JP3986705B2 - CONDITION SETTING DEVICE, CONDITION SETTING METHOD, AND MEDIUM CONTAINING CONDITION SETTING PROGRAM - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は条件設定方法及び条件設定プログラムを記録した媒体に関し、詳細には複写機、プリンタ、原稿送り装置や印刷機などの中を搬送される用紙などシート物の挙動を計算機シミュレーションにて解析するために、必要な入力情報を設定するための条件設定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のコンピュータ性能の向上と共に、機械設計のための一手法として計算機シミュレーションが広く行われるようになり、その重要性は年々増大している。
【0003】
設計段階、すなわち実際に物を作る前からさまざまな条件にて設計物の機能を検討することは、製品の開発段階における試作数を減少させることなどにより開発コストや期間を削減でき、企業活動に有益であるばかりでなく、資源の節約など地球環境に対する配慮も可能となる。
【0004】
複写機、プリンタ、原稿送り装置や印刷機などでも、計算機シミュレーションプログラムでシートの搬送挙動を解析し、予め搬送路を最適化しておくことが重要である。特に、シートの中でも紙等は、温度や湿度などによりその特性が変化したり、最初から平面でなく塑性変形している場合や両面印刷などで大きく変形している場合、電子写真方式などではトナー画像の形成により力学的特性(剛性、表面性)が動作中に変化する場合などがある。このような多くの条件に対し、製品の信頼性を確認するためには多くの試験が必要であり、開発期間の長期化やコスト増大につながる。しかし、計算機シミュレーションでは多くの条件を盛込み実施できるため、期間と開発コストの低減が可能となる。
【0005】
このようなシート搬送を解析する計算機シミュレーションプログラムのフローチャートの一例を図11に示す。
【0006】
プログラム実行開始後、機器にて構成されるシート物搬送に寄与する搬送ガイドの形状や座標値などからなる搬送ガイドデータ、シート物のヤング率やシート厚さ・幅などから決まる剛性や密度など各種特性データ、計算に必要なパラメータなどをファイルなどから入力する(ステップS1101)。なお、これらは直接キーボードやポインティングデバイスなどでプログラムの中から指定するようなプログラム構造にしても良い。次に、計算条件の入力後、所定の変数などに値を代入するなど搬送ガイドとシートのモデリングを行う(ステップS1102)。シートや、弾性体ガイド(搬送路を構成するガイドは静止剛体として扱う場合や弾性体として扱う場合とがある。また、必要に応じて回転や移動する剛体の場合もある)の運動を記述する運動方程式を解く必要があり、この方程式は空間と時間それぞれを有限の量として代数式に近似しなければならない。空間に関しては、代表的な手法として差分法や有限要素法があり、時間に関してはルンゲックッタ法、線形加速度法(ニューマークのベータ法を含む)やウィルソンのシータ法やフーボルト法など直接時間積分法が数多くある。図11に示す計算機シミュレーションプログラムはこれら手法には依らず、結果として、任意時刻でのシートや弾性ガイドの代表点(この代表点は初期形状に関して固定された位置にある必要はなく、その任意時刻それぞれにおいて再設定されるものでもよい)における変位(この変位は任意空間における変形後の新座標値でもよい)とシートと搬送路(その他の構造物)とが接触する時に作用し合う力、抗力と摩擦力との接触力が求められる機能を有していればよい。そして、前述したように、このプログラムでは初期状態から任意時間後のシートの状態を順次、逐次計算していく。例えば時刻に相当するn+1ステップの計算はnステップ後の結果を元に行われる(ステップS1103)。任意の時刻で、シート物と搬送ガイドとの接触を判定し(ステップS1104)、これを基に全体の連立方程式が作成される(ステップS1105)。計算機の中ではマトリックス演算となり、結果が収束するまで反復計算が行われる(ステップS1106)。これは、シートの変形が幾何学的あるいは材料的な非線形問題を含んでいるためと、接触点の数と座標、接触力の大きさが未定である事による境界条件の非線形性の両方を含んでいるためである。
計算が収束し、任意時刻での解(シートあるいは搬送ガイドの任意位置の変位もしくは新規座標値と両者が接触していればそこで作用し合う接触力)が求まり、これをファイルに書き出す(ステップS1107)。もし、終了時刻に達していれば終了し、達していなければ次の時間ステップΔtを設定して次の時刻での計算を行う(ステップS1108,S1109)。また、反復計算でも収束しないと判断した場合は、このステップで使用した時間ステップをより小さく再設定し、収束するまで繰り返す必要がある(ステップS1106,S1109)。
【0007】
ここで、このような計算機シミュレーションを効率的に行い設計に反映させるためには、計算に入力すべきデータを作成する機能を実現するプリ処理と、計算結果をユーザーに分かり易く表示したり、設計した物が良好か否かを判断するための情報を計算結果から選択抽出、あるいは必要に応じて加工する機能を実現するポスト処理が不可欠である。最近のOSは、Xウィンドウやマイクロソフト社のウィンドウズなどのマルチウィンドウシステムによりGUI開発環境が整備されており、ユーザにとって簡易的でかつ分かり易く間違えの無い操作が可能な、プリポスト処理方法やそれを具現化する装置の開発が容易となっている。
【0008】
また、シートの搬送挙動を解析するための計算機シミュレーションプログラムによる計算結果を可視化してコンピュータのディスプレイ上に表示してマルチウィンドウシステム上にて処理できる実用性の高い、ポスト処理方法とポスト処理装置が開発されている。更に、結果の表示のみならず設計を支援するため、シートの搬送性を評価する特性値を選択的に取出し、これをファイルに保存したりコンピュータ画面上に表示することでユーザに知らせしめ、必要であれば設計変更箇所を示す設計支援システムも開発されている。また、プリ処理方法ならびに装置として、搬送部材の回転方向を指定する方法にてシートの搬送方向を設定したものも提案されている。
【0009】
これらの方法によれば、搬送路内で搬送されるシートの変形を計算するシミュレーションでは搬送部材によるシートの搬送条件の取り扱いは色々と選ぶことができる。例えば、二つのローラでシートを挟持し搬送する場合、このローラと紙の接触状態と、ローラの変形からローラの支持位置の移動までを考慮する詳細なシミュレーション方法(以下第1の従来例と称す)や、ローラを単なるガイドと見立てシートが搬送される位置にて強制変位を境界条件として付与するシミュレーション方法(以下第2の従来例と称す)などがある。前者の方法は複数の搬送部にて一枚のシートが干渉されながら搬送される様子などまで詳細に計算できる。後者の方法では、一搬送部から次に受け継がれる搬送部までの限定領域のみ有効な簡略条件だが、主に搬送ガイドの最適化などに主眼を置いた経済的な方法である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第1の従来例のシュミレーション方法では、詳細に計算を行なうことができるものの、計算時間が多大となってしまう。また、上記第2の従来例のシュミレーション方法では、搬送する角度や強制変位を与える領域を設定しなければならない。
【0011】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、搬送部材の形状が一緒でも部材の硬さが異なれば(片側が硬く、一方がゴムなど)シートが搬送される角度が異なってくるため、これらも考慮した、搬送部材を選択するだけで計算において境界条件を与える領域が容易に設定でき、かつ入力条件の補正が容易に行なうことができる条件設定方法及び条件設定プログラムを記録した媒体を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記問題点を解決するために、シート状構造物を解析モデルとし、シート状構造物を搬送する搬送部材とシート状構造物との摩擦接触によりシート状構造物が搬送されて変形する状態を計算機シミュレーションするための入力条件を設定する条件設定装置において、搬送部材を2つ選択する選択手段と、選択した搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する傾き演算手段とを具備したことに特徴がある。よって、搬送部材を選択するだけで計算機シミュレーションするための入力条件を容易に設定できる。
【0013】
また、別の発明の条件設定装置は、搬送部材を2つ選択する選択手段と、選択した搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する第1の傾き演算手段と、任意比率を入力する任意比率入力手段と、一方の搬送部材の交点における当該搬送部材に接する接線の傾きを演算する第2の傾き手段と、該第2の傾き手段により求めた傾きと第1の傾き手段により求めた傾きとの差に、入力した任意比率を掛け合せた値を第1の傾き手段により求めた傾きに加算する手段とを具備したことに特徴がある。よって、入力条件の補正が容易に行なうことができる。
【0014】
更に別の発明の条件設定装置は、搬送部材を2つ選択する選択手段と、選択した搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する第1の傾き演算手段と、任意量を入力する任意量入力手段と、交点座標演算手段により求めた交点から第1の傾き演算手段により求めた傾きの方向へ、入力した任意量だけ移動した点の座標を演算する手段とを具備したことに特徴がある。よって、良好な計算を実行するための入力条件の補正が容易に行なうことができる。
【0015】
また、選択した2つの搬送部材形状と、2つの搬送部材の交点あるいは交点を接線の傾きの方向に任意量移動した点を矢印の起点とした、交点を結んだ直線、又は交点が接点である場合は接線の傾き、あるいは交点における各搬送部材の接線と、交点を結んだ直線とに挟まれた角に任意比率を掛け合せた角度を、接線の傾きに加算した値を傾きとした方向を矢印の矢の向きに一致させた矢印形状を、ディスプレイ装置にグラフィック表示することにより、設定した搬送条件を視覚的に確認でき、誤設定が軽減できる。
【0016】
更に、選択した搬送部材の形状、硬さ、加圧力を入力する搬送部材条件設定入力手段により入力した値とシミュレーションするシート状構造物の入力値から搬送方向が参照されるデータベースを有することにより、ユーザが設定条件に注意を払うなどの負担が軽減できるとともに、より現実的なシュミレーションが実現できる。
【0017】
また、別の発明として、コンピュータにより、シート状構造物を解析モデルとし、シート状構造物を搬送する搬送部材とシート状構造物との摩擦接触によりシート状構造物が搬送されて変形する状態を計算機シミュレーションするための入力条件のうち、互いに押接する2つの搬送部材からなる搬送手段がシート状構造物へ与える搬送力あるいは搬送量の境界条件等の条件を設定する条件設定を実行する条件設定プログラムを記録した媒体において、選択した2つの搬送部材の交点座標値と、交点を結んだ直線、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを用いて境界条件等の条件を設定する機能を有する条件設定プログラムを記録した媒体に特徴がある。よって、このような機能を有する条件設定プログラムを記録した媒体によって、既存のシステムを変えることなく、かつ条件設定装置を汎用的に使用することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
搬送部材を2つ選択する選択手段と、選択した搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する傾き演算手段とを具備した。
【0019】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明する。
図1は本発明の条件設定方法を実行するシステムの構成を示すブロック図である。同図において、入力部1は情報を入力するための入力部であり、データやコマンドキー入力するためのキーボード、タブレット、マウスなどである。CPU2は各種処理のための演算、論理判定などを行い、バス7に接続された各構成要素を制御する。表示部3はディスプレイなどである。プログラムメモリ4は計算機シミュレーションプログラムやプリポスト処理を行うプログラムが記憶されたROMであってもよいし、プログラムがロードされるRAMであってもよい。データメモリ5は各種処理で生じたデータを格納する。外部記憶部6は入力・出力ファイルが保存されている。この外部記憶部6には前述されたように各種プログラムを保存しておき、ここより読み出すようにしてもよい。バス7はCPU2の制御の対象とする構成要素を指示するアドレス信号、各構成要素を制御するためのコントロール信号、各構成機器相互間でやり取りされるデータの転送を行うためのバスである。
【0020】
次に、図1に示すような構成からなるシステムによる本発明の第1の実施例に係る条件設定方法の動作を、図2に示す搬送手段として2つのローラを選択した場合を例として以下に説明する。
【0021】
図2に示すように、搬送ローラ21と搬送ローラ22は二つの交点23を有している。この交点23を結ぶ直線をシートを搬送する方向(以下搬送方向と称す)24とする。今、搬送ローラ21が反時計回りに回転するとすれば、搬送方向24にシートが搬送される条件となる。この搬送方向24は、例えば全体座標系のx軸(図2では水平軸25)からからの角度(以下搬送支持角度と称す)26で定義できる。もし、搬送ローラ21と搬送ローラ22が接するように形状定義されていれば、接線が搬送方向24と一致する(図示せず)。選択した搬送部材が搬送元となる場合、二つの交点23のうち搬送方向側を搬送起点27と定義する。これはシミュレーションにおいて搬送されるべきシートの領域を識別するための、代表点となる。この点を通り搬送方向に垂直な線を搬送境界線28とする。この搬送境界線28から、搬送方向24と反対側を搬送領域29(図2中斜線で示す)と定義する。また、選択した搬送部材が搬送先で、シート先端が受け継がれる側であれば、二つの交点23のうち搬送方向24と逆側に位置する方が搬送起点となる。この点を通り搬送方向に垂直な搬送境界線から搬送方向側が搬送領域と定義される(図示せず)。例えば、有限要素法などを用いてシミュレーションを行う場合、この搬送領域に位置する節点に搬送力あるいは搬送による移動量を強制変位として与える(変位境界条件)。境界条件として変位を与える場合を考える。例えば、時間ステップdt、入力した搬送速度がV、前記した搬送支持角度がαの時、x方向にはdt×V×cosα、y方向へはdt×V×sinαの強制変位を与えればよい。よって、搬送部材が一つの搬送ローラ(駆動)と一つの平面などの場合でも、同様に交点や接点から搬送方向や搬送起点が定義できる(図示せず)。
【0022】
次に、2つの搬送部材の硬さが異なる場合、上述において搬送方向からのずれが大きくなる事が予想され、計算結果に大きく影響する場合がある。そこで、この搬送方向を示す搬送支持角度を補正する方法を以下説明する。つまり、図2で搬送ローラ21の方が硬いと仮定しており、図3では搬送ローラ21が完全に剛である時を仮定している。よって、図3では搬送ローラ22が簡易的に搬送ローラ21の分だけ欠けると仮定しており、搬送起点とした交点での搬送ローラ21の接線を示している。搬送ローラ21は反時計回りと仮定しているので、この接線31の向きは半径32に対して直角な方向として図3のように定義する。実際にシートが搬送される角度は、図2での搬送方向24と接線方向31との間になると考えられる。そこで、接線方向31と図2での搬送方向24が挟む角度をθとし、図2での搬送方向24を示す搬送支持角度をαとする。ここで、任意比率として0.5が入力されたとすると、α+0.5×θで定義される方向がここで定義された搬送方向となる。硬さや紙種などによりここで示した任意比率は変化する事が考えられるので、ユーザにより変更可能なように、入力条件とした。
【0023】
なお、搬送起点を図2のように交点で定義すると、シミュレーションの収束状況が悪化する場合がある。この場合、良好に計算が行われるようにわずかに搬送起点をずらすことが望ましい。このずらす値として任意量41が入力されている。搬送部材が搬送元である時は図4のように設定される。図2で搬送起点とした右側交点23から、搬送方向24に沿って任意量41だけ移動した点を新たな搬送起点42とする。この点を通る搬送方向への垂線を搬送境界線28とし、これより逆搬送方向を搬送領域29と定義する。あるいは、搬送部材が搬送先である場合は、図4の左側交点23から搬送方向24と逆側に沿って任意量41だけ移動した点を搬送起点42とし、この点を通る搬送方向への垂線を搬送境界線28とし、これより搬送方向24を搬送領域29と定義する(図示せず)。
【0024】
次に、図5は本発明の第1の実施例に係る条件設定方法の処理を示すフローチャートである。同図において、先ずマウスやキーボードなど図1の入力部1を用い搬送部材を選択する(ステップS501)。さらに、搬送ローラの回転方向を同じく入力部より選択する(ステップS502)。形状が定義されれば、図1のCPU2により交点座標が演算される(ステップS503)。そして、交点を結ぶ直線の傾きが図1のCPU2により演算される(ステップS504)。搬送部が搬送元であるのか搬送先であるのか、搬送ローラの回転方向などから、搬送起点の座標と搬送支持角度が決定される(ステップS505)。この搬送起点の座標と搬送支持角度は、図1の外部記憶部6に一時保存され、起動されたシミュレーションプロセスから読み出されるか、図1のデータメモリ5を介して受け渡される。
【0025】
また、図6は本発明の第2の実施例に係る条件設定方法の処理を示すフローチャートである。同図において、先ず図1の入力部1より、搬送部材の条件設定(図5での部材の選択と搬送ローラの回転方向の選択に加え、部材の硬さの大小関係)と行い(ステップS601)、搬送紙時角度を補正する任意比率を入力する(ステップS602)。なお、このステップS602はステップS601の搬送部材の設定より前で行なってもよい)。そして、交点座標を演算し(ステップS603)、この交点のうち搬送元と搬送先のどちであるかと、搬送ローラの回転方向から、搬送起点となる交点を選択する。この搬送起点となる交点を通り、硬い方の搬送部材の接線の傾きを計算する(ステップS604)。また、図5と同様に交点を結ぶ直線の傾きを演算する(ステップS605)。これより、上述した式(α+0.5×θ)により求めた値を搬送支持角度とする(ステップS606)。
【0026】
次に、図7は本発明の第3の実施例に係る条件設定方法の処理を示すフローチャートである。本実施例では、図5あるいは図6のように、搬送部材の設定が既に行われているとする。搬送起点を補正する必要があれば任意量を入力し(ステップS701)、x,y方向の移動量を演算すればよい(ステップS702)。例えば、搬送方向がθで任意量がLであれば、x方向へはL×cosθ、y方向へはL×sinθが移動量となる。搬送部材が搬送元であればこの移動量を加算し、搬送先であれば求めた移動量の負の値を移動量にして加算すればよい(ステップS703)。
【0027】
また、図8は本発明の第4の実施例に係る条件設定方法の処理を示すフローチャートである。図1の入力部1あるいは、外部記憶部6に保存された条件ファイルを参照し、搬送条件として、例えば、部材のヤング率やゴムであればゴム硬度などと言った硬さを表す値や、例えばローラならば径、ゴムローラであればさらにゴム厚さなど部材の形状、そして搬送部材の加圧力、またシートの材質(曲げ剛性あるいはヤング率)や厚さを入力する(ステップS801)。図1に示した外部記憶部6には、これらを参照パラメータとした搬送支持角度の参照DBを持つ。入力されたパラメータから搬送支持角度をDBより決定する(ステップS802,S803)。
【0028】
更に、図9はディスプレイ上に搬送起点と搬送支持角度による搬送条件を表示した様子を示す図であり、当該搬送条件91を矢印として示した。
【0029】
次に、図10は本発明の条件設定方法に係る条件設定プログラムが記録した媒体によって起動するシステムの構成を示すブロック図である。つまり、同図は上記実施例における条件設定方法によるソフトウェアを実行するマイクロプロセッサ等から構築するハードウェアを示すものである。同図において、条件設定システムはインターフェース(以下I/Fと略す)101、CPU102、ROM103、RAM104、表示装置105、ハードディスク106、キーボード107及びCD−ROMドライブ108を含んで構成されている。また、汎用の処理装置を用意し、CD−ROM109などの読取可能な記録媒体には、本発明の条件設定方法を実行するプログラムが記録されている。更に、I/F101を介して外部装置から制御信号が入力され、キーボード107によって操作者による指令又は自動的に本発明のプログラムが起動される。そして、CPU102は当該プログラムに従って上述の条件設定方法に伴う条件設定等の処理を施し、その処理結果をRAM104やハードディスク106等の記憶装置に格納し、必要により表示装置105などに出力する。以上のように、本発明の条件設定方法を実行するプログラムが記録した媒体を用いることにより、既存のシステムを変えることなく、かつ条件設定装置を汎用的に使用することができる。
【0030】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、シート状構造物を解析モデルとし、シート状構造物を搬送する搬送部材とシート状構造物との摩擦接触によりシート状構造物が搬送されて変形する状態を計算機シミュレーションするための入力条件を設定する本発明の条件設定装置は、搬送部材を2つ選択する選択手段と、選択した搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する傾き演算手段とを具備したことに特徴がある。また、条件設定方法によれば、選択した2つの搬送部材の交点座標値と、交点を結んだ直線、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを用いて境界条件等の条件を設定する。よって、搬送部材を選択するだけで計算機シミュレーションするための入力条件を容易に設定できる。
【0032】
また、別の発明の条件設定装置は、搬送部材を2つ選択する選択手段と、選択した搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する第1の傾き演算手段と、任意比率を入力する任意比率入力手段と、一方の搬送部材の交点における当該搬送部材に接する接線の傾きを演算する第2の傾き手段と、該第2の傾き手段により求めた傾きと第1の傾き手段により求めた傾きとの差に、入力した任意比率を掛け合せた値を第1の傾き手段により求めた傾きに加算する手段とを具備したことに特徴がある。また、条件設定方法において、交点における各搬送部材の接線と、交点を結んだ直線とに挟まれた角に任意比率を掛け合せた角度を、接線の傾きに加算あるいは減算した値を用いて境界条件等の条件を設定する。よって、入力条件の補正が容易に行なうことができる。
【0033】
更に別の発明の条件設定装置は、搬送部材を2つ選択する選択手段と、選択した搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する第1の傾き演算手段と、任意量を入力する任意量入力手段と、交点座標演算手段により求めた交点から第1の傾き演算手段により求めた傾きの方向へ、入力した任意量だけ移動した点の座標を演算する手段とを具備したことに特徴がある。また、条件設定方法において、交点を前記接線の傾きの方向に任意量移動した点の座標値を用いて境界条件等の条件を設定する。よって、良好な計算を実行するための入力条件の補正が容易に行なうことができる。
【0034】
また、選択した2つの搬送部材形状と、2つの搬送部材の交点あるいは交点を接線の傾きの方向に任意量移動した点を矢印の起点とした、交点を結んだ直線、又は交点が接点である場合は接線の傾き、あるいは交点における各搬送部材の接線と、交点を結んだ直線とに挟まれた角に任意比率を掛け合せた角度を、接線の傾きに加算した値を傾きとした方向を矢印の矢の向きに一致させた矢印形状を、ディスプレイ装置にグラフィック表示することにより、設定した搬送条件を視覚的に確認でき、誤設定が軽減できる。
【0035】
更に、選択した搬送部材の形状、硬さ、加圧力を入力する搬送部材条件設定入力手段により入力した値とシミュレーションするシート状構造物の入力値から搬送方向が参照されるデータベースを有することにより、ユーザが設定条件に注意を払うなどの負担が軽減できるとともに、より現実的なシュミレーションが実現できる。
【0036】
また、別の発明として、コンピュータにより、シート状構造物を解析モデルとし、シート状構造物を搬送する搬送部材とシート状構造物との摩擦接触によりシート状構造物が搬送されて変形する状態を計算機シミュレーションするための入力条件のうち、互いに押接する2つの搬送部材からなる搬送手段がシート状構造物へ与える搬送力あるいは搬送量の境界条件等の条件を設定する条件設定を実行する条件設定プログラムを記録した媒体において、選択した2つの搬送部材の交点座標値と、交点を結んだ直線、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを用いて境界条件等の条件を設定する機能を有する条件設定プログラムを記録した媒体に特徴がある。よって、このような機能を有する条件設定プログラムを記録した媒体によって、既存のシステムを変えることなく、かつ条件設定装置を汎用的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の条件設定方法を実行するシステムの構成を示すブロック図である。
【図2】搬送手段として二つのローラを選択した場合の境界条件を設定する様子を示す図である。
【図3】一方の搬送ローラが完全に剛である時の境界条件を設定する様子を示す図である。
【図4】搬送部材が搬送元である時の境界条件を設定する様子を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施例に係る条件設定方法の処理を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第2の実施例に係る条件設定方法の処理を示すフローチャートである。
【図7】本発明の第3の実施例に係る条件設定方法の処理を示すフローチャートである。
【図8】本発明の第4の実施例に係る条件設定方法の処理を示すフローチャートである。
【図9】ディスプレイ上に搬送起点と搬送支持角度による搬送条件を表示した様子を示す図である。
【図10】本発明の条件設定方法に係る条件設定プログラムが記録した媒体によって起動するシステムの構成を示すブロック図である。
【図11】シート搬送を解析する計算機シミュレーションプログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
21,22 搬送ローラ、23 交点、24 搬送方向、25 水平軸、
26 搬送支持角度、27,42 搬送起点、28 搬送境界線、
29 搬送領域、31 接線、32 半径、41 任意量、91 搬送条件。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
As computer performance has improved in recent years, computer simulation has been widely performed as a method for machine design, and its importance is increasing year by year.
[0003]
Examining the functions of a design under various conditions before actually creating a product can reduce development costs and time periods by reducing the number of prototypes in the product development phase, which can be used in corporate activities. Not only is it beneficial, but it also enables consideration of the global environment, such as saving resources.
[0004]
Even in a copying machine, a printer, a document feeder, and a printing machine, it is important to analyze a sheet conveyance behavior by a computer simulation program and optimize a conveyance path in advance. In particular, paper, etc., among sheets, changes its properties depending on temperature, humidity, etc., or when it is deformed plastic rather than flat from the beginning, or when it is deformed greatly by double-sided printing, etc. There are cases where mechanical properties (rigidity, surface properties) change during operation due to image formation. For such many conditions, many tests are required to confirm the reliability of the product, leading to a longer development period and an increased cost. However, since many conditions can be implemented by computer simulation, the period and development cost can be reduced.
[0005]
FIG. 11 shows an example of a flowchart of a computer simulation program for analyzing such sheet conveyance.
[0006]
After starting the program execution, various types such as conveyance guide data consisting of the shape and coordinate values of the conveyance guide that contribute to the conveyance of the sheet material configured by the device, rigidity and density determined by the Young's modulus of the sheet material, sheet thickness, width, etc. Characteristic data, parameters necessary for calculation, and the like are input from a file or the like (step S1101). These programs may have a program structure that is directly specified from a program using a keyboard or a pointing device. Next, after inputting the calculation conditions, the conveyance guide and the sheet are modeled by substituting a value for a predetermined variable or the like (step S1102). Describes the motion of the sheet and elastic body guide (the guide that constitutes the transport path may be treated as a stationary rigid body or an elastic body, and may be a rigid body that rotates or moves as necessary). It is necessary to solve the equation of motion, and this equation must approximate the algebraic expression with space and time as finite quantities. For space, typical methods include the difference method and the finite element method, and for the time, direct time integration methods such as Runge-Kutta method, linear acceleration method (including Newmark's beta method), Wilson's theta method and Hoobolt method are used. There are many. The computer simulation program shown in FIG. 11 does not depend on these methods. As a result, the representative point of the sheet or the elastic guide at an arbitrary time (the representative point does not need to be at a fixed position with respect to the initial shape, and the arbitrary time The force (drag that may be reset in each) (this displacement may be a new coordinate value after deformation in an arbitrary space) and the force and drag that act when the sheet and the conveyance path (other structure) contact each other. It is only necessary to have a function that requires a contact force between the frictional force and the frictional force. As described above, this program sequentially and sequentially calculates the sheet state after an arbitrary time from the initial state. For example, calculation of n + 1 steps corresponding to time is performed based on the result after n steps (step S1103). The contact between the sheet and the conveyance guide is determined at an arbitrary time (step S1104), and the entire simultaneous equation is created based on this (step S1105). In the computer, matrix calculation is performed, and iterative calculation is performed until the result converges (step S1106). This includes both the fact that the deformation of the sheet includes geometrical and material nonlinear problems and the nonlinearity of the boundary conditions due to the number and coordinates of contact points and the magnitude of the contact force being undecided. It is because it is.
The calculation converges, and a solution at an arbitrary time (displacement at an arbitrary position of the sheet or the conveyance guide or a new coordinate value and a contact force acting on both) is obtained and written in a file (step S1107). ). If the end time has been reached, the process ends. If not, the next time step Δt is set and calculation is performed at the next time (steps S1108 and S1109). If it is determined that the iteration does not converge, it is necessary to reset the time step used in this step to a smaller value and repeat until convergence (steps S1106 and S1109).
[0007]
Here, in order to efficiently perform such computer simulation and reflect it in the design, pre-processing that realizes the function to create data to be input to the calculation, and display the calculation results in an easy-to-understand manner for the user, Post-processing that realizes a function of selectively extracting information for determining whether or not the finished product is good from a calculation result, or processing it as necessary is indispensable. Recent OSs have a GUI development environment with multi-window systems such as X Window and Microsoft's Windows, etc., and implement a pre-post processing method that is simple and easy for users to understand and without mistakes. Development of a device to make it easier.
[0008]
In addition, a highly practical post-processing method and post-processing device that can visualize the calculation result by the computer simulation program for analyzing the sheet conveyance behavior, display it on the computer display, and process it on the multi-window system. Has been developed. Furthermore, in order to support not only the display of the results but also the design, the characteristic values for evaluating the sheet transportability are selectively taken out and stored in a file or displayed on a computer screen to inform the user and necessary. If so, a design support system indicating a design change point has been developed. In addition, as a pre-processing method and apparatus, a method in which a sheet conveyance direction is set by a method of specifying a rotation direction of a conveyance member has been proposed.
[0009]
According to these methods, in the simulation for calculating the deformation of the sheet conveyed in the conveyance path, the handling of the sheet conveyance condition by the conveyance member can be selected variously. For example, when a sheet is sandwiched and conveyed by two rollers, a detailed simulation method (hereinafter referred to as a first conventional example) that takes into consideration the contact state between the roller and paper and the deformation of the roller to the movement of the roller support position. ) And a simulation method (hereinafter referred to as a second conventional example) in which forced displacement is applied as a boundary condition at a position where a roller is merely a guide and a sheet is conveyed. The former method can be calculated in detail up to a state where a sheet is conveyed while being interfered by a plurality of conveying units. The latter method is a simple condition that is effective only in a limited area from one conveyance unit to the next conveyance unit, but is an economical method mainly focusing on optimization of the conveyance guide.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the simulation method of the first conventional example, although the calculation can be performed in detail, the calculation time is increased. Further, in the simulation method of the second conventional example, it is necessary to set a conveyance angle and a region for giving a forced displacement.
[0011]
The present invention is for solving these problems, and even if the shape of the conveying member is the same, if the hardness of the member is different (one side is hard, one is rubber, etc.), the angle at which the sheet is conveyed becomes different. Therefore, in consideration of these factors, a medium on which a condition setting method and a condition setting program that can easily set a region that gives a boundary condition in calculation and can easily correct an input condition simply by selecting a conveying member The purpose is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention uses a sheet-like structure as an analysis model, and the sheet-like structure is conveyed and deformed by frictional contact between a conveying member that conveys the sheet-like structure and the sheet-like structure. In a condition setting device for setting an input condition for computer simulation of a state, a selection means for selecting two conveyance members, an intersection coordinate calculation means for calculating an intersection coordinate of the selected conveyance members, and an obtained intersection point are connected. It is characterized in that it is provided with an inclination calculating means for calculating an inclination of a straight line or an inclination of a tangent when the intersection is a contact point. Therefore, it is possible to easily set input conditions for computer simulation simply by selecting a conveying member.
[0013]
In another aspect of the invention, the condition setting device includes: a selection unit that selects two conveyance members; an intersection coordinate calculation unit that calculates an intersection coordinate of the selected conveyance member; and a slope of a straight line connecting the obtained intersection points, or When the intersection is a contact point, the first inclination calculation means for calculating the inclination of the tangent, the arbitrary ratio input means for inputting an arbitrary ratio, and the inclination of the tangent that touches the conveyance member at the intersection of one of the conveyance members is calculated. The slope obtained by the first slope means obtained by multiplying the difference between the slope obtained by the second slope means and the slope obtained by the second slope means and the slope obtained by the first slope means by the input arbitrary ratio. And a means for adding to. Therefore, the input condition can be easily corrected.
[0014]
Still further, the condition setting device according to another aspect of the invention includes a selection unit that selects two conveyance members, an intersection point coordinate calculation unit that calculates an intersection point coordinate of the selected conveyance member, and a slope of a straight line connecting the obtained intersection points, or the
[0015]
Also, the selected two conveying member shapes and the intersection of the two conveying members or the point at which the intersecting point is moved by an arbitrary amount in the direction of the tangent slope, the straight line connecting the intersections or the intersection is the contact point In this case, the arrow indicates the direction of the tangent slope, or the value obtained by adding the angle obtained by multiplying the angle between the tangent line of each conveying member at the intersection point and the straight line connecting the intersection points to an arbitrary ratio to the tangential slope. By displaying the arrow shape matched with the direction of the arrow in a graphic form on the display device, the set transport conditions can be visually confirmed, and erroneous settings can be reduced.
[0016]
Furthermore, by having a database in which the conveyance direction is referenced from the value input by the conveyance member condition setting input means for inputting the shape, hardness, and pressure of the selected conveyance member and the input value of the sheet-like structure to be simulated, The burden of the user paying attention to the setting conditions can be reduced, and more realistic simulation can be realized.
[0017]
As another invention, a state in which a sheet-like structure is conveyed and deformed by a frictional contact between a sheet-like structure and a conveying member that conveys the sheet-like structure by a computer is used as an analysis model. A condition setting program for executing a condition setting for setting conditions such as a boundary condition of a conveyance force or a conveyance amount applied to a sheet-like structure by a conveyance unit composed of two conveyance members pressed against each other among input conditions for computer simulation Has a function to set conditions such as boundary conditions using the intersection coordinate value of the selected two conveying members and the straight line connecting the intersection points, or the slope of the tangent line when the intersection point is a contact point There is a feature in the medium on which the condition setting program is recorded. Therefore, the condition setting device can be used for a general purpose without changing the existing system by the medium in which the condition setting program having such a function is recorded.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The selection means for selecting two conveying members, the intersection coordinate calculating means for calculating the intersection coordinates of the selected conveying member, and the inclination of the straight line connecting the obtained intersection points, or the inclination of the tangent line if the intersection is a contact point Inclination calculating means for calculating.
[0019]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a system for executing the condition setting method of the present invention. In FIG. 1, an
[0020]
Next, the operation of the condition setting method according to the first embodiment of the present invention by the system having the configuration as shown in FIG. 1 will be described below with an example in which two rollers are selected as the conveying means shown in FIG. explain.
[0021]
As shown in FIG. 2, the
[0022]
Next, when the hardness of the two conveying members is different, it is expected that the deviation from the conveying direction is increased in the above description, which may greatly affect the calculation result. Therefore, a method for correcting the conveyance support angle indicating the conveyance direction will be described below. That is, in FIG. 2, it is assumed that the
[0023]
Note that if the conveyance starting point is defined by an intersection as shown in FIG. 2, the convergence state of the simulation may be deteriorated. In this case, it is desirable to slightly shift the conveyance starting point so that the calculation is performed satisfactorily. An arbitrary amount 41 is input as the value to be shifted. When the conveying member is the conveying source, the setting is made as shown in FIG. A point moved by an arbitrary amount 41 along the
[0024]
Next, FIG. 5 is a flowchart showing processing of the condition setting method according to the first embodiment of the present invention. In the figure, first, a conveyance member is selected using the
[0025]
FIG. 6 is a flowchart showing the process of the condition setting method according to the second embodiment of the present invention. In the figure, first, the condition of the conveying member is set from the
[0026]
Next, FIG. 7 is a flowchart showing the process of the condition setting method according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, it is assumed that the conveying member has already been set as shown in FIG. 5 or FIG. If it is necessary to correct the conveyance starting point, an arbitrary amount is input (step S701), and the amount of movement in the x and y directions may be calculated (step S702). For example, if the transport direction is θ and the arbitrary amount is L, the movement amount is L × cos θ in the x direction and L × sin θ in the y direction. If the conveyance member is the conveyance source, the movement amount is added, and if the conveyance member is the conveyance destination, a negative value of the obtained movement amount may be added as the movement amount (step S703).
[0027]
FIG. 8 is a flowchart showing the process of the condition setting method according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to the condition file stored in the
[0028]
Further, FIG. 9 is a diagram showing a state in which the conveyance conditions based on the conveyance start point and the conveyance support angle are displayed on the display, and the conveyance condition 91 is shown as an arrow.
[0029]
Next, FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a system that is activated by a medium recorded by a condition setting program according to the condition setting method of the present invention. That is, this figure shows hardware constructed from a microprocessor or the like that executes software according to the condition setting method in the above embodiment. In FIG. 1, the condition setting system includes an interface (hereinafter abbreviated as I / F) 101, a
[0030]
In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that various deformation | transformation and substitution are possible if it is described in a claim.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, in order to perform a computer simulation of a state in which the sheet-like structure is conveyed and deformed by frictional contact between the sheet-like structure and the conveying member that conveys the sheet-like structure, using the sheet-like structure as an analysis model The condition setting device of the present invention for setting the input condition of the present invention includes a selection means for selecting two conveying members, an intersection coordinate calculating means for calculating the intersection coordinates of the selected conveying members, and a slope of a straight line connecting the obtained intersections. Or, when the intersection is a contact point, it is characterized by comprising an inclination calculating means for calculating the inclination of the tangent. Further, according to the condition setting method, the condition such as the boundary condition is set using the intersection coordinate value of the selected two conveying members and the straight line connecting the intersection or the inclination of the tangent when the intersection is a contact point. . Therefore, it is possible to easily set input conditions for computer simulation simply by selecting a conveying member.
[0032]
In another aspect of the invention, the condition setting device includes: a selection unit that selects two conveyance members; an intersection coordinate calculation unit that calculates an intersection coordinate of the selected conveyance member; and a slope of a straight line connecting the obtained intersection points, or When the intersection is a contact point, the first inclination calculation means for calculating the inclination of the tangent, the arbitrary ratio input means for inputting an arbitrary ratio, and the inclination of the tangent that touches the conveyance member at the intersection of one of the conveyance members is calculated. The slope obtained by the first slope means obtained by multiplying the difference between the slope obtained by the second slope means and the slope obtained by the second slope means and the slope obtained by the first slope means by the input arbitrary ratio. And a means for adding to. Also, in the condition setting method, the boundary condition is obtained by adding or subtracting an angle obtained by multiplying the angle between the tangent line of each conveying member at the intersection point and the straight line connecting the intersection points by an arbitrary ratio to the slope of the tangent line. Etc. are set. Therefore, the input condition can be easily corrected.
[0033]
Still further, the condition setting device according to another aspect of the invention includes a selection unit that selects two conveyance members, an intersection point coordinate calculation unit that calculates an intersection point coordinate of the selected conveyance member, and a slope of a straight line connecting the obtained intersection points, or the
[0034]
Also, the selected two conveying member shapes and the intersection of the two conveying members or the point at which the intersecting point is moved by an arbitrary amount in the direction of the tangent slope, the straight line connecting the intersections or the intersection is the contact point In this case, the arrow indicates the direction of the tangent slope, or the value obtained by adding the angle obtained by multiplying the angle between the tangent line of each conveying member at the intersection point and the straight line connecting the intersection points to an arbitrary ratio to the tangential slope. By displaying the arrow shape matched with the direction of the arrow in a graphic form on the display device, the set transport conditions can be visually confirmed, and erroneous settings can be reduced.
[0035]
Furthermore, by having a database in which the conveyance direction is referenced from the value input by the conveyance member condition setting input means for inputting the shape, hardness, and pressure of the selected conveyance member and the input value of the sheet-like structure to be simulated, The burden of the user paying attention to the setting conditions can be reduced, and more realistic simulation can be realized.
[0036]
As another invention, a state in which a sheet-like structure is conveyed and deformed by a frictional contact between a sheet-like structure and a conveying member that conveys the sheet-like structure by a computer is used as an analysis model. A condition setting program for executing a condition setting for setting conditions such as a boundary condition of a conveyance force or a conveyance amount applied to a sheet-like structure by a conveyance unit composed of two conveyance members pressed against each other among input conditions for computer simulation Has a function to set conditions such as boundary conditions using the intersection coordinate value of the selected two conveying members and the straight line connecting the intersection points, or the slope of the tangent line when the intersection point is a contact point There is a feature in the medium on which the condition setting program is recorded. Therefore, the condition setting device can be used for a general purpose without changing the existing system by the medium in which the condition setting program having such a function is recorded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a system that executes a condition setting method of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which boundary conditions are set when two rollers are selected as a conveying unit.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which boundary conditions are set when one of the transport rollers is completely rigid.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which boundary conditions are set when a transport member is a transport source.
FIG. 5 is a flowchart showing processing of a condition setting method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing processing of a condition setting method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing processing of a condition setting method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing processing of a condition setting method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which conveyance conditions based on a conveyance start point and a conveyance support angle are displayed on a display.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a system that is activated by a medium recorded with a condition setting program according to the condition setting method of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart of a computer simulation program for analyzing sheet conveyance.
[Explanation of symbols]
21, 22 transport rollers, 23 intersections, 24 transport directions, 25 horizontal axes,
26 transport support angle, 27, 42 transport start point, 28 transport boundary line,
29 transport area, 31 tangent, 32 radius, 41 arbitrary amount, 91 transport conditions.
Claims (9)
搬送部材を2つ選択する選択手段と、
選択した前記搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、
求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する傾き演算手段と
を具備したことを特徴とする条件設定装置。An input condition for performing a computer simulation of a state in which the sheet-like structure is conveyed and deformed by frictional contact between the sheet-like structure and a conveying member that conveys the sheet-like structure, using the sheet-like structure as an analysis model In the condition setting device for setting
Selecting means for selecting two conveying members;
Intersecting point coordinate computing means for computing the intersecting point coordinates of the selected conveying member;
An apparatus for setting conditions, comprising: an inclination of a straight line connecting the obtained intersections, or an inclination calculating means for calculating an inclination of a tangent when the intersection is a contact point.
搬送部材を2つ選択する選択手段と、
選択した前記搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、
求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する第1の傾き演算手段と、
任意比率を入力する任意比率入力手段と、
一方の搬送部材の交点における当該搬送部材に接する接線の傾きを演算する第2の傾き手段と、
該第2の傾き手段により求めた接線の傾きと前記第1の傾き手段により求めた傾きとの差に、入力した前記任意比率を掛け合せた値を前記第1の傾き手段により求めた傾きに加算する手段と
を具備したことを特徴とする条件設定装置。An input condition for performing a computer simulation of a state in which the sheet-like structure is conveyed and deformed by frictional contact between the sheet-like structure and a conveying member that conveys the sheet-like structure, using the sheet-like structure as an analysis model In the condition setting device for setting
Selecting means for selecting two conveying members;
Intersecting point coordinate computing means for computing the intersecting point coordinates of the selected conveying member;
A first slope calculating means for calculating a slope of a straight line connecting the obtained intersections, or a slope of a tangent when the intersection is a contact;
An arbitrary ratio input means for inputting an arbitrary ratio;
A second inclination means for calculating an inclination of a tangent line in contact with the conveying member at an intersection of one conveying member;
A value obtained by multiplying the difference between the inclination of the tangent obtained by the second inclination means and the inclination obtained by the first inclination means by the input arbitrary ratio is added to the inclination obtained by the first inclination means. A condition setting device.
搬送部材を2つ選択する選択手段と、
選択した前記搬送部材の交点座標を演算する交点座標演算手段と、
求めた交点を結んだ直線の傾き、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを演算する第1の傾き演算手段と、
任意量を入力する任意量入力手段と、
前記交点座標演算手段により求めた前記交点から前記第1の傾き演算手段により求めた前記傾きの方向へ、入力した前記任意量だけ移動した点の座標を演算する手段と
を具備したことを特徴とする条件設定装置。An input condition for performing a computer simulation of a state in which the sheet-like structure is conveyed and deformed by frictional contact between the sheet-like structure and a conveying member that conveys the sheet-like structure, using the sheet-like structure as an analysis model In the condition setting device for setting
Selecting means for selecting two conveying members;
Intersecting point coordinate computing means for computing the intersecting point coordinates of the selected conveying member;
A first slope calculating means for calculating a slope of a straight line connecting the obtained intersections, or a slope of a tangent when the intersection is a contact;
An arbitrary amount input means for inputting an arbitrary amount;
And means for calculating the coordinates of the point moved by the arbitrary amount in the direction of the inclination obtained by the first inclination calculating means from the intersection obtained by the intersection coordinate calculating means. Condition setting device.
選択した2つの搬送部材の交点座標値と、交点を結んだ直線、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを用いて前記境界条件等の条件を設定することを特徴とした条件設定方法。An input condition for performing a computer simulation of a state in which the sheet-like structure is conveyed and deformed by frictional contact between the sheet-like structure and a conveying member that conveys the sheet-like structure, using the sheet-like structure as an analysis model In the condition setting method for setting conditions such as a boundary condition of a conveyance force or a conveyance amount given to the sheet-like structure by a conveyance unit composed of two conveyance members pressed against each other,
A condition setting method characterized in that the condition such as the boundary condition is set by using an intersection coordinate value of the selected two conveying members and a straight line connecting the intersection or, if the intersection is a contact, an inclination of the tangent .
選択した2つの搬送部材の交点座標値と、交点を結んだ直線、又は該交点が接点である場合は接線の傾きを用いて前記境界条件等の条件を設定する機能を有する条件設定プログラムを記録した媒体。In order to perform a computer simulation by using a computer to analyze the state in which the sheet-like structure is conveyed and deformed by frictional contact between the sheet-like structure and a conveying member that conveys the sheet-like structure, using the sheet-like structure as an analysis model Medium in which a condition setting program for executing a condition setting for setting conditions such as a conveyance force or a conveyance amount boundary condition applied to a sheet-like structure by a conveyance unit composed of two conveyance members pressed against each other among the input conditions is recorded In
Records a condition setting program that has the function of setting conditions such as the boundary conditions using the intersection coordinate values of the selected two conveying members and the straight line connecting the intersections, or the slope of the tangent line if the intersection is a contact point Media.
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