JP3693005B2 - ワイヤーハーネス設計システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データをコンピュータの表示手段に表示された仮想３次元空間内に表示してワイヤーハーネスの設計を行うワイヤーハーネス設計システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車や電化製品内の電気配線としてワイヤーハーネスが使用される。このワイヤーハーネスを製造するに当たっては、まず自動車や電化製品と言った布線対象について、当該布線対象内の各種部品の取付位置等に基づいて、ワイヤーハーネスの３次元的な配線設計を行った後、その３次元的な配線設計結果に基づいて、２次元としての設計用紙にワイヤーハーネスの製図を設計する。そして、この製図に描かれたワイヤーハーネスの設計に従って、図２０に示したような図板１上に複数の支持治具２を取り付け、この支持治具２で複数の電線を束ねながら支持し、樹脂テープで巻締めるなどしてワイヤーハーネス３を制作する。
【０００３】
このように作成されるワイヤーハーネス３に対して、従来、その制作図面での設計に対する完成度評価を行う場合、対象製品並びにワイヤーハーネスの２次元図面をＣＡＤ等の設計支援システムで作成・出力し、その図面を設計者がチェックして、問題点を摘出する方法がある。
【０００４】
その他、ワイヤーハーネス３の試作品を製作し、その試作品を、図２１のような自動車や電化製品等の布線対象４に実際に配策してみて、ワイヤーハーネス試作品３の布線対象４に対する適正を検討することで、ワイヤーハーネスの設計が適正であるか否かを検討する方法もあった。
【０００５】
なお、図２０および図２１中の符号５は各種部品に接続するためのコネクタを示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
設計者が図面を見て問題点の評価を行う方法では、設計者の熟練度によって評価基準が異なり、統一的な評価基準を作成しにくいという問題がある。
【０００７】
これに対して、実際に試作品３を制作し、その試作品３を布線対象４に布線する方法は、３次元的な問題点の摘出を満足に行うことができる点で有利である。
【０００８】
しかしながら、一般に、ワイヤーハーネスの組み立て（アセンブリ）工程は、ほとんど手作業に依存しており、したがって試作品の制作作業も人的資源集約型の作業を要求されるため、多大な労力が必要になるとともに、費やす時間も膨大なものとなる。
【０００９】
そして、試作品が布線対象に取り付けられた際に、寸法不足や取付角度に無理な負荷がかかるなどの何らかの問題が発生した場合には、ワイヤーハーネスの設計および試作品の製作を何度もやり直さなければならない。したがって、製図に設計されたワイヤーハーネスの布線状態の適否についての検討（布線検討）に際しては、極めて多大な手間および時間がかかり、その結果、設計完成に至るまでの開発期間が長期化するという問題があった。
【００１０】
そこで、本願出願人等は、特願２００１−１７８９８０および特願２００１−２０８２３３にて、効率の良い設計作業等を行い得るハーネス設計方法およびそれに関連する技術を提案している。
【００１１】
本発明の目的は、上記の出願に係る技術に関連し、設計作業等の一層の効率化が図れるワイヤーハーネス設計システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段は、ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データをコンピュータの表示手段に表示された仮想３次元空間内に表示してワイヤーハーネスの設計を行うワイヤーハーネス設計システムであって、入力を受け付ける入力手段と、ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データと、ワイヤーハーネスに付設される付属部品の３次元的な設計データである付属部品データとを保存する記憶手段と、表示手段と、前記入力手段を介して指示入力することにより、前記表示手段に表示された前記仮想３次元空間内に前記ハーネス設計データと前記付属部品データとを表示させ、前記仮想３次元空間内において少なくともその両者の位置関係を変化させることにより、前記付属部品データを前記ハーネス設計データに付設する制御手段とを備え、前記付属部品データは、前記ワイヤーハーネスに装着されるプロテクタ及び／または外装チューブを含む外装部品の３次元的な設計データである外装部品データ、及び／または電気接続箱を含む電気接続手段の３次元的な設計データである電気接続手段データを含み、前記制御手段が、前記入力手段を介して指示入力することにより、前記仮想３次元空間内において前記ハーネス設計データと前記外装部品データ及び／または前記電気接続手段データとの位置関係を変化させるとともに、前記ハーネス設計データの少なくとも一部の区間の経路形状を変化させることにより、前記外装部品データ及び／または前記電気接続手段データを前記ハーネス設計データに付設することを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記記憶手段が、前記付属部品データを前記ハーネス設計データに付設する際の付設過程において生じる形態の異なる複数のハーネス設計データおよび付属部品データを記憶し、前記制御手段が、前記記憶手段に記憶されている前記複数のハーネス設計データおよび付属部品データを、前記付設過程に従った順序で前記表示手段を介して順次表示させるのがよい。
【００１６】
また、好ましくは、前記制御手段が、前記仮想３次元空間内における前記付属部品データと、前記付属部品データの付設の障害となり得る予め登録した構造物データとの干渉を検知し、前記干渉を検知した場合に報知するのがよい。
【００１７】
さらに、好ましくは、前記ハーネス設計データは、前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において位置固定された拘束点が設定可能であり、前記制御手段が、前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において前記ハーネス設計データの一部分が前記仮想３次元空間内におけるその一部分と前記拘束点との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動された場合に、前記一部分と前記拘束点との間の電線経路中に寸断箇所を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示を前記表示手段を介して行わせるのがよい。
【００１８】
また、好ましくは、前記ハーネス設計データは、前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において位置固定された複数の拘束点が設定可能であり、前記制御手段が、前記入力手段を介した指示入力により前記ハーネス設計データの前記拘束点間における電線経路の線長さが前記仮想３次元空間内における前記拘束点間の距離以下になるように変更された場合に、前記拘束点間の電線経路中に寸断箇所を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示を前記表示手段を介して行わせるのがよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
＜前提となる技術構成の説明＞
図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネス設計システムのブロック図である。このワイヤーハーネス設計システムは、ハードウェア資源として、図１のように、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置（表示手段）１１、キーボード１２およびマウス１３等の入力装置（入力手段）１４、ハードディスクドライブ等の記憶装置（記憶手段）１５、およびＣＰＵ並びに主メモリ等を備えるコンピュータ本体（制御手段）１６とを備える。記憶装置１５には、入力装置１４からの入力操作に基づいて、記憶装置１５内の各種データを使用してコンピュータ本体１６のＣＰＵが演算処理する際の処理手順を規定したソフトウェアプログラムが格納されている。
【００２０】
なお、図示は省略しているが、データを入力するデータ入力手段としては、上記入力装置１４の他、例えば磁気ディスク等の記録媒体を読み込む媒体読み込み装置や、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信経路を介在させて通信によりデータ受信を行う通信装置等も含まれる。
【００２１】
このように構成されるワイヤーハーネス設計システムは、記憶装置１５内に予め記憶されたソフトウェアプログラムによって動作する。
【００２２】
そして、このワイヤーハーネス設計システムを用いることにより、ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データＡ（図８等を参照）を表示装置１１に表示された仮想３次元空間内に表示してワイヤーハーネスの仮想組立（車体への仮想配索も含む）、およびワイヤーハーネスおよびその組立図板の設計を行うことできるようになっている。
【００２３】
ワイヤーハーネス設計システムを用いて作成されたハーネス設計データＡおよび組立図板の３次元的な設計データである図板設計データＤ（図８等を参照）は、記憶装置１５内に一旦保存される。図板設計データＤには、組立図板上でワイヤーハーネスを保持するために図板上に設けられる補助治具に対応する補助治具データＥ１，Ｅ２，Ｅ３，・・・（これらを総称する場合には符号「Ｅ」を用いる）（図８等を参照）も含まれている。
【００２４】
ここで、ハーネス設計データＡの作成方法とその内容について簡単に説明する。ハーネス設計データＡとは、２次元平面状の図板上で製造する際の２次元的な電子データ（２次元電子データ）を３次元座標表示した電子データを言う。
【００２５】
まず、ハーネス設計データＡの作成に当たっては、上記の２次元電子データに基づいて、ワイヤーハーネスの分岐から分岐までの長さ寸法やコネクタ取付の位置等の各サイズをワイヤーハーネス設計システム上で設計した上で、実際に図板上でワイヤーハーネスを製造することを念頭に置いた当該ワイヤーハーネスの２次元図面（製図）をＣＡＤ等の設計支援ソフトウェアプログラムを用いて２次元電子データとして作成する。
【００２６】
次に、コンピュータ本体１６内において、入力された２次元電子データの座標平面（ｘｙ平面）に対して法線方向の座標軸（ｚ軸）を加えて、当該２次元電子データをハーネス設計データＡとして記憶装置１５内に記憶させておく。なお、２次元電子データのコンピュータ本体１６に対する入力方法としては、入力装置１４を用いて手作業で入力してもよいが、他のＣＡＤシステムで作成された３次元電子データを、通信または磁気ディスク等の所定の記録媒体を通じてコンピュータ本体１６に移管するようにしてもよい。
【００２７】
ここで、２次元電子データとして入力される情報としては、図２のように、ワイヤーハーネスを構成する各電線の図板上での形状を特定するための各ノードｎ０１〜ｎ２０の２次元座標情報、各ノードｎ０１〜ｎ２０同士が結線されることを示す電線のリンク情報、ノードｎ０１〜ｎ２０間に結線される電線の径ｒ０１〜ｒ１４等がある。
【００２８】
また、後述のハーネス設計データＡの変形工程に際して、ワイヤーハーネスの各電線の現実的な変形を可能にするため、図３に示すような中心線２１ａを有する電線２１の長さ方向に沿って、図４のように複数の短い長さａの線片（関節）２２に分割し、この線片２２を単位として各電線２１を変形することを考慮して、各線片２２の長さ寸法ａを入力しておく。この長さａとしては約１０ｍｍ程度が望ましい。各線片２２の長さは等しくてもよく、または別々に異なる値として設定も可能とされる。かかる複数の線片２２により長さＬの電線２１が細かく分割される。
【００２９】
さらに、ワイヤーハーネスを構成する複数の電線のそれぞれの重み付けデータを入力しておく（後述）。この重み付けデータは、後述のハーネス設計データＡ変形工程において、各電線の変形のしにくさを意味するパラメータであり、重み付けデータの値が大きな電線ほど、変形の際に移動が困難となり、また電線の湾曲変形についても、重み付けデータの値が大きな電線ほど、変形点のみが変形するのではなく、電線全体に渡って湾曲するようになる。かかる重み付けデータは、各電線の径等の諸因子に応じて曲げ試験等により経験的に求められたデータである。
【００３０】
また、このようなハーネス設計データＡの作成に伴って、そのハーネス設計データＡに対応するワイヤーハーネスの組立を行うための組立図板の設計も、ワイヤーハーネス設計システムを用いて行われる。
【００３１】
ここで、一般的なハーネス設計データＡによる形状表現では、例えば個々の電線２１または複数の電線の集合体（電線束）の各線片２２を表現する場合、図３および図４のように円柱形状を用いて表現することとなる。
【００３２】
具体的には、図５に示すように、長さａの線片２２のデータに対し、円柱の中心を通る方向で且つ長さを有するベクトルＳを定義する。ベクトルＳは、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなる３次元空間内の方向情報および長さ情報と、連続される他の線片２２との間の捻れ角（線軸を中心とした回転角）θによる基準点からの回転角情報を特定することで、唯一の絶対位置と捻れ度合いを特定設定できる。
【００３３】
個々の独立な線片２２のデータは、互いに連続的に接続（連続接続）されたものとして表示される。ここで、連続接続の方法としては、図６のように、線片２２ａと線片２２ｂを接続させる場合に、お互いの中心軸２３ａ，２３ｂの端点座標を一致させるようにする。
【００３４】
このように作成されたハーネス設計データＡは、マウス１３等の入力装置１４を用いて仮想３次元空間内において３次元的に変形可能となっており、この特性を利用して、ハーネス設計データＡを仮想３次元空間内において３次元的に変形することにより、ワイヤーハーネスの車体への布線作業（取付作業）を仮想的に行うことができるようになっている。
【００３５】
このワイヤーハーネス設計システムでは、設計者の意志通りに柔軟性ある特性表現を可能とするため、次のような処理を行う。
【００３６】
コンピュータ本体１６内での各線片２２の認識は、上述した通り、３次元空間内でのベクトルＳ（ｘ，ｙ，ｚ，θ）というベクトル変数で行う。なお、変数θは、図７のように、互いに連続した線片２２ａ，２２ｂ同士の間で生じる捻れ角を意味している。なお、図７では、簡便のため、ｚ軸を省略してｘ，ｙ平面上で図示しているが、ｚ軸を加えた３次元座標でも同様であることはいうまでもない。
【００３７】
例えば図７において、５個の線片２２のベクトルＳが次の値を持っているとする。
【００３８】
ベクトルＳ１＝（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ、θ）
ベクトルＳ２＝（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ、θ）
ベクトルＳ３＝（Ｘ３、Ｙ２、Ｚ、θ）
ベクトルＳ４＝（Ｘ４、Ｙ１、Ｚ、θ）
ベクトルＳ５＝（Ｘ５、０、Ｚ、θ）
このようにベクトル設定を行っておき、各線片２２の端点をマウス１３等の入力装置１４で指定した状態で、マウス１３のドラッグと称される特別な操作により、当該線片２２の端点を３次元空間内で移動させる。
【００３９】
この場合においても、例えば図６のような線片２２ａ，２２ｂ同士の接続点２４では、両側の一対の線片２２ａ，２２ｂが連続した状態が保持されるため、各線片２２の端点の位置移動処理を行うと、その連続接続の結果は、ワイヤーハーネスの湾曲を表現することになる。即ち、互いに連続した線片２２同士は、一方にテンションが掛けられた場合に他方が引きずられるように移動するようになっており、そのときの他方の線片の移動ベクトルは、一方の線片との連続接続点の変動ベクトルに依存するよう、経験則に基づいて所定の演算式により設定される。かかる処理により、ワイヤーハーネスは全ての電線の連続性の情報を失わずに変形処理することが可能となる。
【００４０】
ただし、例えば図７中の点（Ｘ５，０）の位置をマウス１３等の入力装置１４で移動変更する場合、これに伴う他の接続点への影響の度合いは各々異なることになる。即ち、マウス１３等の入力装置１４で移動させた点に近い他の接続点に対する移動量の方が、遠い他の接続点の移動量よりも大きくなる。ここで、各接続点の位置変更後の値が次のようになるとする。
【００４１】
ベクトルＳ１＝（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ、θ１）
ベクトルＳ２＝（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ、θ２）
ベクトルＳ３＝（Ｘ３、Ｙ２、Ｚ、θ３）
ベクトルＳ４＝（Ｘ４、Ｙ１、Ｚ、θ４）
ベクトルＳ５＝（Ｘ５、０、Ｚ、θ５）
この場合、θ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５となる。これにより、ワイヤーハーネスの湾曲形状を、絶対座標と相対的な捻れ度合いの両方について表現可能となるとともに、撓み等の他の柔軟性ある表現も自由に行うことができる。なお、θ１〜θ５までの関係式については、曲げ試験等による経験則等に基づいて事前に設定されており、ワイヤーハーネス設計システムの動作を規律するソフトウェアプログラムとして予め定義されている。
【００４２】
また、ワイヤーハーネスにおいて、異なる電線同士の影響については、各電線の変形のしにくさを意味する重み付けのパラメータを考慮する。即ち、所定の演算式を用いて、重み付けデータの値が大きな電線ほど、変形の際に移動量を少なくし、また電線の湾曲変形についても、重み付けデータの値が大きな電線ほど、変形点のみが変形するのではなく、電線全体に渡って緩やかに湾曲するようにする。
【００４３】
＜本実施形態の特徴部の説明＞
本実施形態に係るワイヤーハーネス設計方法では、ワイヤーハーネスへの付属部品（プロテクタおよび外装チューブ等の外装部品、および電気接続箱等の電気接続手段等）の付設を、ハーネス設計データＡおよび付属部品の付属部品データＦを用いて仮想３次元空間内で仮想的に行うようになっており、実際にワイヤーハーネスを作成する前の状態でハーネスおよび付属部品の設計内容および付設作業工程等の検討が行えるようになっている。
【００４４】
まず、準備工程として、ワイヤーハーネス設計システムを用いて上述のようにして例えば図８に示すようなハーネス設計データＡを作成する、あるいは他のシステムで作成されたハーネス設計データＡをワイヤーハーネス設計システム内に取り込む必要がある。また、ワイヤーハーネスに設けられる付属部品の３次元的な設計データである付属部品データＦ（図９等参照）をワイヤーハーネス設計システムを用いて作成する、あるいはその付属部品データＦをワイヤーハーネス設計システムに取り込む必要がある。ここでは、まずプロテクタの仮想付設工程について説明する。なお、図８中において、符号Ｃ１〜Ｃ５はコネクタの３次元的な設計データであるコネクタデータを示している。
【００４５】
図１０は、プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程の工程図である。まず、図１０のステップＳ１にて、入力装置１４を介してコンピュータ本体１６に指示入力を行うことにより、図１１に示すように、コンピュータ本体１６に、表示装置１１の仮想３次元空間内において、図板設計データＤ上に設置されたハーネス設計データＡおよびプロテクタの付属部品データＦ１を表示させ、プロテクタ付設の障害となるハーネス設計データＡの部分を移動させるべくコネクタデータＣ３を補助治具データＥ５から外し、コネクタデータＣ３をプロテクタ取り付け部分から遠ざかる方向（図１１上において左側）に移動させる。ここで、仮想３次元空間内におけるハーネス設計データＡの一部部分および全体の移動、ハーネス設計データＡの３次元的な変形、および付属部品データＦ１の移動は、マウス１３を用いたドラッグ操作等により行われる。
【００４６】
続くステップＳ２では、入力装置１４を介して指示入力を行い、図１１の矢印３１に示すように付属部品データＦ１をハーネス設計データＡに近接する方向に移動させ、図１２に示すように、付属部品データＦ１をハーネス設計データＡの取り付け位置にセットする。
【００４７】
続くステップＳ３で、入力装置１４を介して指示入力を行い、図１２に示すようにコネクタデータＣ３，Ｃ５を補助治具データＥ７，Ｅ８から外す。
【００４８】
続くステップＳ４で、入力装置１４を介して指示入力を行い、ハーネス設計データＡのプロテクタ取り付け部等の電線経路を３次元的に変形させ、図１３および図１４に示すようにハーネス設計データＡのプロテクタ取り付け部を付属部品データＦ１の電線収容部（ここで溝状の収容凹部）３３内に収容する。このとき、図１４に示すように電線の中心線が付属部品データＦ１の中心線３５に重なるようにハーネス設計データＡの収容が行われる。
【００４９】
続くステップＳ５で、入力装置１４を介して指示入力を行い、図１５に示すように付属部品データＦ１のカバー３７を閉じる。
【００５０】
続くステップＳ６で、入力装置１４を介して指示入力を行うことによってプロテクタ等の固定のための仮想的なテープ巻き処理を行う。この仮想的なテープ巻き処理は、テープロールの３次元形状を示すテープロールデータ３９（図１６参照）を予め作成しておき、そのテープロールデータ３９を、図１６に示すように仮想３次元空間内に表示させて、テープ巻きを行う部分の周り（ここではプロテクタ取り付け部の両端部の周り）で、矢印４１で示すように周回させることにより行われ、これによって、テープ巻き処理の工程に不都合がないか（例えばテープロールの周回時に他の障害物との接触はないか等）が検討される。この仮想的なテープ巻き処理に伴って、ハーネス設計データＡのプロテクタ取り付け部の両端部にテープ巻き部に対応するテープ巻き部データ４３が付与され、これによってプロテクタの仮想付設工程が終了する。
【００５１】
このようなプロテクタの仮想付設工程により、ワイヤーハーネスおよびプロテクタの設計内容の検討、およびプロテクタの付設作業工程等の検討を行うことができる。また、この仮想付設工程の結果、プロテクタの付属部品データＦ１に収容されるべきハーネス設計データＡの被収容部分が付属部品データＦ１に収容されずに付属部品データＦ１からはみ出した場合等には、そのはみ出した被収容部分にマーク等を付して、設計内容の再検討の際に用いるようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、上記のように付属部品データＦ１をハーネス設計データＡに付設する際の付設過程において生じる各場面形態の異なる複数のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１をその各場面ごとに記憶装置１５に記憶させておき、その各場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１を表示装置１１を介して再生出力させるようになっている。再生出力は、入力装置１４を介した指示入力に応答して行われる。再生出力の際には、記憶されている各場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１が、付属部品データＦ１の付設過程に従った順序で順番に仮想３次元空間内に切り替え表示される。
【００５３】
どの場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１を記憶させるかは、入力装置１４を介した指示入力により設計者によって決定される。例えば、図１１ないし図１６に示す場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１が記憶される。また、各場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１の再生出力の際の表示切り替えタイミングは、入力装置１４を介した指示入力により設定変更可能となっている。
【００５４】
また、本実施形態では、上記のプロテクタの仮想付設工程において、仮想３次元空間内における付属部品データＦ１等と、付属部品データＦ１等の付設の障害となり得る予め登録した構造物データ（例えば補助治具データＥ等）との干渉をコンピュータ本体１６に検知させ、干渉を検知した場合にはコンピュータ本体１６に報知出力を行わせるようになっている。仮想３次元空間内に存在するいずれの存在物同士の干渉を自動検知させるかは、入力装置１４を介した指示入力により設定可能となっている。ここでは、例えばプロテクタの付属部品データＦ１と補助治具データＥとの干渉、およびテープロールデータ３９と補助治具データＥとの干渉をコンピュータ本体１６に検知させて報知させるようになっている。
【００５５】
干渉が検知された際の報知出力は、例えば表示装置１１を介した表示出力により、あるいは図示しないスピーカを介した音による出力により行われる。表示出力の具体例としては、干渉発生時に表示装置１１の表示状態を変化させる方法（例えば画面の少なくとも一部の表示色を一時的に変化させる等）、あるいは干渉発生を示すメッセージ文を表示させる方法などが考えられる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、入力装置１４を介したコンピュータ本体１６への指示入力により、コンピュータ本体１６に、ハーネス設計データＡに対して仮想３次元空間内において位置固定された１または複数の拘束点を設定させることが可能となっている。例えば、図１７に示される車両に配索された形態のハーネス設計データＡの場合では、車体側に固定または接続される点（例えば、コネクタデータＣ１〜Ｃ５やクランプによる固定部等）が拘束点として設定される。
【００５７】
そして、入力装置１４を介したコンピュータ本体１６への指示入力により仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡの一部分（例えば図１７中の部分５１）が仮想３次元空間内におけるその一部分（５１）と拘束点（例えばコネクタＣ４）との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動（例えば図１７の矢印５２で示す方向に移動）された場合に、コンピュータ本体１６に、図１８に示すようにその一部分（５１）と拘束点（Ｃ４）との間の電線経路中に寸断箇所５３を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示（ここでは寸断箇所の電線経路に対応して仮想線を表示させる）を表示装置１１を介して行わせるようになっている。
【００５８】
また、入力装置１４を介したコンピュータ本体１６への指示入力により仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡの拘束点間（例えばコネクタＣ１とコネクタＣ４との間）における電線経路の線長さが仮想３次元空間内におけるその両拘束点間の距離以下になるように変更された場合にも、同様に、コンピュータ本体１６に、その両拘束点間の電線経路中に寸断箇所（５３）を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示を表示装置１１を介して行わせるようになっている。
【００５９】
さらに、上記記載ではプロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程について説明したが、本実施形態に係るワイヤーハーネス設計方法を他の付属部品の仮想付設工程に適用してもよい。例えば、ワイヤーハーネスと電気接続箱との接続をシミュレーションするようにしてもよい。この場合には、電気接続箱の３次元的な設計データである付属部品データＦ２（図１９参照）を予め作成して記憶装置１５に記憶させておく必要がある。そして、シミュレーションの際に、入力装置１４を介した指示入力により、コンピュータ本体１６にその付属部品データＦ２を記憶装置１５から読み込ませて、付属部品データＦ２とハーネス設計データＡとを表示装置１１の仮想３次元空間内に表示させ、付属部品データＦ２とハーネス設計データＡとの接続を行う。
【００６０】
その接続は、例えば図１９に示すように、仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡと付属部品データＦ２とを接続可能な所定位置に位置させ、ハーネス設計データＡの各コネクタデータ（ここではコネクタデータＣ１１〜Ｃ１６）をマウス１３によりドラッグして順次移動させて付属部品データＦ２の対応する各接続部Ｇ１〜Ｇ６に挿入接続することにより行われる。
【００６１】
以上のように、本実施形態によれば、ワイヤーハーネスのハーネス設計データおよび付属部品（プロテクタおよび外装チューブ等の外装部品、および電気接続箱等の電気接続手段等）の付属部品データＦを用いて、仮想３次元空間内において付属部品のワイヤーハーネスへの付設工程をワイヤーハーネス設計システム上で仮想的にシミュレーションすることができ、そのシミュレーションの結果をワイヤーハーネスの設計内容等に即座に反映させることができ、その結果、ワイヤーハーネスの設計作業等の一層の効率化が図れる。
【００６２】
また、仮想３次元空間内において付属部品データＦをハーネス設計データＡに付設する際の付設過程において生じる各場面の形態の異なる複数のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦが、付設過程に従った順序で表示装置１１に順次表示されるようになっていため、この順番に切り替え表示される付設過程の各段階のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦにより付属部品のワイヤーハーネスへの付設作業の検証やデモンストレーションを行うことができる。
【００６３】
さらに、仮想３次元空間内において付属部品データＦをハーネス設計データＡに付設する際に、付属部品データＡが障害物である構造物データ（補助治具データＥ等）と干渉した際には、その干渉がワイヤーハーネス設計システムにより自動的に検知されて報知出力されるため、付属部品をワイヤーハーネスに実際に付設する際に障害となる障害物等をシミュレーションにより容易に発見して事前に対応を図ることができる。
【００６４】
また、仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡの一部分を、仮想３次元空間内におけるその一部分とハーネス設計データの拘束点との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動させた場合に、その一部分と拘束点との間の電線経路中に生じた線長さ不足による寸断箇所が画像表示により報知されるようになっているため、ハーネス設計データＡ内の線長さ不足のポイントを容易に認識することができる。
【００６５】
さらに、仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡの拘束点間における電線経路の線長さをその仮想３次元空間内おける拘束点間の距離以下になるように変更した場合に、その拘束点間の電線経路中に生じた線長さ不足による寸断箇所が画像表示により報知されるようになっているため、ハーネス設計データＡ内の線長さ不足のポイントを容易に認識することができる。
【００６６】
また、ハーネス設計データＡの電線経路を示す本体部分が、複数の線片（関節）２２を電線経路に沿って繋ぎ合わせて構成されているため、電線の曲げ形状や曲げ特性をリアルに表現することができる。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項５に記載の発明によれば、ワイヤーハーネスのハーネス設計データおよび付属部品の付属部品データを用いて、仮想３次元空間内において付属部品のワイヤーハーネスへの付設工程をコンピュータ上で仮想的にシミュレーションすることができ、そのシミュレーションの結果をワイヤーハーネスの設計内容に即座に反映させることができ、その結果、ワイヤーハーネスの設計作業等の一層の効率化が図れる。
【００６８】
また、付属部品データが外装部品データを含む場合は、外装部品のワイヤーハーネスへの付設工程をコンピュータ上で容易にシミュレーションすることができる。
【００６９】
さらに、付属部品データが電気接続手段データを含む場合は、電気接続手段のワイヤーハーネスへの付設工程をコンピュータ上で容易にシミュレーションすることができる。
【００７０】
請求項２に記載の発明によれば、仮想３次元空間内において付属部品データをハーネス設計データに付設する際の付設過程において生じる形態の異なる複数のハーネス設計データおよび付属部品データが、付設過程に従った順序で表示手段に順次表示されるようになっていため、この順番に切り替え表示される付設過程の各段階のハーネス設計データおよび付属部品データにより付属部品のワイヤーハーネスへの付設作業の検証やデモンストレーションを行うことができる。
【００７１】
請求項３に記載の発明によれば、仮想３次元空間内において付属部品データをハーネス設計データに付設する際に、付属部品データが障害物である構造物データと干渉した際には、その干渉が制御手段により自動的に検知されて報知出力されるため、付属部品をワイヤーハーネスに実際に付設する際に障害となる障害物等をシミュレーションにより容易に発見して事前に対応を図ることができる。
【００７２】
請求項４に記載の発明によれば、仮想３次元空間内においてハーネス設計データの一部分を、仮想３次元空間内におけるその一部分とハーネス設計データの拘束点との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動させた場合に、その一部分と拘束点との間の電線経路中に生じた線長さ不足による寸断箇所が画像表示により報知されるようになっているため、ハーネス設計データ内の線長さ不足のポイントを容易に認識することができる。
【００７３】
請求項５に記載の発明によれば、仮想３次元空間内においてハーネス設計データの拘束点間における電線経路の線長さをその仮想３次元空間内おける拘束点間の距離以下になるように変更した場合に、その拘束点間の電線経路中に生じた線長さ不足による寸断箇所が画像表示により報知されるようになっているため、ハーネス設計データ内の線長さ不足のポイントを容易に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネス設計システムのブロック図である。
【図２】 ２次元データの画像を示す図である。
【図３】 ３次元空間内での電線のモデルを示す図である。
【図４】 電線を複数の線片に分割した状態を示す図である。
【図５】 線片のベクトル情報を示す図である。
【図６】 線片が連続接続している状態を示す図である。
【図７】 電線を湾曲変更した状態を示す図である。
【図８】 平面的に展開された表示形態のハーネス設計データを示す図である。
【図９】 プロテクタの付属部品データを示す図である。
【図１０】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程の工程図である。
【図１１】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１２】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１３】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１４】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１５】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１６】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１７】 車両に配索された形態のハーネス設計データを示す図である。
【図１８】 車両に配索された形態のハーネス設計データを示す図である。
【図１９】 ワイヤーハーネスと電気接続箱との仮想接続工程を示す図である。
【図２０】 図板上でワイヤーハーネスを製作する動作を示す図である。
【図２１】 ワイヤーハーネスを布線対象に３次元的に配策した状態を仮想的に示す図である。
【符号の説明】
１１ 表示装置
１４ 入力装置
１５ 記憶装置
１６ コンピュータ本体
Ａ ハーネス設計データ
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２ 付属部品データ
Ｄ 図板設計データ
Ｅ１〜Ｅ８ 補助治具データ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データをコンピュータの表示手段に表示された仮想３次元空間内に表示してワイヤーハーネスの設計を行うワイヤーハーネス設計システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車や電化製品内の電気配線としてワイヤーハーネスが使用される。このワイヤーハーネスを製造するに当たっては、まず自動車や電化製品と言った布線対象について、当該布線対象内の各種部品の取付位置等に基づいて、ワイヤーハーネスの３次元的な配線設計を行った後、その３次元的な配線設計結果に基づいて、２次元としての設計用紙にワイヤーハーネスの製図を設計する。そして、この製図に描かれたワイヤーハーネスの設計に従って、図２０に示したような図板１上に複数の支持治具２を取り付け、この支持治具２で複数の電線を束ねながら支持し、樹脂テープで巻締めるなどしてワイヤーハーネス３を制作する。
【０００３】
このように作成されるワイヤーハーネス３に対して、従来、その制作図面での設計に対する完成度評価を行う場合、対象製品並びにワイヤーハーネスの２次元図面をＣＡＤ等の設計支援システムで作成・出力し、その図面を設計者がチェックして、問題点を摘出する方法がある。
【０００４】
その他、ワイヤーハーネス３の試作品を製作し、その試作品を、図２１のような自動車や電化製品等の布線対象４に実際に配策してみて、ワイヤーハーネス試作品３の布線対象４に対する適正を検討することで、ワイヤーハーネスの設計が適正であるか否かを検討する方法もあった。
【０００５】
なお、図２０および図２１中の符号５は各種部品に接続するためのコネクタを示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
設計者が図面を見て問題点の評価を行う方法では、設計者の熟練度によって評価基準が異なり、統一的な評価基準を作成しにくいという問題がある。
【０００７】
これに対して、実際に試作品３を制作し、その試作品３を布線対象４に布線する方法は、３次元的な問題点の摘出を満足に行うことができる点で有利である。
【０００８】
しかしながら、一般に、ワイヤーハーネスの組み立て（アセンブリ）工程は、ほとんど手作業に依存しており、したがって試作品の制作作業も人的資源集約型の作業を要求されるため、多大な労力が必要になるとともに、費やす時間も膨大なものとなる。
【０００９】
そして、試作品が布線対象に取り付けられた際に、寸法不足や取付角度に無理な負荷がかかるなどの何らかの問題が発生した場合には、ワイヤーハーネスの設計および試作品の製作を何度もやり直さなければならない。したがって、製図に設計されたワイヤーハーネスの布線状態の適否についての検討（布線検討）に際しては、極めて多大な手間および時間がかかり、その結果、設計完成に至るまでの開発期間が長期化するという問題があった。
【００１０】
そこで、本願出願人等は、特願２００１−１７８９８０および特願２００１−２０８２３３にて、効率の良い設計作業等を行い得るハーネス設計方法およびそれに関連する技術を提案している。
【００１１】
本発明の目的は、上記の出願に係る技術に関連し、設計作業等の一層の効率化が図れるワイヤーハーネス設計システムを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段は、ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データをコンピュータの表示手段に表示された仮想３次元空間内に表示してワイヤーハーネスの設計を行うワイヤーハーネス設計システムであって、入力を受け付ける入力手段と、ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データと、ワイヤーハーネスに付設される付属部品の３次元的な設計データである付属部品データとを保存する記憶手段と、表示手段と、前記入力手段を介して指示入力することにより、前記表示手段に表示された前記仮想３次元空間内に前記ハーネス設計データと前記付属部品データとを表示させ、前記仮想３次元空間内において少なくともその両者の位置関係を変化させることにより、前記付属部品データを前記ハーネス設計データに付設する制御手段とを備え、前記付属部品データは、前記ワイヤーハーネスに装着されるプロテクタ及び／または外装チューブを含む外装部品の３次元的な設計データである外装部品データ、及び／または電気接続箱を含む電気接続手段の３次元的な設計データである電気接続手段データを含み、前記制御手段が、前記入力手段を介して指示入力することにより、前記仮想３次元空間内において前記ハーネス設計データと前記外装部品データ及び／または前記電気接続手段データとの位置関係を変化させるとともに、前記ハーネス設計データの少なくとも一部の区間の経路形状を変化させることにより、前記外装部品データ及び／または前記電気接続手段データを前記ハーネス設計データに付設することを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記記憶手段が、前記付属部品データを前記ハーネス設計データに付設する際の付設過程において生じる形態の異なる複数のハーネス設計データおよび付属部品データを記憶し、前記制御手段が、前記記憶手段に記憶されている前記複数のハーネス設計データおよび付属部品データを、前記付設過程に従った順序で前記表示手段を介して順次表示させるのがよい。
【００１６】
また、好ましくは、前記制御手段が、前記仮想３次元空間内における前記付属部品データと、前記付属部品データの付設の障害となり得る予め登録した構造物データとの干渉を検知し、前記干渉を検知した場合に報知するのがよい。
【００１７】
さらに、好ましくは、前記ハーネス設計データは、前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において位置固定された拘束点が設定可能であり、前記制御手段が、前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において前記ハーネス設計データの一部分が前記仮想３次元空間内におけるその一部分と前記拘束点との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動された場合に、前記一部分と前記拘束点との間の電線経路中に寸断箇所を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示を前記表示手段を介して行わせるのがよい。
【００１８】
また、好ましくは、前記ハーネス設計データは、前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において位置固定された複数の拘束点が設定可能であり、前記制御手段が、前記入力手段を介した指示入力により前記ハーネス設計データの前記拘束点間における電線経路の線長さが前記仮想３次元空間内における前記拘束点間の距離以下になるように変更された場合に、前記拘束点間の電線経路中に寸断箇所を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示を前記表示手段を介して行わせるのがよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
＜前提となる技術構成の説明＞
図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネス設計システムのブロック図である。このワイヤーハーネス設計システムは、ハードウェア資源として、図１のように、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置（表示手段）１１、キーボード１２およびマウス１３等の入力装置（入力手段）１４、ハードディスクドライブ等の記憶装置（記憶手段）１５、およびＣＰＵ並びに主メモリ等を備えるコンピュータ本体（制御手段）１６とを備える。記憶装置１５には、入力装置１４からの入力操作に基づいて、記憶装置１５内の各種データを使用してコンピュータ本体１６のＣＰＵが演算処理する際の処理手順を規定したソフトウェアプログラムが格納されている。
【００２０】
なお、図示は省略しているが、データを入力するデータ入力手段としては、上記入力装置１４の他、例えば磁気ディスク等の記録媒体を読み込む媒体読み込み装置や、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等の通信経路を介在させて通信によりデータ受信を行う通信装置等も含まれる。
【００２１】
このように構成されるワイヤーハーネス設計システムは、記憶装置１５内に予め記憶されたソフトウェアプログラムによって動作する。
【００２２】
そして、このワイヤーハーネス設計システムを用いることにより、ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データＡ（図８等を参照）を表示装置１１に表示された仮想３次元空間内に表示してワイヤーハーネスの仮想組立（車体への仮想配索も含む）、およびワイヤーハーネスおよびその組立図板の設計を行うことできるようになっている。
【００２３】
ワイヤーハーネス設計システムを用いて作成されたハーネス設計データＡおよび組立図板の３次元的な設計データである図板設計データＤ（図８等を参照）は、記憶装置１５内に一旦保存される。図板設計データＤには、組立図板上でワイヤーハーネスを保持するために図板上に設けられる補助治具に対応する補助治具データＥ１，Ｅ２，Ｅ３，・・・（これらを総称する場合には符号「Ｅ」を用いる）（図８等を参照）も含まれている。
【００２４】
ここで、ハーネス設計データＡの作成方法とその内容について簡単に説明する。ハーネス設計データＡとは、２次元平面状の図板上で製造する際の２次元的な電子データ（２次元電子データ）を３次元座標表示した電子データを言う。
【００２５】
まず、ハーネス設計データＡの作成に当たっては、上記の２次元電子データに基づいて、ワイヤーハーネスの分岐から分岐までの長さ寸法やコネクタ取付の位置等の各サイズをワイヤーハーネス設計システム上で設計した上で、実際に図板上でワイヤーハーネスを製造することを念頭に置いた当該ワイヤーハーネスの２次元図面（製図）をＣＡＤ等の設計支援ソフトウェアプログラムを用いて２次元電子データとして作成する。
【００２６】
次に、コンピュータ本体１６内において、入力された２次元電子データの座標平面（ｘｙ平面）に対して法線方向の座標軸（ｚ軸）を加えて、当該２次元電子データをハーネス設計データＡとして記憶装置１５内に記憶させておく。なお、２次元電子データのコンピュータ本体１６に対する入力方法としては、入力装置１４を用いて手作業で入力してもよいが、他のＣＡＤシステムで作成された３次元電子データを、通信または磁気ディスク等の所定の記録媒体を通じてコンピュータ本体１６に移管するようにしてもよい。
【００２７】
ここで、２次元電子データとして入力される情報としては、図２のように、ワイヤーハーネスを構成する各電線の図板上での形状を特定するための各ノードｎ０１〜ｎ２０の２次元座標情報、各ノードｎ０１〜ｎ２０同士が結線されることを示す電線のリンク情報、ノードｎ０１〜ｎ２０間に結線される電線の径ｒ０１〜ｒ１４等がある。
【００２８】
また、後述のハーネス設計データＡの変形工程に際して、ワイヤーハーネスの各電線の現実的な変形を可能にするため、図３に示すような中心線２１ａを有する電線２１の長さ方向に沿って、図４のように複数の短い長さａの線片（関節）２２に分割し、この線片２２を単位として各電線２１を変形することを考慮して、各線片２２の長さ寸法ａを入力しておく。この長さａとしては約１０ｍｍ程度が望ましい。各線片２２の長さは等しくてもよく、または別々に異なる値として設定も可能とされる。かかる複数の線片２２により長さＬの電線２１が細かく分割される。
【００２９】
さらに、ワイヤーハーネスを構成する複数の電線のそれぞれの重み付けデータを入力しておく（後述）。この重み付けデータは、後述のハーネス設計データＡ変形工程において、各電線の変形のしにくさを意味するパラメータであり、重み付けデータの値が大きな電線ほど、変形の際に移動が困難となり、また電線の湾曲変形についても、重み付けデータの値が大きな電線ほど、変形点のみが変形するのではなく、電線全体に渡って湾曲するようになる。かかる重み付けデータは、各電線の径等の諸因子に応じて曲げ試験等により経験的に求められたデータである。
【００３０】
また、このようなハーネス設計データＡの作成に伴って、そのハーネス設計データＡに対応するワイヤーハーネスの組立を行うための組立図板の設計も、ワイヤーハーネス設計システムを用いて行われる。
【００３１】
ここで、一般的なハーネス設計データＡによる形状表現では、例えば個々の電線２１または複数の電線の集合体（電線束）の各線片２２を表現する場合、図３および図４のように円柱形状を用いて表現することとなる。
【００３２】
具体的には、図５に示すように、長さａの線片２２のデータに対し、円柱の中心を通る方向で且つ長さを有するベクトルＳを定義する。ベクトルＳは、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸からなる３次元空間内の方向情報および長さ情報と、連続される他の線片２２との間の捻れ角（線軸を中心とした回転角）θによる基準点からの回転角情報を特定することで、唯一の絶対位置と捻れ度合いを特定設定できる。
【００３３】
個々の独立な線片２２のデータは、互いに連続的に接続（連続接続）されたものとして表示される。ここで、連続接続の方法としては、図６のように、線片２２ａと線片２２ｂを接続させる場合に、お互いの中心軸２３ａ，２３ｂの端点座標を一致させるようにする。
【００３４】
このように作成されたハーネス設計データＡは、マウス１３等の入力装置１４を用いて仮想３次元空間内において３次元的に変形可能となっており、この特性を利用して、ハーネス設計データＡを仮想３次元空間内において３次元的に変形することにより、ワイヤーハーネスの車体への布線作業（取付作業）を仮想的に行うことができるようになっている。
【００３５】
このワイヤーハーネス設計システムでは、設計者の意志通りに柔軟性ある特性表現を可能とするため、次のような処理を行う。
【００３６】
コンピュータ本体１６内での各線片２２の認識は、上述した通り、３次元空間内でのベクトルＳ（ｘ，ｙ，ｚ，θ）というベクトル変数で行う。なお、変数θは、図７のように、互いに連続した線片２２ａ，２２ｂ同士の間で生じる捻れ角を意味している。なお、図７では、簡便のため、ｚ軸を省略してｘ，ｙ平面上で図示しているが、ｚ軸を加えた３次元座標でも同様であることはいうまでもない。
【００３７】
例えば図７において、５個の線片２２のベクトルＳが次の値を持っているとする。
【００３８】
ベクトルＳ１＝（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ、θ）
ベクトルＳ２＝（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ、θ）
ベクトルＳ３＝（Ｘ３、Ｙ２、Ｚ、θ）
ベクトルＳ４＝（Ｘ４、Ｙ１、Ｚ、θ）
ベクトルＳ５＝（Ｘ５、０、Ｚ、θ）
このようにベクトル設定を行っておき、各線片２２の端点をマウス１３等の入力装置１４で指定した状態で、マウス１３のドラッグと称される特別な操作により、当該線片２２の端点を３次元空間内で移動させる。
【００３９】
この場合においても、例えば図６のような線片２２ａ，２２ｂ同士の接続点２４では、両側の一対の線片２２ａ，２２ｂが連続した状態が保持されるため、各線片２２の端点の位置移動処理を行うと、その連続接続の結果は、ワイヤーハーネスの湾曲を表現することになる。即ち、互いに連続した線片２２同士は、一方にテンションが掛けられた場合に他方が引きずられるように移動するようになっており、そのときの他方の線片の移動ベクトルは、一方の線片との連続接続点の変動ベクトルに依存するよう、経験則に基づいて所定の演算式により設定される。かかる処理により、ワイヤーハーネスは全ての電線の連続性の情報を失わずに変形処理することが可能となる。
【００４０】
ただし、例えば図７中の点（Ｘ５，０）の位置をマウス１３等の入力装置１４で移動変更する場合、これに伴う他の接続点への影響の度合いは各々異なることになる。即ち、マウス１３等の入力装置１４で移動させた点に近い他の接続点に対する移動量の方が、遠い他の接続点の移動量よりも大きくなる。ここで、各接続点の位置変更後の値が次のようになるとする。
【００４１】
ベクトルＳ１＝（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ、θ１）
ベクトルＳ２＝（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ、θ２）
ベクトルＳ３＝（Ｘ３、Ｙ２、Ｚ、θ３）
ベクトルＳ４＝（Ｘ４、Ｙ１、Ｚ、θ４）
ベクトルＳ５＝（Ｘ５、０、Ｚ、θ５）
この場合、θ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５となる。これにより、ワイヤーハーネスの湾曲形状を、絶対座標と相対的な捻れ度合いの両方について表現可能となるとともに、撓み等の他の柔軟性ある表現も自由に行うことができる。なお、θ１〜θ５までの関係式については、曲げ試験等による経験則等に基づいて事前に設定されており、ワイヤーハーネス設計システムの動作を規律するソフトウェアプログラムとして予め定義されている。
【００４２】
また、ワイヤーハーネスにおいて、異なる電線同士の影響については、各電線の変形のしにくさを意味する重み付けのパラメータを考慮する。即ち、所定の演算式を用いて、重み付けデータの値が大きな電線ほど、変形の際に移動量を少なくし、また電線の湾曲変形についても、重み付けデータの値が大きな電線ほど、変形点のみが変形するのではなく、電線全体に渡って緩やかに湾曲するようにする。
【００４３】
＜本実施形態の特徴部の説明＞
本実施形態に係るワイヤーハーネス設計方法では、ワイヤーハーネスへの付属部品（プロテクタおよび外装チューブ等の外装部品、および電気接続箱等の電気接続手段等）の付設を、ハーネス設計データＡおよび付属部品の付属部品データＦを用いて仮想３次元空間内で仮想的に行うようになっており、実際にワイヤーハーネスを作成する前の状態でハーネスおよび付属部品の設計内容および付設作業工程等の検討が行えるようになっている。
【００４４】
まず、準備工程として、ワイヤーハーネス設計システムを用いて上述のようにして例えば図８に示すようなハーネス設計データＡを作成する、あるいは他のシステムで作成されたハーネス設計データＡをワイヤーハーネス設計システム内に取り込む必要がある。また、ワイヤーハーネスに設けられる付属部品の３次元的な設計データである付属部品データＦ（図９等参照）をワイヤーハーネス設計システムを用いて作成する、あるいはその付属部品データＦをワイヤーハーネス設計システムに取り込む必要がある。ここでは、まずプロテクタの仮想付設工程について説明する。なお、図８中において、符号Ｃ１〜Ｃ５はコネクタの３次元的な設計データであるコネクタデータを示している。
【００４５】
図１０は、プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程の工程図である。まず、図１０のステップＳ１にて、入力装置１４を介してコンピュータ本体１６に指示入力を行うことにより、図１１に示すように、コンピュータ本体１６に、表示装置１１の仮想３次元空間内において、図板設計データＤ上に設置されたハーネス設計データＡおよびプロテクタの付属部品データＦ１を表示させ、プロテクタ付設の障害となるハーネス設計データＡの部分を移動させるべくコネクタデータＣ３を補助治具データＥ５から外し、コネクタデータＣ３をプロテクタ取り付け部分から遠ざかる方向（図１１上において左側）に移動させる。ここで、仮想３次元空間内におけるハーネス設計データＡの一部部分および全体の移動、ハーネス設計データＡの３次元的な変形、および付属部品データＦ１の移動は、マウス１３を用いたドラッグ操作等により行われる。
【００４６】
続くステップＳ２では、入力装置１４を介して指示入力を行い、図１１の矢印３１に示すように付属部品データＦ１をハーネス設計データＡに近接する方向に移動させ、図１２に示すように、付属部品データＦ１をハーネス設計データＡの取り付け位置にセットする。
【００４７】
続くステップＳ３で、入力装置１４を介して指示入力を行い、図１２に示すようにコネクタデータＣ３，Ｃ５を補助治具データＥ７，Ｅ８から外す。
【００４８】
続くステップＳ４で、入力装置１４を介して指示入力を行い、ハーネス設計データＡのプロテクタ取り付け部等の電線経路を３次元的に変形させ、図１３および図１４に示すようにハーネス設計データＡのプロテクタ取り付け部を付属部品データＦ１の電線収容部（ここで溝状の収容凹部）３３内に収容する。このとき、図１４に示すように電線の中心線が付属部品データＦ１の中心線３５に重なるようにハーネス設計データＡの収容が行われる。
【００４９】
続くステップＳ５で、入力装置１４を介して指示入力を行い、図１５に示すように付属部品データＦ１のカバー３７を閉じる。
【００５０】
続くステップＳ６で、入力装置１４を介して指示入力を行うことによってプロテクタ等の固定のための仮想的なテープ巻き処理を行う。この仮想的なテープ巻き処理は、テープロールの３次元形状を示すテープロールデータ３９（図１６参照）を予め作成しておき、そのテープロールデータ３９を、図１６に示すように仮想３次元空間内に表示させて、テープ巻きを行う部分の周り（ここではプロテクタ取り付け部の両端部の周り）で、矢印４１で示すように周回させることにより行われ、これによって、テープ巻き処理の工程に不都合がないか（例えばテープロールの周回時に他の障害物との接触はないか等）が検討される。この仮想的なテープ巻き処理に伴って、ハーネス設計データＡのプロテクタ取り付け部の両端部にテープ巻き部に対応するテープ巻き部データ４３が付与され、これによってプロテクタの仮想付設工程が終了する。
【００５１】
このようなプロテクタの仮想付設工程により、ワイヤーハーネスおよびプロテクタの設計内容の検討、およびプロテクタの付設作業工程等の検討を行うことができる。また、この仮想付設工程の結果、プロテクタの付属部品データＦ１に収容されるべきハーネス設計データＡの被収容部分が付属部品データＦ１に収容されずに付属部品データＦ１からはみ出した場合等には、そのはみ出した被収容部分にマーク等を付して、設計内容の再検討の際に用いるようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態では、上記のように付属部品データＦ１をハーネス設計データＡに付設する際の付設過程において生じる各場面形態の異なる複数のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１をその各場面ごとに記憶装置１５に記憶させておき、その各場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１を表示装置１１を介して再生出力させるようになっている。再生出力は、入力装置１４を介した指示入力に応答して行われる。再生出力の際には、記憶されている各場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１が、付属部品データＦ１の付設過程に従った順序で順番に仮想３次元空間内に切り替え表示される。
【００５３】
どの場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１を記憶させるかは、入力装置１４を介した指示入力により設計者によって決定される。例えば、図１１ないし図１６に示す場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１が記憶される。また、各場面のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦ１の再生出力の際の表示切り替えタイミングは、入力装置１４を介した指示入力により設定変更可能となっている。
【００５４】
また、本実施形態では、上記のプロテクタの仮想付設工程において、仮想３次元空間内における付属部品データＦ１等と、付属部品データＦ１等の付設の障害となり得る予め登録した構造物データ（例えば補助治具データＥ等）との干渉をコンピュータ本体１６に検知させ、干渉を検知した場合にはコンピュータ本体１６に報知出力を行わせるようになっている。仮想３次元空間内に存在するいずれの存在物同士の干渉を自動検知させるかは、入力装置１４を介した指示入力により設定可能となっている。ここでは、例えばプロテクタの付属部品データＦ１と補助治具データＥとの干渉、およびテープロールデータ３９と補助治具データＥとの干渉をコンピュータ本体１６に検知させて報知させるようになっている。
【００５５】
干渉が検知された際の報知出力は、例えば表示装置１１を介した表示出力により、あるいは図示しないスピーカを介した音による出力により行われる。表示出力の具体例としては、干渉発生時に表示装置１１の表示状態を変化させる方法（例えば画面の少なくとも一部の表示色を一時的に変化させる等）、あるいは干渉発生を示すメッセージ文を表示させる方法などが考えられる。
【００５６】
さらに、本実施形態では、入力装置１４を介したコンピュータ本体１６への指示入力により、コンピュータ本体１６に、ハーネス設計データＡに対して仮想３次元空間内において位置固定された１または複数の拘束点を設定させることが可能となっている。例えば、図１７に示される車両に配索された形態のハーネス設計データＡの場合では、車体側に固定または接続される点（例えば、コネクタデータＣ１〜Ｃ５やクランプによる固定部等）が拘束点として設定される。
【００５７】
そして、入力装置１４を介したコンピュータ本体１６への指示入力により仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡの一部分（例えば図１７中の部分５１）が仮想３次元空間内におけるその一部分（５１）と拘束点（例えばコネクタＣ４）との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動（例えば図１７の矢印５２で示す方向に移動）された場合に、コンピュータ本体１６に、図１８に示すようにその一部分（５１）と拘束点（Ｃ４）との間の電線経路中に寸断箇所５３を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示（ここでは寸断箇所の電線経路に対応して仮想線を表示させる）を表示装置１１を介して行わせるようになっている。
【００５８】
また、入力装置１４を介したコンピュータ本体１６への指示入力により仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡの拘束点間（例えばコネクタＣ１とコネクタＣ４との間）における電線経路の線長さが仮想３次元空間内におけるその両拘束点間の距離以下になるように変更された場合にも、同様に、コンピュータ本体１６に、その両拘束点間の電線経路中に寸断箇所（５３）を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示を表示装置１１を介して行わせるようになっている。
【００５９】
さらに、上記記載ではプロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程について説明したが、本実施形態に係るワイヤーハーネス設計方法を他の付属部品の仮想付設工程に適用してもよい。例えば、ワイヤーハーネスと電気接続箱との接続をシミュレーションするようにしてもよい。この場合には、電気接続箱の３次元的な設計データである付属部品データＦ２（図１９参照）を予め作成して記憶装置１５に記憶させておく必要がある。そして、シミュレーションの際に、入力装置１４を介した指示入力により、コンピュータ本体１６にその付属部品データＦ２を記憶装置１５から読み込ませて、付属部品データＦ２とハーネス設計データＡとを表示装置１１の仮想３次元空間内に表示させ、付属部品データＦ２とハーネス設計データＡとの接続を行う。
【００６０】
その接続は、例えば図１９に示すように、仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡと付属部品データＦ２とを接続可能な所定位置に位置させ、ハーネス設計データＡの各コネクタデータ（ここではコネクタデータＣ１１〜Ｃ１６）をマウス１３によりドラッグして順次移動させて付属部品データＦ２の対応する各接続部Ｇ１〜Ｇ６に挿入接続することにより行われる。
【００６１】
以上のように、本実施形態によれば、ワイヤーハーネスのハーネス設計データおよび付属部品（プロテクタおよび外装チューブ等の外装部品、および電気接続箱等の電気接続手段等）の付属部品データＦを用いて、仮想３次元空間内において付属部品のワイヤーハーネスへの付設工程をワイヤーハーネス設計システム上で仮想的にシミュレーションすることができ、そのシミュレーションの結果をワイヤーハーネスの設計内容等に即座に反映させることができ、その結果、ワイヤーハーネスの設計作業等の一層の効率化が図れる。
【００６２】
また、仮想３次元空間内において付属部品データＦをハーネス設計データＡに付設する際の付設過程において生じる各場面の形態の異なる複数のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦが、付設過程に従った順序で表示装置１１に順次表示されるようになっていため、この順番に切り替え表示される付設過程の各段階のハーネス設計データＡおよび付属部品データＦにより付属部品のワイヤーハーネスへの付設作業の検証やデモンストレーションを行うことができる。
【００６３】
さらに、仮想３次元空間内において付属部品データＦをハーネス設計データＡに付設する際に、付属部品データＡが障害物である構造物データ（補助治具データＥ等）と干渉した際には、その干渉がワイヤーハーネス設計システムにより自動的に検知されて報知出力されるため、付属部品をワイヤーハーネスに実際に付設する際に障害となる障害物等をシミュレーションにより容易に発見して事前に対応を図ることができる。
【００６４】
また、仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡの一部分を、仮想３次元空間内におけるその一部分とハーネス設計データの拘束点との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動させた場合に、その一部分と拘束点との間の電線経路中に生じた線長さ不足による寸断箇所が画像表示により報知されるようになっているため、ハーネス設計データＡ内の線長さ不足のポイントを容易に認識することができる。
【００６５】
さらに、仮想３次元空間内においてハーネス設計データＡの拘束点間における電線経路の線長さをその仮想３次元空間内おける拘束点間の距離以下になるように変更した場合に、その拘束点間の電線経路中に生じた線長さ不足による寸断箇所が画像表示により報知されるようになっているため、ハーネス設計データＡ内の線長さ不足のポイントを容易に認識することができる。
【００６６】
また、ハーネス設計データＡの電線経路を示す本体部分が、複数の線片（関節）２２を電線経路に沿って繋ぎ合わせて構成されているため、電線の曲げ形状や曲げ特性をリアルに表現することができる。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項５に記載の発明によれば、ワイヤーハーネスのハーネス設計データおよび付属部品の付属部品データを用いて、仮想３次元空間内において付属部品のワイヤーハーネスへの付設工程をコンピュータ上で仮想的にシミュレーションすることができ、そのシミュレーションの結果をワイヤーハーネスの設計内容に即座に反映させることができ、その結果、ワイヤーハーネスの設計作業等の一層の効率化が図れる。
【００６８】
また、付属部品データが外装部品データを含む場合は、外装部品のワイヤーハーネスへの付設工程をコンピュータ上で容易にシミュレーションすることができる。
【００６９】
さらに、付属部品データが電気接続手段データを含む場合は、電気接続手段のワイヤーハーネスへの付設工程をコンピュータ上で容易にシミュレーションすることができる。
【００７０】
請求項２に記載の発明によれば、仮想３次元空間内において付属部品データをハーネス設計データに付設する際の付設過程において生じる形態の異なる複数のハーネス設計データおよび付属部品データが、付設過程に従った順序で表示手段に順次表示されるようになっていため、この順番に切り替え表示される付設過程の各段階のハーネス設計データおよび付属部品データにより付属部品のワイヤーハーネスへの付設作業の検証やデモンストレーションを行うことができる。
【００７１】
請求項３に記載の発明によれば、仮想３次元空間内において付属部品データをハーネス設計データに付設する際に、付属部品データが障害物である構造物データと干渉した際には、その干渉が制御手段により自動的に検知されて報知出力されるため、付属部品をワイヤーハーネスに実際に付設する際に障害となる障害物等をシミュレーションにより容易に発見して事前に対応を図ることができる。
【００７２】
請求項４に記載の発明によれば、仮想３次元空間内においてハーネス設計データの一部分を、仮想３次元空間内におけるその一部分とハーネス設計データの拘束点との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動させた場合に、その一部分と拘束点との間の電線経路中に生じた線長さ不足による寸断箇所が画像表示により報知されるようになっているため、ハーネス設計データ内の線長さ不足のポイントを容易に認識することができる。
【００７３】
請求項５に記載の発明によれば、仮想３次元空間内においてハーネス設計データの拘束点間における電線経路の線長さをその仮想３次元空間内おける拘束点間の距離以下になるように変更した場合に、その拘束点間の電線経路中に生じた線長さ不足による寸断箇所が画像表示により報知されるようになっているため、ハーネス設計データ内の線長さ不足のポイントを容易に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るワイヤーハーネス設計システムのブロック図である。
【図２】 ２次元データの画像を示す図である。
【図３】 ３次元空間内での電線のモデルを示す図である。
【図４】 電線を複数の線片に分割した状態を示す図である。
【図５】 線片のベクトル情報を示す図である。
【図６】 線片が連続接続している状態を示す図である。
【図７】 電線を湾曲変更した状態を示す図である。
【図８】 平面的に展開された表示形態のハーネス設計データを示す図である。
【図９】 プロテクタの付属部品データを示す図である。
【図１０】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程の工程図である。
【図１１】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１２】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１３】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１４】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１５】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１６】 プロテクタのワイヤーハーネスへの仮想付設工程を示す図である。
【図１７】 車両に配索された形態のハーネス設計データを示す図である。
【図１８】 車両に配索された形態のハーネス設計データを示す図である。
【図１９】 ワイヤーハーネスと電気接続箱との仮想接続工程を示す図である。
【図２０】 図板上でワイヤーハーネスを製作する動作を示す図である。
【図２１】 ワイヤーハーネスを布線対象に３次元的に配策した状態を仮想的に示す図である。
【符号の説明】
１１ 表示装置
１４ 入力装置
１５ 記憶装置
１６ コンピュータ本体
Ａ ハーネス設計データ
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２ 付属部品データ
Ｄ 図板設計データ
Ｅ１〜Ｅ８ 補助治具データ
Claims (5)
- ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データをコンピュータの表示手段に表示された仮想３次元空間内に表示してワイヤーハーネスの設計を行うワイヤーハーネス設計システムであって、
入力を受け付ける入力手段と、
ワイヤーハーネスの３次元的な設計データであるハーネス設計データと、ワイヤーハーネスに付設される付属部品の３次元的な設計データである付属部品データとを保存する記憶手段と、
表示手段と、
前記入力手段を介して指示入力することにより、前記表示手段に表示された前記仮想３次元空間内に前記ハーネス設計データと前記付属部品データとを表示させ、前記仮想３次元空間内において少なくともその両者の位置関係を変化させることにより、前記付属部品データを前記ハーネス設計データに付設する制御手段と
を備え、
前記付属部品データは、
前記ワイヤーハーネスに装着されるプロテクタ及び／または外装チューブを含む外装部品の３次元的な設計データである外装部品データ、及び／または電気接続箱を含む電気接続手段の３次元的な設計データである電気接続手段データを含み、
前記制御手段が、
前記入力手段を介して指示入力することにより、前記仮想３次元空間内において前記ハーネス設計データと前記外装部品データ及び／または前記電気接続手段データとの位置関係を変化させるとともに、前記ハーネス設計データの少なくとも一部の区間の経路形状を変化させることにより、前記外装部品データ及び／または前記電気接続手段データを前記ハーネス設計データに付設することを特徴とするワイヤーハーネス設計システム。 - 前記記憶手段が、
前記付属部品データを前記ハーネス設計データに付設する際の付設過程において生じる形態の異なる複数のハーネス設計データおよび付属部品データを記憶し、
前記制御手段が、
前記記憶手段に記憶されている前記複数のハーネス設計データおよび付属部品データを、前記付設過程に従った順序で前記表示手段を介して順次表示させることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーハーネス設計システム。 - 前記制御手段が、
前記仮想３次元空間内における前記付属部品データと、前記付属部品データの付設の障害となり得る予め登録した構造物データとの干渉を検知し、前記干渉を検知した場合に報知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤーハーネス設計システム。 - 前記ハーネス設計データは、
前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において位置固定された拘束点が設定可能であり、
前記制御手段が、
前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において前記ハーネス設計データの一部分が前記仮想３次元空間内におけるその一部分と前記拘束点との間の距離がその両者の間の電線経路の線長さ以上になるように移動された場合に、前記一部分と前記拘束点との間の電線経路中に寸断箇所を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示を前記表示手段を介して行わせることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のワイヤーハーネス設計システム。 - 前記ハーネス設計データは、
前記入力手段を介した指示入力により前記仮想３次元空間内において位置固定された複数の拘束点が設定可能であり、
前記制御手段が、
前記入力手段を介した指示入力により前記ハーネス設計データの前記拘束点間における電線経路の線長さが前記仮想３次元空間内における前記拘束点間の距離以下になるように変更された場合に、前記拘束点間の電線経路中に寸断箇所を発生させるとともにその寸断箇所を示す画像表示を前記表示手段を介して行わせることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のワイヤーハーネス設計システム。
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