JP3656862B2 - 機械部品の最適設計方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、プレス金型を構成するガイドプレート等の機械部品を設計する際に、その設計作業の負荷（設計時間等）を低減し得る機械部品の最適設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プレス金型等の構造物を作成する際、上型と下型の金型の本体部（型本体部という。）や大型の機械部品であるカムスライダー等は、鋳造により製作されるが、これら型本体部等に装着される機械部品、例えば、カムユニット、スクラップカッタ、ガイドプレート、ガイドピン等は、予め定められている標準機械部品（標準規格部品ともいう。）から選択される。予め標準機械部品を定めるのは、使用する機械部品の品数を少なくして、大量購入による部品コストの低減化や部品管理コストの低減化等を図るためである。
【０００３】
そこで、例えば、カムスライダー上にボルトにより固定されるガイドプレート（スライドプレートともいう。）のＣＡＤシステムを利用した設計について説明する。
【０００４】
カムスライダーは、製品形状を形成する部分を有するので通常鋳物で製作される。このため、ＣＡＤシステムを利用して設計した任意の寸法のものを製作することが可能である。しかし、ガイドプレートは、鋼材であり、カムスライダーの寸法に対応した標準機械部品が選択される。
【０００５】
この場合、ガイドプレートは、標準機械部品としてカタログあるいは一覧表中に掲載されているものを選択することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、設計者は、カタログあるいは標準機械部品一覧表を眺めながら試行錯誤して、例えば、ある設計者は部品コストを重視した選択を行い、またある設計者は部品点数が最小になるように設計を行う。さらにある設計者はガイドプレートのカムスライダーへの取付コストが最小になるように設計を行う等していたため、設計者毎に設計基準がばらばらであった。標準機械部品の選定に対するこのような設計者個人の設計基準に基づく設計方法は、いわゆる設計コスト的に最適設計方法であるとはいい難いという問題があった。
【０００７】
そして、上述の設計基準を決めて設計を行うにしても、実際上、ガイドプレートの標準部品の数は、数十点程度あり、設計者個人が決めた基準により本当に設計されているかどうかを確認する作業には相当に時間がかかるという問題もあった。
【０００８】
また、そのようにして選択したガイドプレートをＣＡＤシステム上のデータとするためには、ＣＡＤシステムを構成するディスプレイ上に寸法未記入のガイドプレートを表示し、その寸法未記入のガイドプレート上に前記カタログ等を見ながら所定の寸法をキーボード等により入力していたため、単純な入力ミスが発生する可能性が高いという問題もあり、結果として、多大な設計工数を計上してしまうという問題があった。
【０００９】
その上、プレス金型の設計に限ってみてもガイドプレートのみの設計ではなく、上述した他の部品、例えば、ガイドピン、スクラップカッタ等についても標準部品から何らかの設計基準により選択する設計作業が必要となり、実際上、従来の技術では、これら全ての作業が設計者の経験に委ねられていたため、最適設計になっていない場合も多々あるものと考えられる。
【００１０】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、構造物を作成する際に、この構造物を構成する標準機械部品（標準規格部品）の設計変更時に最適な標準機械部品を容易に抽出できる設計方法を提供し、設計者に対する負荷の低減化が図れ、トータル的なコストダウンに寄与することを可能とする機械部品の最適設計方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、人手により入力操作が行われる入力機器、機械部品の部品名毎に予め複数の標準機械部品が寸法を含むデータとして格納されている標準機械部品データ格納表、及び自動設計手段を備えたＣＡＤシステムを用いる機械部品の最適設計方法において、前記自動設計手段により、前記入力機器から入力された機械部品の部品名と寸法に対応して前記標準機械部品データ格納表を検索し、入力された機械部品の寸法が、前記標準機械部品データ格納表に格納されている前記標準機械部品のうち最大寸法を超える場合に、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索し、複数の標準機械部品の寸法の合成寸法が入力された機械部品の寸法未満で、設計基準を満足し、且つ部品点数が最小となるように、２以上の標準機械部品を選定することを特徴とする。
また、この発明は、人手により入力操作が行われる入力機器、機械部品の部品名毎に予め複数の標準機械部品が寸法及びコストを含むデータとして格納されている標準機械部品データ格納表、及び自動設計手段を備えたＣＡＤシステムを用いる機械部品の最適設計方法において、前記自動設計手段により、前記入力機器から入力された機械部品の部品名と寸法に対応して前記標準機械部品データ格納表を検索し、入力された機械部品の寸法が、前記標準機械部品データ格納表に格納されている前記標準機械部品のうち最大寸法を超える場合に、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索し、複数の標準機械部品の寸法の合成寸法が入力された機械部品の寸法未満で、設計基準を満足し、且つ部品コストが最低となるように、２以上の標準機械部品を選定することを特徴とする。
【００１２】
この場合、入力された寸法が一次元の長さである場合には、その長さに最も近い機械部品をいい、入力された寸法が二次元の面積である場合には、その面積に最も近い機械部品をいう。
【００１３】
また、この発明によれば、入力した寸法に対して、複数の標準機械部品の寸法の合成寸法が入力された機械部品の寸法未満で、設計基準を満足するとともに、部品点数又は部品コストが最低になる標準機械部品を標準機械部品の中から自動的に選択することができる。
【００１４】
前記自動設計手段は、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索する際、標準機械部品を総当たりで検索してもよい。
【００１５】
前記機械部品は、カム面に当接するガイドプレートであり、前記設計基準は、カム面から受ける単位面積当たりの圧力が規定閾値以下とする基準としてもよい。
【００１７】
また、この発明は、入力された機械部品が、製品形状部とこれに対応する型構造部とからなる型構造物を構成する機械部品である場合に、好適に適用できる。
【００１８】
機械部品としては、ガイドプレート、スクラップカッタ、ウレタンスプリング、カムユニット、ガイドピン等を挙げることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
この発明の一実施の形態が適用されるＣＡＤシステムは、周知のＣＡＤシステム、例えば、この出願人の出願に係る特開平４−２７６８６５号公報に開示されたＣＡＤシステムを使用することができる。まず、このＣＡＤシステムの構成を概略的に説明する。
【００２１】
図１は、このＣＡＤシステム１２の構成を示している。ホストコンピュータ２１にインサーネット等のネットワーク２２を通じて接続されているＣＡＤシステム１２は、中央処理装置を有し図形計算や表示制御データベース管理等の役割を持つコンピュータ２３、大量の図形情報等を保存し更新することのできる光ディスク等の大容量記憶装置２４、ＸＹプロッタ等の図形出力装置２５、ＣＡＤシステム１２とその使用者（オペレータであって、通常、設計者）との対話の中心的装置であり入力装置と連動して利用される複数のグラフィックディスプレイ装置２６、各グラフィックディスプレイ装置２６に接続されるスタイラスペンを有するタブレット３１、キーボード３２、マウス３３、ライトペン３４等の機器から構成されている。
【００２２】
そして、ＣＡＤシステム１２は、図２に示すように、多くのプログラムを有している。各プログラムは分担する機能により次のようなモジュールに分類することができる。
（ａ） ＣＡＤシステム１２内の処理および情報の流れを制御するオペレーティングシステム４１および制御モジュール４２
（ｂ） 各種の入力機器、例えば、キーボード３２に対応した入力操作が円滑に行われるように援助する入力モジュール４３
（ｃ） 入力された情報をコマンド命令の形式に従って解釈する入力解釈モジュール４４
（ｄ） 表示情報の管理およびコマンドに従った表示処理を行う表示モジュール４５
（ｅ） 命令に対応したサブモジュールより構成されるコマンドに従った図形処理を行うコマンドモジュール４６
（ｆ） データベース４７（この実施の形態において、後に説明するガイドプレート標準機械部品データ格納表等はこのデータベース４７に記憶されている。）に保持されたＣＡＤシステム１２に必要な大量の情報を効率よく検索および蓄積するデータベース操作モジュール４８
（ｇ） 自動設計プログラムを含むマクロプログラム５１を実行するマクロモジュール５２
（ｈ） 他のＣＡＤシステムとの情報交換および連動処理を行う外部システムインタフェース５３
また、ＣＡＤシステム１２には、拡張性および保守性を保つため、システムの構成および標準値等を記憶するシステム制御ファイル５４、各コマンドの操作性およびプログラム制御手順を記憶するコマンド制御ファイル５５、表示装置の機種および構成を記憶する表示制御ファイル５６のような補助ファイルが用意される。なお、その他、補助的なものとして、図形の処理を行う図形処理ライブラリ５７、グラフィックディスプレイ装置２６に表示を行うための表示ライブラリ５８、処理結果を図形出力装置２５に出図するための出図ユーティリティ５９、ホストコンピュータ２１に接続される他のＣＡＤシステムと結合するためのデータ交換ユーティリティ６０等が用意される。
【００２３】
各モジュールについて簡単に説明する。
【００２４】
制御モジュール４２は、プログラム群をモジュール化し、各モジュール間に介在することにより、システム内制御の一元管理および呼び出し手順の標準化を行う。その機能としては、開始、終了、異常処理および各モジュールの実行制御、実行履歴の記録、デバッグ機能処理並びにオペレーティングシステム４１との特殊処理等を行う。
【００２５】
入力モジュール４３は、各種入力装置の各種入力方法を整理統一した仕様に従った快適な入力手順を使用者に提供する。その機能は、使用者に対し入力すべき情報の種類、入力方法および入力装置を指示する入力促進、入力装置の選択、入力情報の標準型への変換を行う。
【００２６】
入力解釈モジュール４４は、入力情報の解釈方法および結果表示を一元化することにより、多様な入力指示方法をサポートし入力操作性を向上させるとともに、システムの拡張性を維持する。その機能としては、入力情報の解釈および解釈結果の表示を行う。
【００２７】
表示モジュール４５は、多様な表示操作要求を統一的に処理し、表示情報および表示状態の管理を行う。
【００２８】
コマンドモジュール４６は、入力引数の形式、コマンドに従った処理プログラムの呼び出し、結果の処理方法を一元的に管理し、システムの保守性および拡張性を維持する。
【００２９】
データベース操作モジュール４８は、他モジュールからの要求方法を標準化するとともに、障害発生時の回復手段を提供する。その機能は、データベース４７の使用状況の管理、操作、障害発生時の処理を行うことにある。
【００３０】
マクロモジュール５２は、作成されたマクロプログラム５１に従いＣＡＤシステム１２の実行制御を行う。その機能は、マクロプログラム５１の翻訳、実行である。
【００３１】
外部システムインタフェース５３は、他システムとの情報授受を標準化し、ＣＡＤシステム１２の有効利用を図る。その機能は、外部システムとの情報授受、外部プログラムの稼働制御を行うことにある。
【００３２】
以上のようなＣＡＤシステム１２を用いてこの発明の一実施の形態を実施することができる。
【００３３】
次に、この発明の一実施の形態の作用を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。図３のフローチャートに係る制御主体はコンピュータ２３（図１参照）である。なお、以下の作用の説明に際し、その都度、このＣＡＤシステム１２を参照することは煩雑になるので、特に必要となる場合にのみ参照する。
【００３４】
この発明の理解を容易にするため、この実施の形態において、これから設計しようとする機械部品は、製品形状部とこれに対応する型構造部とからなるプレス金型等の型構造物を構成する機械部品であるものとして説明する。
【００３５】
そこで、まず、これから設計しようとする機械部品の部品名をＣＡＤシステム１２に入力する（ステップＳ１）。ここでは、「ガイドプレート」と入力する。これにより、設計対象部品が特定される。なお、実際上は、「プレス金型」と入力することによりグラフィックディスプレイ装置２６上に「１．ガイドプレート、２．スクラップカッタ等」と、番号に対応して部品名が表示されるので、その番号をマウス等によりクリックすることで入力処理が行われる。入力をしたとき、ディスプレイ装置２６の画面上に入力処理に対応した、例えば、ガイドプレートの標準画面が現れる。
【００３６】
ガイドプレートの標準画面を図４に示す。図４から分かるように、ガイドプレートＰは、基本的には直方体の形状を有し、横の長さ（単に、長さともいう。）Ｗ、縦の長さ（単に、幅ともいう。）Ｔ、基準隅（この例では左上隅）ｒから左上側の取付孔１までの寸法ａ、寸法ｃ、取付孔１間の間隔寸法ｂ、間隔寸法ｄおよび厚みｔで定義される。なお、ガイドプレートＰの４個の取付孔１は、図示しない中心線に対して対称に設けられている。
【００３７】
次に、これから設計しようとするガイドプレートＰが載置される面の寸法を入力するのであるが、この寸法の入力処理の前に、既に設計の完了している例について説明する。
【００３８】
図５は、ＣＡＤシステム１２に既に登録されている既存のカムスライダー７１の構成を示している。このカムスライダー７１のガイドプレート載置面７２上には、ガイドプレートＰの取付孔１（図４参照）の位置に対応してネジ孔２が開けられている。ガイドプレート載置面７２の広さ（面積）は、横の長さＷｆがＷｆ＝２０５ｍｍ、縦の長さＴｆ＝Ｔｆが１５５ｍｍであるものとする。
【００３９】
図６は、カムスライダー７１のガイドプレート載置面７２上に、このガイドプレート載置面７２の大きさに対応したガイドプレートＰ（Ｐ＝Ｐ６：後述する）が図示しない４本のボルトにより取り付けられ固着された構成、すなわちガイドプレート付カムスライダー７３の構成を示している。ガイドプレートＰ６の寸法は、横の長さＷがＷ＝２００ｍｍ、縦の長さＴがＴ＝１５０ｍｍ、厚みｔ（図４参照）がｔ＝２０ｍｍになっている。
【００４０】
図７に示すように、ガイドプレート付カムスライダー７３は、プレス金型７５の下型７７上に取り付けられる。上型７６が矢印方向に下降することで、ワーク８０に対して上型７６にウレタン製のスプリング９１を介して取り付けられているパッド９２の製品形状面７６Ａと下型７７の製品形状面７７Ａとが当接し、その間に配設された鋼板であるワーク８０の上下面が成形される。
【００４１】
そして、製品形状面７６Ａと製品形状面７７Ａとでワーク８０を押さえつけた状態において、上型７６のカム面７８を有する部分のみがさらに矢印方向に下降してガイドプレートＰ６に当接する。当接した後、さらにカム面７８を有する部分が下降することで、ガイドプレート付カムベース７３が、矢印で示す水平方向にスライドし、ワーク８０の側面に当たる。これにより、カムスライダー７１の凹凸形状部７１Ａに対応した凹凸形状部８１がワーク８０の側面の対応部に形成されることになる。この図７例では、ガイドプレートＰ６の厚みｔにより矢印で示す水平方向のスライド量が決定される。なお、型構造物であるプレス金型７５の上型７６と下型７７とは、それぞれ、ガイドポスト６４（通常、上型７６の４隅にある。）等を有する構造部６５と、この構造部６５によって保持される製品形状部６６とか構成されている。
【００４２】
そこで、この実施の形態において、ワーク８０の形状が設計変更されて、プレス金型７５とカムスライダー７１の設計変更が必要になったものとする。
【００４３】
図８は、設計変更された比較的に長尺なカムスライダー１７１の構成を示している。このカムスライダー１７１のガイドプレート載置面１７２の広さ（面積）は、横の長さＷｆがＷｆ＝２０５ｍｍからＷｆ＝１１９０ｍｍに伸張変更され、縦の長さＴｆは長さＴｆ＝１５５ｍｍで同じであるものとする。
【００４４】
上述したように、カムスライダー１７１は、鋳物品であるので、原則として、寸法上の制限はなく、その大きさのものを製作することができる。そして、カムスライダー載置面１７２の横の長さＷｆ＝１１９０ｍｍに適合するガイドプレートＰの横の長さＷはＷ＝１１９０ｍｍであることが、一見、都合の良いように思える。しかし、実際上、横の長さＷがＷ＝３００ｍｍを超えるガイドプレートＰは、保管上の管理が困難であり、また、長尺であって、かつ重量も大きいので取り扱い性が悪い。その上、いわゆる特別注文品になってしまい、部品コストが高くなるという問題がある。
【００４５】
そこで、これから設計しようとするガイドプレートＰの必要な設計上の寸法を入力する（ステップＳ２）。ここでは、ガイドプレートＰの寸法（図４参照）としてガイドプレート載置面１７２と同一の寸法を入力する。すなわち、ガイドプレートＰの横の長さＷとしてＷ＝１１９０、幅ＴとしてＴ＝１５５を入力し、厚みｔは、ｔ＝２０を入力する。
【００４６】
これにより、ＣＡＤシステム１２のデータベースに予め格納されているガイドプレート標準機械部品データ格納表が参照され（ステップＳ３）、入力されたガイドプレートＰの寸法が、このガイドプレート標準機械部品データ格納表に格納されているガイドプレートＰの最大寸法以内の寸法であるかどうかが判定される（ステップＳ４）。
【００４７】
もし、最大寸法以内の寸法である場合には、入力されたガイドプレートＰの寸法と同じ寸法またはこれに最も近い寸法の標準機械部品が自動的に選定され抽出される（ステップＳ５）。
【００４８】
そして、抽出した標準機械部品のガイドプレートＰにおいて、カム面７８（図７参照）から受ける単位面積当たりの圧力が０．５ｋｇ／ｍｍ2 以下になっているかどうかを判定する（ステップＳ６）。
【００４９】
ステップＳ６の設計基準が満足される場合、ステップＳ５で抽出した標準機械部品を新たなプレス金型の付属品（この場合、ガイドプレート）としてデータベースに格納して設計が終了する（ステップＳ７）。
【００５０】
一方、ステップＳ６の設計基準が満足されない場合には、例えば、ガイドプレートＰの長さＷが予め定められた単位寸法毎（例えば、１０ｍｍ毎）に長くされ（ステップＳ８）、その都度ステップＳ６の判定がなされ、ステップＳ６の判定が成立したとき、そのようにして設計された新たなガイドプレートＰがプレス金型７５の付属品としてデータベースに格納され設計が終了する（再び、ステップＳ７）。
【００５１】
ステップＳ４の判定において、入力されたガイドプレートＰの寸法が、このガイドプレート標準機械部品データ格納表に格納されているガイドプレートＰの最大寸法を超える寸法であった場合には、そのことをグラフィックディスプレイ装置２６の画面上に表示するとともに、オペレータに優先条件の入力操作を促す表示をする（ステップＳ９）。
【００５２】
この場合、画面上に表示されている「部品コスト優先」または「部品点数優先」のいずれかを選択して入力する（ステップＳ１０）。「部品コスト優先」とは、組み合わせた標準機械部品の各コスト（原価）の和が最小になる選択方法をいい、「部品点数優先」とは、組み合わせた標準機械部品の部品点数が最小になる選択方法をいう。
【００５３】
これらの優先条件のいずれかを入力したときに、上述のデータ格納表が参照され（ステップＳ１１）、条件に最も適合する標準機械部品の組み合わせが抽出されグラフィックディスプレイ装置２６の画面上に出力される（ステップＳ１２）。なお、組み合わせた場合に、ガイドプレートＰの長さＷがＷ＝１１９０ｍｍ以下であって幅ＴがＴ＝１５５ｍｍ以下になること、および組み合わせたガイドプレートＰの長さＷが指定の長さＷ＝１１９０ｍｍに最も近い長さであることが抽出の際の前提条件となっている。指定の長さＷに最も近い長さにする理由は、隙間を少なくして、圧力の設計基準０．５ｋｇ／ｍｍ2 を容易に満足するためである。この前提条件はソフトウエアとして格納されている。
【００５４】
ここでは、ステップＳ１０の優先条件として「部品コスト優先」を入力したものとする。なお、例えば、「部品コスト優先」をデフォルトの優先条件としておいてもよい。
【００５５】
図９は、データベースに予め格納されているガイドプレート標準機械部品データ格納表ＧＳＴの例を示している。
【００５６】
この格納表ＧＳＴでは、ガイドプレートＰがガイドプレートＰ１〜Ｐ９まで９種類あることが分かる。格納表ＧＳＴ中の記号「Ｗ」、「Ｔ」、…等の意味は、図４に示したものと同様である。なお、単価（比）は、ガイドプレートＰ１を１．００としたときの比の値で表している。価格／ｍ（比）は、幅ＴがＴ＝１５０ｍｍのガイドプレートＰ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ８についての単位長さ（ｍｍ）当たりの価格の比の値を示している。例えば、ガイドプレートＰ１の単位長さ当たりの価格の比の値は、１．００÷７５＝０．０１３３になる。
【００５７】
ステップＳ１２の条件に最も適合する標準機械部品の組み合わせ過程は、ほぼ、以下の通りである。
【００５８】
すなわち、ガイドプレートＰの幅Ｔはガイドプレート載置面７２の幅Ｔｆ＝１５５ｍｍ以内であることが必要条件であるので、ガイドプレートＰとしては、幅ＴがＴ＝１５０ｍｍのガイドプレートＰ＝Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ８が抽出の対象となる。このうち、最も廉価なガイドプレートＰは、ガイドプレートＰ６であることが直ぐに分かる。
【００５９】
これを６枚使用しようとすると、長さＷがＷ＝６×２００＝１２００ｍｍとなり、ガイドプレートＰの指定の長さＷｆがＷｆ＝１１９０ｍｍ以下のものが必要であるという上記前提条件を満たさない。
【００６０】
そこで、ガイドプレートＰ６を５枚使用することとすると、長さＷがＷ＝１０００ｍｍになり、次に単価の低いガイドプレートＰ５を１枚使うこととすると長さＷがＷ＝１１５０ｍｍになり、指定の長さＷｆがＷｆ＝１１９０ｍｍを満たす。
【００６１】
しかし、最も指定長さＷｆに近い条件を考慮した場合、ガイドプレートＰ６を４枚、ガイドプレートＰ５を２枚、ガイドプレートＰ１を１枚に選択すればよいことが容易に分かり、この場合の長さＷはＷ＝２００×４＋１５０×２＋７５＝１１７５ｍｍになる。これが部品コスト優先であって、指定の長さＷｆに最も近い条件を考慮した場合の最適条件となる。
【００６２】
この最適条件に係る組み合わせがステップＳ１２においてグラフィックディスプレイ装置２６の画面上に出力される。
【００６３】
図１０は、その組み合わせによりカムスライダー１７１上に載置した構成を示している。
【００６４】
合成長さＷが最も指定長さＷｆに近い値になるという条件を考慮しているので、通常、このようにして選定された組み合わせによって、圧力が０．５ｋｇ／ｍｍ2 以下であることが満足される（ステップＳ１３）。
【００６５】
したがって、ステップＳ１２で選定され抽出された組み合わせの標準機械部品を新たなプレス金型の付属品としてデータベースに格納して設計が終了する（ステップＳ７）。この場合、図１０に示した標準機械部品の組み合わせ（ガイドプレートＰ６が４枚、ガイドプレートＰ５が２枚およびガイドプレートＰ１が１枚の組み合わせ）から得られる取付用ネジ孔が、カムスライダー１７１のガイドプレート載置面１７２上に定義され、図示しないＮＣ工作機械によるＮＣデータを次の段階で作成することができる。
【００６６】
このように上述の実施の形態によれば、特に、ガイドプレートＰが複数のガイドプレートＰの組み合わせとなる場合に、いわゆる総当たりの全ての組み合わせを考慮して、部品コストが最も廉価になる組み合わせを瞬時に選定することができる。したがって、限られた時間の中で設計を終了させなければならない従来の技術と比較して設計効率を最大限に向上することができるという効果が得られる。
【００６７】
また、ガイドプレートＰの選定の際に、従来の技術の項で説明したように、選択したガイドプレートＰをＣＡＤシステム１２上のデータとするために、ＣＡＤシステム１２を構成するグラフィックディスプレイ装置２６の画面上に寸法未記入のガイドプレートＰを表示し、その寸法未記入のガイドプレートＰ上にカタログ等を見ながら所定の寸法をキーボード３２等により入力する入力作業が不要となるので、単純な入力ミスが発生することもない。
【００６８】
なお、上述の実施の形態においては、一方向の伸張について説明しているが、例えば、図１１Ａに示すように、長さＷｏ、幅Ｔｏの１枚のガイドプレートＰが載置されていたガイドプレート載置面７２を、より大きな面積のガイドプレート載置面１７５に変更するとき、図１１Ｂに示すように、例えば、そのガイドプレート載置面１７５の面積に最も近いガイドプレートＰの組み合わせを瞬時に選定することができる。
【００６９】
また、上述の実施の形態においては、標準機械部品としてガイドプレートを例として説明しているが、この発明は、ガイドプレートに限らず、プレス金型に装着される、カムユニット、スクラップカッタ、ガイドピン、ウレタンパッド等にも適用できることはもちろんである。
【００７０】
また、この発明は上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、構造物を構成する標準機械部品（標準規格部品）の設計変更時に、所望の設計基準に基づいて、標準機械部品の中から最適な１個または複数の標準機械部品を容易に選定することができるという効果が達成される。
【００７２】
また、選択した標準機械部品が自動的にＣＡＤシステム上のデータとなるので、ディスプレイ上に寸法未記入のガイドプレートを表示し、その寸法未記入のガイドプレート上にカタログ等を見ながら所定の寸法をキーボード等により入力する作業が不要となるため、単純な入力ミスが発生する可能性がなくなり、結果として多大な設計工数を計上してしまうという問題が未然に回避されるという効果も得られる。
【００７３】
これらにより、設計者の負荷を低減でき、プレス金型の設計に関連してトータル的なコストダウンを図ることができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態が適用されたＣＡＤシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１例のＣＡＤシステムに格納されているプログラムの内容説明に供されるブロック図である。
【図３】この発明の一実施の形態の作用説明に供されるフローチャートである。
【図４】ガイドプレートの仕様説明に供される斜視図である。
【図５】カムスライダーの構成例を示す斜視図である。
【図６】カムスライダー上にガイドプレートが載せられた状態を示す斜視図である。
【図７】カムスライダーが取り付けられたプレス金型の作用の説明に供される図である。
【図８】伸張されたカムスライダーの構成例を示す斜視図である。
【図９】ガイドプレート標準機械部品データ格納表の例を示す図である。
【図１０】自動的に選定された組み合わせのガイドプレートがカムスライダーに装着された状態を示す斜視図である。
【図１１】ガイドプレート載置面を平面的に広げたときの、ガイドプレートの組み合わせの自動選定に供される図であって、
図１１Ａは、ガイドプレートを広げる前の状態を示す図、
図１１Ｂは、ガイドプレートの自動選定後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１２…ＣＡＤシステム ６５…構造部
６６…製品形状部 ７１、１７１…カムスライダー
７１Ａ、８１…凹凸形状部
７２、１７２、１７５…ガイドプレート載置面
７３…ガイドプレート付カムスライダー
７５…プレス金型 ７６…上型
７６Ａ、７７Ａ…製品形状面 ７７…下型
７８…カム面 ８０…ワーク
Ｐ…ガイドプレート Ｔ…ガイドプレートの幅
ｔ…ガイドプレートの厚み Ｗ…ガイドプレートの長さ
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、プレス金型を構成するガイドプレート等の機械部品を設計する際に、その設計作業の負荷（設計時間等）を低減し得る機械部品の最適設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プレス金型等の構造物を作成する際、上型と下型の金型の本体部（型本体部という。）や大型の機械部品であるカムスライダー等は、鋳造により製作されるが、これら型本体部等に装着される機械部品、例えば、カムユニット、スクラップカッタ、ガイドプレート、ガイドピン等は、予め定められている標準機械部品（標準規格部品ともいう。）から選択される。予め標準機械部品を定めるのは、使用する機械部品の品数を少なくして、大量購入による部品コストの低減化や部品管理コストの低減化等を図るためである。
【０００３】
そこで、例えば、カムスライダー上にボルトにより固定されるガイドプレート（スライドプレートともいう。）のＣＡＤシステムを利用した設計について説明する。
【０００４】
カムスライダーは、製品形状を形成する部分を有するので通常鋳物で製作される。このため、ＣＡＤシステムを利用して設計した任意の寸法のものを製作することが可能である。しかし、ガイドプレートは、鋼材であり、カムスライダーの寸法に対応した標準機械部品が選択される。
【０００５】
この場合、ガイドプレートは、標準機械部品としてカタログあるいは一覧表中に掲載されているものを選択することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、設計者は、カタログあるいは標準機械部品一覧表を眺めながら試行錯誤して、例えば、ある設計者は部品コストを重視した選択を行い、またある設計者は部品点数が最小になるように設計を行う。さらにある設計者はガイドプレートのカムスライダーへの取付コストが最小になるように設計を行う等していたため、設計者毎に設計基準がばらばらであった。標準機械部品の選定に対するこのような設計者個人の設計基準に基づく設計方法は、いわゆる設計コスト的に最適設計方法であるとはいい難いという問題があった。
【０００７】
そして、上述の設計基準を決めて設計を行うにしても、実際上、ガイドプレートの標準部品の数は、数十点程度あり、設計者個人が決めた基準により本当に設計されているかどうかを確認する作業には相当に時間がかかるという問題もあった。
【０００８】
また、そのようにして選択したガイドプレートをＣＡＤシステム上のデータとするためには、ＣＡＤシステムを構成するディスプレイ上に寸法未記入のガイドプレートを表示し、その寸法未記入のガイドプレート上に前記カタログ等を見ながら所定の寸法をキーボード等により入力していたため、単純な入力ミスが発生する可能性が高いという問題もあり、結果として、多大な設計工数を計上してしまうという問題があった。
【０００９】
その上、プレス金型の設計に限ってみてもガイドプレートのみの設計ではなく、上述した他の部品、例えば、ガイドピン、スクラップカッタ等についても標準部品から何らかの設計基準により選択する設計作業が必要となり、実際上、従来の技術では、これら全ての作業が設計者の経験に委ねられていたため、最適設計になっていない場合も多々あるものと考えられる。
【００１０】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、構造物を作成する際に、この構造物を構成する標準機械部品（標準規格部品）の設計変更時に最適な標準機械部品を容易に抽出できる設計方法を提供し、設計者に対する負荷の低減化が図れ、トータル的なコストダウンに寄与することを可能とする機械部品の最適設計方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、人手により入力操作が行われる入力機器、機械部品の部品名毎に予め複数の標準機械部品が寸法を含むデータとして格納されている標準機械部品データ格納表、及び自動設計手段を備えたＣＡＤシステムを用いる機械部品の最適設計方法において、前記自動設計手段により、前記入力機器から入力された機械部品の部品名と寸法に対応して前記標準機械部品データ格納表を検索し、入力された機械部品の寸法が、前記標準機械部品データ格納表に格納されている前記標準機械部品のうち最大寸法を超える場合に、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索し、複数の標準機械部品の寸法の合成寸法が入力された機械部品の寸法未満で、設計基準を満足し、且つ部品点数が最小となるように、２以上の標準機械部品を選定することを特徴とする。
また、この発明は、人手により入力操作が行われる入力機器、機械部品の部品名毎に予め複数の標準機械部品が寸法及びコストを含むデータとして格納されている標準機械部品データ格納表、及び自動設計手段を備えたＣＡＤシステムを用いる機械部品の最適設計方法において、前記自動設計手段により、前記入力機器から入力された機械部品の部品名と寸法に対応して前記標準機械部品データ格納表を検索し、入力された機械部品の寸法が、前記標準機械部品データ格納表に格納されている前記標準機械部品のうち最大寸法を超える場合に、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索し、複数の標準機械部品の寸法の合成寸法が入力された機械部品の寸法未満で、設計基準を満足し、且つ部品コストが最低となるように、２以上の標準機械部品を選定することを特徴とする。
【００１２】
この場合、入力された寸法が一次元の長さである場合には、その長さに最も近い機械部品をいい、入力された寸法が二次元の面積である場合には、その面積に最も近い機械部品をいう。
【００１３】
また、この発明によれば、入力した寸法に対して、複数の標準機械部品の寸法の合成寸法が入力された機械部品の寸法未満で、設計基準を満足するとともに、部品点数又は部品コストが最低になる標準機械部品を標準機械部品の中から自動的に選択することができる。
【００１４】
前記自動設計手段は、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索する際、標準機械部品を総当たりで検索してもよい。
【００１５】
前記機械部品は、カム面に当接するガイドプレートであり、前記設計基準は、カム面から受ける単位面積当たりの圧力が規定閾値以下とする基準としてもよい。
【００１７】
また、この発明は、入力された機械部品が、製品形状部とこれに対応する型構造部とからなる型構造物を構成する機械部品である場合に、好適に適用できる。
【００１８】
機械部品としては、ガイドプレート、スクラップカッタ、ウレタンスプリング、カムユニット、ガイドピン等を挙げることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
この発明の一実施の形態が適用されるＣＡＤシステムは、周知のＣＡＤシステム、例えば、この出願人の出願に係る特開平４−２７６８６５号公報に開示されたＣＡＤシステムを使用することができる。まず、このＣＡＤシステムの構成を概略的に説明する。
【００２１】
図１は、このＣＡＤシステム１２の構成を示している。ホストコンピュータ２１にインサーネット等のネットワーク２２を通じて接続されているＣＡＤシステム１２は、中央処理装置を有し図形計算や表示制御データベース管理等の役割を持つコンピュータ２３、大量の図形情報等を保存し更新することのできる光ディスク等の大容量記憶装置２４、ＸＹプロッタ等の図形出力装置２５、ＣＡＤシステム１２とその使用者（オペレータであって、通常、設計者）との対話の中心的装置であり入力装置と連動して利用される複数のグラフィックディスプレイ装置２６、各グラフィックディスプレイ装置２６に接続されるスタイラスペンを有するタブレット３１、キーボード３２、マウス３３、ライトペン３４等の機器から構成されている。
【００２２】
そして、ＣＡＤシステム１２は、図２に示すように、多くのプログラムを有している。各プログラムは分担する機能により次のようなモジュールに分類することができる。
（ａ） ＣＡＤシステム１２内の処理および情報の流れを制御するオペレーティングシステム４１および制御モジュール４２
（ｂ） 各種の入力機器、例えば、キーボード３２に対応した入力操作が円滑に行われるように援助する入力モジュール４３
（ｃ） 入力された情報をコマンド命令の形式に従って解釈する入力解釈モジュール４４
（ｄ） 表示情報の管理およびコマンドに従った表示処理を行う表示モジュール４５
（ｅ） 命令に対応したサブモジュールより構成されるコマンドに従った図形処理を行うコマンドモジュール４６
（ｆ） データベース４７（この実施の形態において、後に説明するガイドプレート標準機械部品データ格納表等はこのデータベース４７に記憶されている。）に保持されたＣＡＤシステム１２に必要な大量の情報を効率よく検索および蓄積するデータベース操作モジュール４８
（ｇ） 自動設計プログラムを含むマクロプログラム５１を実行するマクロモジュール５２
（ｈ） 他のＣＡＤシステムとの情報交換および連動処理を行う外部システムインタフェース５３
また、ＣＡＤシステム１２には、拡張性および保守性を保つため、システムの構成および標準値等を記憶するシステム制御ファイル５４、各コマンドの操作性およびプログラム制御手順を記憶するコマンド制御ファイル５５、表示装置の機種および構成を記憶する表示制御ファイル５６のような補助ファイルが用意される。なお、その他、補助的なものとして、図形の処理を行う図形処理ライブラリ５７、グラフィックディスプレイ装置２６に表示を行うための表示ライブラリ５８、処理結果を図形出力装置２５に出図するための出図ユーティリティ５９、ホストコンピュータ２１に接続される他のＣＡＤシステムと結合するためのデータ交換ユーティリティ６０等が用意される。
【００２３】
各モジュールについて簡単に説明する。
【００２４】
制御モジュール４２は、プログラム群をモジュール化し、各モジュール間に介在することにより、システム内制御の一元管理および呼び出し手順の標準化を行う。その機能としては、開始、終了、異常処理および各モジュールの実行制御、実行履歴の記録、デバッグ機能処理並びにオペレーティングシステム４１との特殊処理等を行う。
【００２５】
入力モジュール４３は、各種入力装置の各種入力方法を整理統一した仕様に従った快適な入力手順を使用者に提供する。その機能は、使用者に対し入力すべき情報の種類、入力方法および入力装置を指示する入力促進、入力装置の選択、入力情報の標準型への変換を行う。
【００２６】
入力解釈モジュール４４は、入力情報の解釈方法および結果表示を一元化することにより、多様な入力指示方法をサポートし入力操作性を向上させるとともに、システムの拡張性を維持する。その機能としては、入力情報の解釈および解釈結果の表示を行う。
【００２７】
表示モジュール４５は、多様な表示操作要求を統一的に処理し、表示情報および表示状態の管理を行う。
【００２８】
コマンドモジュール４６は、入力引数の形式、コマンドに従った処理プログラムの呼び出し、結果の処理方法を一元的に管理し、システムの保守性および拡張性を維持する。
【００２９】
データベース操作モジュール４８は、他モジュールからの要求方法を標準化するとともに、障害発生時の回復手段を提供する。その機能は、データベース４７の使用状況の管理、操作、障害発生時の処理を行うことにある。
【００３０】
マクロモジュール５２は、作成されたマクロプログラム５１に従いＣＡＤシステム１２の実行制御を行う。その機能は、マクロプログラム５１の翻訳、実行である。
【００３１】
外部システムインタフェース５３は、他システムとの情報授受を標準化し、ＣＡＤシステム１２の有効利用を図る。その機能は、外部システムとの情報授受、外部プログラムの稼働制御を行うことにある。
【００３２】
以上のようなＣＡＤシステム１２を用いてこの発明の一実施の形態を実施することができる。
【００３３】
次に、この発明の一実施の形態の作用を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。図３のフローチャートに係る制御主体はコンピュータ２３（図１参照）である。なお、以下の作用の説明に際し、その都度、このＣＡＤシステム１２を参照することは煩雑になるので、特に必要となる場合にのみ参照する。
【００３４】
この発明の理解を容易にするため、この実施の形態において、これから設計しようとする機械部品は、製品形状部とこれに対応する型構造部とからなるプレス金型等の型構造物を構成する機械部品であるものとして説明する。
【００３５】
そこで、まず、これから設計しようとする機械部品の部品名をＣＡＤシステム１２に入力する（ステップＳ１）。ここでは、「ガイドプレート」と入力する。これにより、設計対象部品が特定される。なお、実際上は、「プレス金型」と入力することによりグラフィックディスプレイ装置２６上に「１．ガイドプレート、２．スクラップカッタ等」と、番号に対応して部品名が表示されるので、その番号をマウス等によりクリックすることで入力処理が行われる。入力をしたとき、ディスプレイ装置２６の画面上に入力処理に対応した、例えば、ガイドプレートの標準画面が現れる。
【００３６】
ガイドプレートの標準画面を図４に示す。図４から分かるように、ガイドプレートＰは、基本的には直方体の形状を有し、横の長さ（単に、長さともいう。）Ｗ、縦の長さ（単に、幅ともいう。）Ｔ、基準隅（この例では左上隅）ｒから左上側の取付孔１までの寸法ａ、寸法ｃ、取付孔１間の間隔寸法ｂ、間隔寸法ｄおよび厚みｔで定義される。なお、ガイドプレートＰの４個の取付孔１は、図示しない中心線に対して対称に設けられている。
【００３７】
次に、これから設計しようとするガイドプレートＰが載置される面の寸法を入力するのであるが、この寸法の入力処理の前に、既に設計の完了している例について説明する。
【００３８】
図５は、ＣＡＤシステム１２に既に登録されている既存のカムスライダー７１の構成を示している。このカムスライダー７１のガイドプレート載置面７２上には、ガイドプレートＰの取付孔１（図４参照）の位置に対応してネジ孔２が開けられている。ガイドプレート載置面７２の広さ（面積）は、横の長さＷｆがＷｆ＝２０５ｍｍ、縦の長さＴｆ＝Ｔｆが１５５ｍｍであるものとする。
【００３９】
図６は、カムスライダー７１のガイドプレート載置面７２上に、このガイドプレート載置面７２の大きさに対応したガイドプレートＰ（Ｐ＝Ｐ６：後述する）が図示しない４本のボルトにより取り付けられ固着された構成、すなわちガイドプレート付カムスライダー７３の構成を示している。ガイドプレートＰ６の寸法は、横の長さＷがＷ＝２００ｍｍ、縦の長さＴがＴ＝１５０ｍｍ、厚みｔ（図４参照）がｔ＝２０ｍｍになっている。
【００４０】
図７に示すように、ガイドプレート付カムスライダー７３は、プレス金型７５の下型７７上に取り付けられる。上型７６が矢印方向に下降することで、ワーク８０に対して上型７６にウレタン製のスプリング９１を介して取り付けられているパッド９２の製品形状面７６Ａと下型７７の製品形状面７７Ａとが当接し、その間に配設された鋼板であるワーク８０の上下面が成形される。
【００４１】
そして、製品形状面７６Ａと製品形状面７７Ａとでワーク８０を押さえつけた状態において、上型７６のカム面７８を有する部分のみがさらに矢印方向に下降してガイドプレートＰ６に当接する。当接した後、さらにカム面７８を有する部分が下降することで、ガイドプレート付カムベース７３が、矢印で示す水平方向にスライドし、ワーク８０の側面に当たる。これにより、カムスライダー７１の凹凸形状部７１Ａに対応した凹凸形状部８１がワーク８０の側面の対応部に形成されることになる。この図７例では、ガイドプレートＰ６の厚みｔにより矢印で示す水平方向のスライド量が決定される。なお、型構造物であるプレス金型７５の上型７６と下型７７とは、それぞれ、ガイドポスト６４（通常、上型７６の４隅にある。）等を有する構造部６５と、この構造部６５によって保持される製品形状部６６とか構成されている。
【００４２】
そこで、この実施の形態において、ワーク８０の形状が設計変更されて、プレス金型７５とカムスライダー７１の設計変更が必要になったものとする。
【００４３】
図８は、設計変更された比較的に長尺なカムスライダー１７１の構成を示している。このカムスライダー１７１のガイドプレート載置面１７２の広さ（面積）は、横の長さＷｆがＷｆ＝２０５ｍｍからＷｆ＝１１９０ｍｍに伸張変更され、縦の長さＴｆは長さＴｆ＝１５５ｍｍで同じであるものとする。
【００４４】
上述したように、カムスライダー１７１は、鋳物品であるので、原則として、寸法上の制限はなく、その大きさのものを製作することができる。そして、カムスライダー載置面１７２の横の長さＷｆ＝１１９０ｍｍに適合するガイドプレートＰの横の長さＷはＷ＝１１９０ｍｍであることが、一見、都合の良いように思える。しかし、実際上、横の長さＷがＷ＝３００ｍｍを超えるガイドプレートＰは、保管上の管理が困難であり、また、長尺であって、かつ重量も大きいので取り扱い性が悪い。その上、いわゆる特別注文品になってしまい、部品コストが高くなるという問題がある。
【００４５】
そこで、これから設計しようとするガイドプレートＰの必要な設計上の寸法を入力する（ステップＳ２）。ここでは、ガイドプレートＰの寸法（図４参照）としてガイドプレート載置面１７２と同一の寸法を入力する。すなわち、ガイドプレートＰの横の長さＷとしてＷ＝１１９０、幅ＴとしてＴ＝１５５を入力し、厚みｔは、ｔ＝２０を入力する。
【００４６】
これにより、ＣＡＤシステム１２のデータベースに予め格納されているガイドプレート標準機械部品データ格納表が参照され（ステップＳ３）、入力されたガイドプレートＰの寸法が、このガイドプレート標準機械部品データ格納表に格納されているガイドプレートＰの最大寸法以内の寸法であるかどうかが判定される（ステップＳ４）。
【００４７】
もし、最大寸法以内の寸法である場合には、入力されたガイドプレートＰの寸法と同じ寸法またはこれに最も近い寸法の標準機械部品が自動的に選定され抽出される（ステップＳ５）。
【００４８】
そして、抽出した標準機械部品のガイドプレートＰにおいて、カム面７８（図７参照）から受ける単位面積当たりの圧力が０．５ｋｇ／ｍｍ2 以下になっているかどうかを判定する（ステップＳ６）。
【００４９】
ステップＳ６の設計基準が満足される場合、ステップＳ５で抽出した標準機械部品を新たなプレス金型の付属品（この場合、ガイドプレート）としてデータベースに格納して設計が終了する（ステップＳ７）。
【００５０】
一方、ステップＳ６の設計基準が満足されない場合には、例えば、ガイドプレートＰの長さＷが予め定められた単位寸法毎（例えば、１０ｍｍ毎）に長くされ（ステップＳ８）、その都度ステップＳ６の判定がなされ、ステップＳ６の判定が成立したとき、そのようにして設計された新たなガイドプレートＰがプレス金型７５の付属品としてデータベースに格納され設計が終了する（再び、ステップＳ７）。
【００５１】
ステップＳ４の判定において、入力されたガイドプレートＰの寸法が、このガイドプレート標準機械部品データ格納表に格納されているガイドプレートＰの最大寸法を超える寸法であった場合には、そのことをグラフィックディスプレイ装置２６の画面上に表示するとともに、オペレータに優先条件の入力操作を促す表示をする（ステップＳ９）。
【００５２】
この場合、画面上に表示されている「部品コスト優先」または「部品点数優先」のいずれかを選択して入力する（ステップＳ１０）。「部品コスト優先」とは、組み合わせた標準機械部品の各コスト（原価）の和が最小になる選択方法をいい、「部品点数優先」とは、組み合わせた標準機械部品の部品点数が最小になる選択方法をいう。
【００５３】
これらの優先条件のいずれかを入力したときに、上述のデータ格納表が参照され（ステップＳ１１）、条件に最も適合する標準機械部品の組み合わせが抽出されグラフィックディスプレイ装置２６の画面上に出力される（ステップＳ１２）。なお、組み合わせた場合に、ガイドプレートＰの長さＷがＷ＝１１９０ｍｍ以下であって幅ＴがＴ＝１５５ｍｍ以下になること、および組み合わせたガイドプレートＰの長さＷが指定の長さＷ＝１１９０ｍｍに最も近い長さであることが抽出の際の前提条件となっている。指定の長さＷに最も近い長さにする理由は、隙間を少なくして、圧力の設計基準０．５ｋｇ／ｍｍ2 を容易に満足するためである。この前提条件はソフトウエアとして格納されている。
【００５４】
ここでは、ステップＳ１０の優先条件として「部品コスト優先」を入力したものとする。なお、例えば、「部品コスト優先」をデフォルトの優先条件としておいてもよい。
【００５５】
図９は、データベースに予め格納されているガイドプレート標準機械部品データ格納表ＧＳＴの例を示している。
【００５６】
この格納表ＧＳＴでは、ガイドプレートＰがガイドプレートＰ１〜Ｐ９まで９種類あることが分かる。格納表ＧＳＴ中の記号「Ｗ」、「Ｔ」、…等の意味は、図４に示したものと同様である。なお、単価（比）は、ガイドプレートＰ１を１．００としたときの比の値で表している。価格／ｍ（比）は、幅ＴがＴ＝１５０ｍｍのガイドプレートＰ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ８についての単位長さ（ｍｍ）当たりの価格の比の値を示している。例えば、ガイドプレートＰ１の単位長さ当たりの価格の比の値は、１．００÷７５＝０．０１３３になる。
【００５７】
ステップＳ１２の条件に最も適合する標準機械部品の組み合わせ過程は、ほぼ、以下の通りである。
【００５８】
すなわち、ガイドプレートＰの幅Ｔはガイドプレート載置面７２の幅Ｔｆ＝１５５ｍｍ以内であることが必要条件であるので、ガイドプレートＰとしては、幅ＴがＴ＝１５０ｍｍのガイドプレートＰ＝Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ８が抽出の対象となる。このうち、最も廉価なガイドプレートＰは、ガイドプレートＰ６であることが直ぐに分かる。
【００５９】
これを６枚使用しようとすると、長さＷがＷ＝６×２００＝１２００ｍｍとなり、ガイドプレートＰの指定の長さＷｆがＷｆ＝１１９０ｍｍ以下のものが必要であるという上記前提条件を満たさない。
【００６０】
そこで、ガイドプレートＰ６を５枚使用することとすると、長さＷがＷ＝１０００ｍｍになり、次に単価の低いガイドプレートＰ５を１枚使うこととすると長さＷがＷ＝１１５０ｍｍになり、指定の長さＷｆがＷｆ＝１１９０ｍｍを満たす。
【００６１】
しかし、最も指定長さＷｆに近い条件を考慮した場合、ガイドプレートＰ６を４枚、ガイドプレートＰ５を２枚、ガイドプレートＰ１を１枚に選択すればよいことが容易に分かり、この場合の長さＷはＷ＝２００×４＋１５０×２＋７５＝１１７５ｍｍになる。これが部品コスト優先であって、指定の長さＷｆに最も近い条件を考慮した場合の最適条件となる。
【００６２】
この最適条件に係る組み合わせがステップＳ１２においてグラフィックディスプレイ装置２６の画面上に出力される。
【００６３】
図１０は、その組み合わせによりカムスライダー１７１上に載置した構成を示している。
【００６４】
合成長さＷが最も指定長さＷｆに近い値になるという条件を考慮しているので、通常、このようにして選定された組み合わせによって、圧力が０．５ｋｇ／ｍｍ2 以下であることが満足される（ステップＳ１３）。
【００６５】
したがって、ステップＳ１２で選定され抽出された組み合わせの標準機械部品を新たなプレス金型の付属品としてデータベースに格納して設計が終了する（ステップＳ７）。この場合、図１０に示した標準機械部品の組み合わせ（ガイドプレートＰ６が４枚、ガイドプレートＰ５が２枚およびガイドプレートＰ１が１枚の組み合わせ）から得られる取付用ネジ孔が、カムスライダー１７１のガイドプレート載置面１７２上に定義され、図示しないＮＣ工作機械によるＮＣデータを次の段階で作成することができる。
【００６６】
このように上述の実施の形態によれば、特に、ガイドプレートＰが複数のガイドプレートＰの組み合わせとなる場合に、いわゆる総当たりの全ての組み合わせを考慮して、部品コストが最も廉価になる組み合わせを瞬時に選定することができる。したがって、限られた時間の中で設計を終了させなければならない従来の技術と比較して設計効率を最大限に向上することができるという効果が得られる。
【００６７】
また、ガイドプレートＰの選定の際に、従来の技術の項で説明したように、選択したガイドプレートＰをＣＡＤシステム１２上のデータとするために、ＣＡＤシステム１２を構成するグラフィックディスプレイ装置２６の画面上に寸法未記入のガイドプレートＰを表示し、その寸法未記入のガイドプレートＰ上にカタログ等を見ながら所定の寸法をキーボード３２等により入力する入力作業が不要となるので、単純な入力ミスが発生することもない。
【００６８】
なお、上述の実施の形態においては、一方向の伸張について説明しているが、例えば、図１１Ａに示すように、長さＷｏ、幅Ｔｏの１枚のガイドプレートＰが載置されていたガイドプレート載置面７２を、より大きな面積のガイドプレート載置面１７５に変更するとき、図１１Ｂに示すように、例えば、そのガイドプレート載置面１７５の面積に最も近いガイドプレートＰの組み合わせを瞬時に選定することができる。
【００６９】
また、上述の実施の形態においては、標準機械部品としてガイドプレートを例として説明しているが、この発明は、ガイドプレートに限らず、プレス金型に装着される、カムユニット、スクラップカッタ、ガイドピン、ウレタンパッド等にも適用できることはもちろんである。
【００７０】
また、この発明は上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、構造物を構成する標準機械部品（標準規格部品）の設計変更時に、所望の設計基準に基づいて、標準機械部品の中から最適な１個または複数の標準機械部品を容易に選定することができるという効果が達成される。
【００７２】
また、選択した標準機械部品が自動的にＣＡＤシステム上のデータとなるので、ディスプレイ上に寸法未記入のガイドプレートを表示し、その寸法未記入のガイドプレート上にカタログ等を見ながら所定の寸法をキーボード等により入力する作業が不要となるため、単純な入力ミスが発生する可能性がなくなり、結果として多大な設計工数を計上してしまうという問題が未然に回避されるという効果も得られる。
【００７３】
これらにより、設計者の負荷を低減でき、プレス金型の設計に関連してトータル的なコストダウンを図ることができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態が適用されたＣＡＤシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１例のＣＡＤシステムに格納されているプログラムの内容説明に供されるブロック図である。
【図３】この発明の一実施の形態の作用説明に供されるフローチャートである。
【図４】ガイドプレートの仕様説明に供される斜視図である。
【図５】カムスライダーの構成例を示す斜視図である。
【図６】カムスライダー上にガイドプレートが載せられた状態を示す斜視図である。
【図７】カムスライダーが取り付けられたプレス金型の作用の説明に供される図である。
【図８】伸張されたカムスライダーの構成例を示す斜視図である。
【図９】ガイドプレート標準機械部品データ格納表の例を示す図である。
【図１０】自動的に選定された組み合わせのガイドプレートがカムスライダーに装着された状態を示す斜視図である。
【図１１】ガイドプレート載置面を平面的に広げたときの、ガイドプレートの組み合わせの自動選定に供される図であって、
図１１Ａは、ガイドプレートを広げる前の状態を示す図、
図１１Ｂは、ガイドプレートの自動選定後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１２…ＣＡＤシステム ６５…構造部
６６…製品形状部 ７１、１７１…カムスライダー
７１Ａ、８１…凹凸形状部
７２、１７２、１７５…ガイドプレート載置面
７３…ガイドプレート付カムスライダー
７５…プレス金型 ７６…上型
７６Ａ、７７Ａ…製品形状面 ７７…下型
７８…カム面 ８０…ワーク
Ｐ…ガイドプレート Ｔ…ガイドプレートの幅
ｔ…ガイドプレートの厚み Ｗ…ガイドプレートの長さ
Claims (5)
- 人手により入力操作が行われる入力機器、機械部品の部品名毎に予め複数の標準機械部品が寸法を含むデータとして格納されている標準機械部品データ格納表、及び自動設計手段を備えたＣＡＤシステムを用いる機械部品の最適設計方法において、
前記自動設計手段により、前記入力機器から入力された機械部品の部品名と寸法に対応して前記標準機械部品データ格納表を検索し、
入力された機械部品の寸法が、前記標準機械部品データ格納表に格納されている前記標準機械部品のうち最大寸法を超える場合に、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索し、複数の標準機械部品の寸法の合成寸法が入力された機械部品の寸法未満で、設計基準を満足し、且つ部品点数が最小となるように、２以上の標準機械部品を選定することを特徴とする機械部品の最適設計方法。 - 人手により入力操作が行われる入力機器、機械部品の部品名毎に予め複数の標準機械部品が寸法及びコストを含むデータとして格納されている標準機械部品データ格納表、及び自動設計手段を備えたＣＡＤシステムを用いる機械部品の最適設計方法において、
前記自動設計手段により、前記入力機器から入力された機械部品の部品名と寸法に対応して前記標準機械部品データ格納表を検索し、入力された機械部品の寸法が、前記標準機械部品データ格納表に格納されている前記標準機械部品のうち最大寸法を超える場合に、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索し、複数の標準機械部品の寸法の合成寸法が入力された機械部品の寸法未満で、設計基準を満足し、且つ部品コストが最低となるように、２以上の標準機械部品を選定することを特徴とする機械部品の最適設計方法。 - 前記自動設計手段は、前記標準機械部品データ格納表に格納された複数の標準機械部品を検索する際、標準機械部品を総当たりで検索することを特徴とする請求項１又は２記載の機械部品の最適設計方法。
- 前記機械部品は、カム面に当接するガイドプレートであり、前記設計基準は、カム面から受ける単位面積当たりの圧力が規定閾値以下とする基準であることを特徴とする請求項１又は２記載の機械部品の最適設計方法。
- 前記入力された機械部品が、製品形状部とこれに対応する型構造部とからなる型構造物を構成する機械部品であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の機械部品の最適設計方法。
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