1A to FIG. 1D are diagrams for explaining a morphing method for a coil-shaped component according to an embodiment. FIG. 1A is a diagram showing a state in which a ribbon-like plate element is generated, and FIG. 1B is a diagram showing a state in which the vicinity of the center of the line element extracted from the coil model is pushed out by 20 mm. FIG. 1C is a diagram illustrating a state in which a spiral plate element is generated, and FIG. 1D is a diagram illustrating a state in which the central axis of the line element extracted from the coil model is extruded 20 mm.

本実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法は、コイルのモデルから中心線又は中心軸を抽出して線要素又は梁要素に変換し、変換した線要素又は梁要素から板要素又は面要素を自動生成してモーフィングを実施するものである。   In the morphing method for coil-shaped parts according to the present embodiment, a center line or a center axis is extracted from a coil model and converted to a line element or a beam element, and a plate element or a surface element is converted from the converted line element or beam element. It is automatically generated and morphed.

具体的には、コイル巻き形状をモーフィングする場合、図1(A)及び図1(B)に示すように、まずコイルのモデルを中心線のみの線要素10(あるいは梁要素)に変更する。次いで、変更した線要素10の形状に、リボン状の板要素20を自動で生成する。そして、得られた板要素20に対して形状変更、すなわちモーフィングを実施する。このモーフィングは、既存ツールを用いて実施することができる。このように、コイル形状からリボン状の板要素を自動で生成してモーフィングを実施することで、形状の連続性を保てず歪となることを抑制することができる。すなわち、既存の板要素や面要素のモーフィングにおいても、形状の連続性を保つことができる。   Specifically, when morphing the coil winding shape, as shown in FIGS. 1A and 1B, the coil model is first changed to the line element 10 (or beam element) having only the center line. Next, a ribbon-like plate element 20 is automatically generated in the changed shape of the line element 10. Then, shape change, that is, morphing is performed on the obtained plate element 20. This morphing can be performed using existing tools. As described above, by automatically generating a ribbon-like plate element from the coil shape and performing morphing, it is possible to suppress distortion without maintaining the continuity of the shape. That is, the continuity of the shape can be maintained even in the morphing of the existing plate element or surface element.

また、図1(C)及び図1(D)に示すように、まずコイルのモデルを中心線のみの線要素10(あるいは梁要素)に変更する。次いで、変更した線要素10の形状に、巻き形状の中心軸12を通る螺旋状の板要素30を自動で生成する。そして、得られた板要素30に対してモーフィングを実施する。このモーフィングは、既存ツールを用いて実施することができる。このように、コイル形状の中心軸を通る螺旋状の板要素を自動で生成してモーフィングを実施することで、形状の連続性を保てず歪となることを抑制することができる。すなわち、既存の板要素や面要素のモーフィングにおいても、形状の連続性を保つことができる。また、巻き形状の中心軸を通る板要素を形状変更することにより、コイル軸線の変更も可能となる。   Further, as shown in FIGS. 1C and 1D, first, the coil model is changed to a line element 10 (or a beam element) having only a center line. Next, a spiral plate element 30 that passes through the wound central axis 12 is automatically generated in the changed shape of the line element 10. Then, morphing is performed on the obtained plate element 30. This morphing can be performed using existing tools. As described above, by automatically generating a spiral plate element passing through the central axis of the coil shape and performing morphing, it is possible to suppress distortion without maintaining continuity of the shape. That is, the continuity of the shape can be maintained even in the morphing of the existing plate element or surface element. In addition, the coil axis can be changed by changing the shape of the plate element that passes through the central axis of the winding shape.

図2は、本実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法を実行するモーフィング装置の構成を示す機能ブロック図である。モーフィング装置100は、コイルモデル保持部110、中心線・軸抽出部120、線・梁要素置換部130、板・面要素生成部140、変形条件保持部150、モーフィング実行部160、コイル線抽出部170、及びコイル形状作成部180を備える。   FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the morphing apparatus that executes the morphing method for the coil-shaped component according to the present embodiment. The morphing apparatus 100 includes a coil model holding unit 110, a center line / axis extraction unit 120, a line / beam element replacement unit 130, a plate / plane element generation unit 140, a deformation condition holding unit 150, a morphing execution unit 160, and a coil line extraction unit. 170 and a coil shape creation unit 180.

コイルモデル保持部110は、コイルのモデルを記憶して保持する。中心線・軸抽出部120は、コイルモデル保持部110に保持されているコイル形状から、コイルの中心線や中心軸を抽出する。線・梁要素置換部130は、中心線・軸抽出部120が抽出したコイルの中心線あるいは中心軸を、線要素あるいは梁要素に置き換える。板・面要素生成部140は、線・梁要素置換部130が生成した線要素あるいは梁要素から、板要素あるいは面要素を生成する。変形条件保持部150は、モーフィングにおける変形条件を記憶して保持する。モーフィング実行部160は、変形条件保持部150に保持されている変形条件を取得して、板・面要素生成部140が生成した板要素あるいは面要素のモーフィングを実行する。コイル線抽出部170は、モーフィング後の板要素あるいは面要素からコイル線部分を抽出する。コイル形状作成部180は、コイル線抽出部170が抽出したコイル線部分から、変形後のコイル形状を作成する。   The coil model holding unit 110 stores and holds a coil model. The center line / axis extraction unit 120 extracts the center line and the center axis of the coil from the coil shape held in the coil model holding unit 110. The line / beam element replacement unit 130 replaces the center line or the center axis of the coil extracted by the center line / axis extraction unit 120 with a line element or a beam element. The plate / surface element generation unit 140 generates a plate element or a surface element from the line element or beam element generated by the line / beam element replacement unit 130. The deformation condition holding unit 150 stores and holds deformation conditions in morphing. The morphing execution unit 160 acquires the deformation condition held in the deformation condition holding unit 150 and executes the morphing of the plate element or the surface element generated by the plate / surface element generation unit 140. The coil wire extraction unit 170 extracts a coil wire portion from the plate element or the surface element after morphing. The coil shape creation unit 180 creates a deformed coil shape from the coil wire portion extracted by the coil wire extraction unit 170.

図3は、本実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法を説明するためのフローチャートである。図4(A)は、コイル中心線及びコイル軸線の抽出例を説明するための図である。処理が開始されると、まず中心線・軸抽出部120が、コイルモデル保持部110に保持されているコイル形状のCADデータやFEMデータからコイル中心線、及びコイル軸線を抽出する(S101)。得られる中心線及び軸線は、図4(A)に例示される。続いて、線・梁要素置換部130が、抽出したコイル中心線及びコイル軸線を線要素あるいは梁要素に置き換える(S102)。これにより、形状データ(GRID)が得られる(S103)。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the morphing method for the coil-shaped component according to the present embodiment. FIG. 4A is a diagram for explaining an extraction example of the coil center line and the coil axis line. When the process is started, the center line / axis extraction unit 120 first extracts the coil center line and the coil axis from the CAD data and FEM data of the coil shape held in the coil model holding unit 110 (S101). The obtained center line and axis are illustrated in FIG. Subsequently, the line / beam element replacement unit 130 replaces the extracted coil center line and coil axis with line elements or beam elements (S102). Thereby, shape data (GRID) is obtained (S103).

続いて、板・面要素生成部140が、得られた形状データの初期状態から三角パッチ面を作成し、この三角パッチ面から板要素あるいは面要素を生成する(S104)。生成される板要素あるいは面要素は、例えばリボン形状や螺旋形状である。そして、モーフィング実行部160が、変形条件保持部150に保持されている変形条件を取得して(S105)、既存機能によるモーフィングを実行する(S106)。その後、コイル線抽出部170が板要素あるいは面要素からコイル線部分を抽出し(S107)、コイル形状作成部180が変形後のコイル形状を作成する(S108)。   Subsequently, the plate / surface element generation unit 140 generates a triangular patch surface from the initial state of the obtained shape data, and generates a plate element or a surface element from this triangular patch surface (S104). The generated plate element or surface element has, for example, a ribbon shape or a spiral shape. And the morphing execution part 160 acquires the deformation | transformation conditions currently hold | maintained at the deformation | transformation condition holding | maintenance part 150 (S105), and performs the morphing by an existing function (S106). Thereafter, the coil wire extraction unit 170 extracts the coil wire portion from the plate element or the surface element (S107), and the coil shape creation unit 180 creates the deformed coil shape (S108).

図4(B)は、本実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法の実施例を示す図である。図4(B)に示すように、本実施の形態に係るモーフィング法によれば、コイル中心線間を板要素あるいは面要素で繋ぎ合わせた形状を形成することができる。   FIG. 4B is a diagram showing an example of the morphing method for the coil-shaped component according to the present embodiment. As shown in FIG. 4B, according to the morphing method according to the present embodiment, it is possible to form a shape in which coil center lines are connected by plate elements or plane elements.

以上説明したように、本実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法では、コイルのモデルから中心線又は中心軸を抽出して線要素又は梁要素に変更し、変更した線要素又は梁要素から板要素又は面要素を自動生成してモーフィングを実施する。線要素や梁要素では、連続性を判断するために必要な法線ベクトルを決定することが難しかったために、従来のモーフィングでは不連続性が生じていた。これに対し、本実施の形態に係るコイル形状部品のモーフィング法によれば、上述の構成を備えることで形状の連続性を保つことができる。また、コイルのモデルから抽出した中心線に基づき板要素又は面要素を自動生成してモーフィングを実施するため、モーフィングによる形状の不連続性を容易に判定することができる。したがって、例えばコイルスプリングなどのコイル形状の部品で、容易かつスムーズに、すなわち連続性を保ちながら、巻形状を変更することが可能である。   As described above, in the morphing method for a coil-shaped part according to the present embodiment, a center line or a central axis is extracted from a coil model and is changed to a line element or a beam element, and the changed line element or beam element is used. Morphing is performed by automatically generating plate elements or surface elements. In a line element or a beam element, it is difficult to determine a normal vector necessary for judging continuity, and thus discontinuity has occurred in conventional morphing. On the other hand, according to the morphing method of the coil-shaped component according to the present embodiment, the continuity of the shape can be maintained by providing the above-described configuration. In addition, since plate elements or surface elements are automatically generated based on the center line extracted from the coil model and morphing is performed, the shape discontinuity due to morphing can be easily determined. Therefore, for example, with a coil-shaped component such as a coil spring, the winding shape can be changed easily and smoothly, that is, while maintaining continuity.

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれる。上述した実施の形態に変形を加えて生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態及び変形それぞれの効果をあわせもつ。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes can be added based on the knowledge of those skilled in the art, and the embodiments to which such modifications are added. Are also included within the scope of the present invention. New embodiments that are generated by modifying the above-described embodiments have the effects of the combined embodiments and modifications.

10 線要素、 12 中心軸、 20,30 板要素。   10 line elements, 12 central axes, 20, 30 plate elements.

Claims (1)

コイルのモデルから中心線又は中心軸を抽出して線要素又は梁要素に変換し、変換した線要素又は梁要素から板要素又は面要素を自動生成してモーフィングを実施することを特徴とするコイル形状部品のモーフィング法。   A coil characterized by extracting a center line or a center axis from a model of a coil and converting it to a line element or a beam element, and automatically generating a plate element or a surface element from the converted line element or beam element to perform morphing Morphing method for shape parts.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021131633A (en) * 2020-02-18 2021-09-09 学校法人 中村産業学園 Steel structure model transformation device and steel structure model transformation program

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