JP4330328B2 - デジタル化スイッチ部品の表示方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元ＣＡＤシステムなどの三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用するデジタルデータ化されたスイッチ部品の作製方法およびそのデジタル化スイッチ部品を記録した読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピューターにより仮想的に三次元空間を構築するシステムとして、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）や三次元アニメーションなどが開発され、設計やモデリングのシミュレーターとして広く活用されている。特に、開発・設計の分野においては、従来のシーケンスエンジニアリング（順序だてた製造過程）からコンカレントエンジニアリング（各部署同時製造）に移行するために、三次元ＣＡＤシステム内での製品試作・モデリングが必須となってきている。
従来、三次元ＣＡＤ画面上で表示できるようデジタルデータ化されたボルトなどのデジタル化部品は、その形状を実際部品の形状に近似させたデジタルデータとして作製されていた。また、外部形状だけでなく内部構造、公差、重量などの情報を加えＣＡＤ画面上でこれらを認識でき、かつ形状を簡略・最適化することにより必要データ容量を減らしたデジタル化部品などがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３４９６９３号公報 （特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、三次元ＣＡＤシステム上において、スイッチ部品などのように形状、内部構造以外にその動作特性が重要となる部品を使用する場合では設計上で以下のような問題がある。すなわち、スイッチ部品がレバー回転式のリミットスイッチのような機械的スイッチ部品の場合、実体部品では、レバーを任意の位置へ動かすことにより接点の開閉音や、通電を表示するランプの目視でその動作を確認することができるが、三次元ＣＡＤシステム上でのデジタルデータ化されたスイッチ部品では、その部品データに基づく外観形状から判断できる取付スペースの確認などはできるものの、実際にスイッチを使用する場合のレバーの回転角度やそのときの通電状態などの動作を確認することができず、取り付け位置の確定が容易に行なえないという問題がある。また、スイッチ部品が近接スイッチのような非接触型スイッチ部品では、磁界、電界センサーなどの有効範囲を視認することができないため、有効範囲のデータを別紙などで確認しながら設計することになり上記機械的スイッチ部品と同様にその配置などが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、三次元仮想空間を構築するシステムによる製品設計やモデルシミュレーションにおいて、その動作特性を容易に把握できる使い勝手に優れたデジタル化スイッチ部品の作製方法およびそのデジタル化スイッチ部品を記録した読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタル化スイッチ部品の作製方法は、三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用されるデジタルデータ化されたスイッチ部品の作製方法であって、上記スイッチ部品のデータは、三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素と、該スイッチ部品の動作特性を表わす要素との組合わせとして作製され、三次元仮想空間を構築するシステムは、該スイッチ部品のデータを読み出し、上記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素に基づいて三次元仮想空間上に該スイッチ部品を表示するとともに、上記スイッチ部品の動作特性を表わす要素を三次元仮想空間上に併せて表示する処理を行なうことを特徴とする。
また、上記スイッチ部品のデータは、実スイッチ部品を表わす要素を備えてなることを特徴とする。
また、上記三次元仮想空間を構築するシステムが三次元ＣＡＤシステムであることを特徴とする。
【０００７】
上記デジタル化スイッチ部品が機械的スイッチ部品であり、上記動作特性を表わす要素が、スイッチ部品の動作状態を動的に表わす要素であることを特徴とする。
また、上記デジタル化スイッチ部品が非接触型スイッチ部品であり、上記動作特性を表わす要素が、スイッチ部品の有効動作範囲を可視的に表わす要素であることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、デジタル化スイッチ部品とは、三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用するため、デジタルデータ化されて三次元仮想空間を示す画面上で三次元物体として表示されるスイッチ部品をいう。
また、三次元仮想空間上でデジタル化スイッチ部品を取り扱うときに必要とされる要素とは、製品設計やモデルシミュレーションを三次元仮想空間を構築するシステムを用いて行なう際に、そのシステムが有するアッセンブリ機能、干渉機能等を利用して部品同士を処理する手段、例えば、スイッチ部品とその他の部品を加える演算や差し引く演算等を行なうために必要とされる要素をいい、実スイッチ部品を表わす要素とは、現実のスイッチ部品を表わす寸法、材質等をいう。また、本発明において、スイッチ部品の動作特性を表わす要素とは、スイッチのＯＮ・ＯＦＦなどの動作状態を三次元仮想空間上で視覚的に把握できる要素をいう。なお、機械的スイッチ部品とは、スイッチを構成する部位が機械的に可動してスイッチングを行う部品をいい、具体的には回転レバー式のリミットスイッチなどがあり、非接触型スイッチ部品とは、電界、磁界の変化や光の反射などを利用することにより、部品間の接触なしでスイッチングを行う部品をいい、具体的には近接スイッチ、光電スイッチなどがある。
【０００９】
三次元ＣＡＤシステムなどの三次元仮想空間を構築するシステム上で使用するスイッチ部品のデジタルデータを、外観形状や内部構造などの部品の静的性質を規定する要素のみではなく、動作特性を表わす要素を組合わせて作製し、これを部品と共に三次元ＣＡＤ画面上に表示することにより、三次元ＣＡＤシステム上などで外観形状から判断できる取付スペースの確認などだけでなく、リミットスイッチや近接スイッチなどのように各部位の配置状態に伴いスイッチのＯＮ・ＯＦＦといった動作状態が変化するものについても視覚的な確認を行なうことができる。これにより、機械的スイッチ部品や非接触型スイッチ部品を含めた装置設計などについても容易に行なうことができる。
【００１０】
上記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素、または実スイッチ部品を表わす要素が簡略化して記述されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、要素を簡略化して記述するとは、要素が三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素の場合、現実のスイッチ部品の寸法や形状を忠実にデジタルデータ化するのではなく、設計上必要のない部位を省略したり、実部品形状を直線、曲線等で所定の約束事に従い単純化した形状として記述することを意味し、
要素が実スイッチ部品を表わす要素の場合では、寸法や特性を数値、文字自体ではなく簡易記号または色分けなどして記述することを意味する。
【００１２】
各要素を簡略化して記述することにより、デジタル化スイッチ部品の必要メモリー容量が削減され、またＳＴＥＰやＩＧＥＳを使用している三次元ＣＡＤソフト間でデータ変換を容易にできる。また、簡略なしでは実現困難であった材質等の相違も表現できるようになる。
【００１３】
また、上記作製方法により得られたデジタル化スイッチ部品のデータを、ＦＤ、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ（ハードディスク）などの記録媒体に記録することにより、三次元ＣＡＤシステム上などで製品試作・モデリングを行なうときに容易に提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明によるデジタル化スイッチ部品の一例として機械的スイッチ部品である回転レバー型のリミットスイッチを図１により説明する。図１（ａ）は三次元ＣＡＤの画面上で立体部品として表示される回転レバー式のリミットスイッチの正面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のレバー部を取り外した状態におけるＡ部拡大図をそれぞれ示す。
図１（ａ）に示すようにリミットスイッチ１は、本体部２と、レバー３と、レバー支持部４とから構成され実際のスイッチ部品を一部簡略化して三次元ＣＡＤ画面上に表示したものである。この表示を行ないその他部品間での干渉などを考慮しつつ三次元ＣＡＤシステム上で該リミットスイッチを取り扱うために必要とされる要素は、リミットスイッチ１を構成する、本体部２、レバー３およびレバー支持部４の外形状およびその大きさ、本体部２、レバー３およびレバー支持部４の連結位置および位置関係、レバー３の回動可能範囲などである。
また、実スイッチ部品を表わす要素として、リミットスイッチ１を構成する各部位の具体的大きさ、重量、材質などをその表面に刻印することができる（図示省略）。また、レバー３の動作に必要な力や、レバーが戻る力なども同様にスイッチ部品表面に刻印することができる。
【００１５】
上記三次元ＣＡＤシステム上でリミットスイッチ１を取り扱うために必要とされる要素および実スイッチ部品を表わす要素とを組合わせたデータを用いることにより、三次元ＣＡＤの画面上においてリミットスイッチの外観形状を表示することができ、かつ表面に刻印された実部品のデータよりその大きさやスイッチ特性を画面上で視覚的に把握することができる。なお、これらの要素は簡略化することができ、例えば、実際のリミットスイッチでは、レバー支持部４でレバー３を支持部中央７を中心に回動自在に支持するため軸および軸受を備えるが、三次元ＣＡＤシステム上でリミットスイッチを取り扱うために必要とされる要素としては、レバー３の回動可能範囲さえ分かれば、これらの軸などの要素については不要であり省略することができる。この結果、必要メモリー量を削減できる。
【００１６】
上記要素に加え、リミットスイッチ１はその動作特性を表わす要素として、ビジュアルウインドウ５と、範囲表示帯６とを具備する。これらは実際のリミットスイッチには存在しない部位であり、実際のリミットスイッチが持つ動作特性を三次元ＣＡＤの画面上で視覚的に認識することができるようにするためにモデリングしたものである。図１（ｂ）に示すようにレバー支持部４表面に有効動作範囲を示す範囲表示帯６が表記されている。リミットスイッチ１は、そのレバー３がレバー支持部４との支持部中央７を中心にして回動し、レバー３が所定回転角度となった場合、通電を行なうなどそのＯＮ・ＯＦＦ状態を切り替える働きを有する。本例に挙げるリミットスイッチ１は動作特性としてレバーが垂直状態の時（図１（ａ）の場合）、スイッチはＯＦＦであり、垂直から１５°以上（図中においてα≧１５°）回転した場合にＯＮとなる。また、垂直から４５°（図中においてβ＝４５°）が回転限界であり、それ以上の角度にレバーを回転させることはできない。範囲表示帯６は図１（ｂ）に示すように扇状であり、図１（ｂ）はモノクロ図であるため省略するが、実際には、上記特性に基づき扇の垂直位置が黄色６ａ、１５°以上〜４５°未満の範囲が緑色６ｂ、４５°以上の範囲が赤色６ｃで各範囲色分けして表記されている。範囲表示帯６の位置に対応させて、レバー３に下の範囲表示帯６を視認できる窓としてビジュアルウインドウ５を設けることにより、現在のレバー３の回転角度におけるスイッチの動作状態をビジュアルウインドウ５から見える範囲表示帯６の色から判断することができる。なお、この動作特性範囲α、βは用いるスイッチ部品により異なる。
【００１７】
本発明のリミットスイッチを装置に組み込んだ場合におけるリミットスイッチの動作を図２および図３を参照して説明する。図２はリミットスイッチの使用例を、図３はリミットスイッチの動作をそれぞれ示す図である。
図２に示すように、リミットスイッチ１は工作機械８などの位置決めなどに使用され、テーブル９の移動に伴いレバー３が回転し、レバー３が所定回転角度となった場合にテーブル９の移動を停止することによりテーブルの位置を決定する。テーブル９の移動に伴うリミットスイッチの動作を図３より説明する。なお、図３下部には各回転角度においてビジュアルウインドウから見える範囲表示帯を拡大して示す。テーブル９が停止状態でリミットスイッチ１のレバー３が垂直位置から回転していない場合、ビジュアルウインドウ５から範囲表示帯６の黄色範囲６ａが見え、スイッチがＯＦＦ（初期状態）であることを認識できる（図３（ａ））。テーブル９が水平矢印方向に移動すると、レバー３がこれに伴い回転し、その回転角度が１５°以上となった場合、ビジュアルウインドウ５から範囲表示帯６の緑色範囲６ｂが見え、スイッチがＯＮとなったことを認識でき、このときテーブル９が停止し位置が決定される（図３（ｂ））。設計段階においては、この回転角度が１５°となった場合に、テーブル９が正確に予定した位置に停止するようにリミットスイッチの装置内での配置を決定する必要がある。なお、レバー３の機械的な回転限界である４５°となった場合、ビジュアルウインドウ５から範囲表示帯６の赤色範囲６ｃが見え、限界位置であることを認識できる（図３（ｃ））。
【００１８】
リミットスイッチ１の動作特性を表わす要素の他の例を図４を参照して説明する。図４はビジュアルウインドウと範囲表示帯の代わりに角度表示プレート１０と回転角指針１１を具備したリミットスイッチを示す。
ビジュアルウインドウおよび範囲表示帯と同様で、角度表示プレート１０および回転角指針１１は実際のリミットスイッチには存在しない部位であり、実際のリミットスイッチが持つ動作特性を三次元ＣＡＤの画面上で視覚的に認識することができるようにするためにモデリングしたものである。
角度表示プレート１０を採用することにより、現在の回転角度をアナログ的に視認することができるので、ビジュアルウインドウから見える範囲表示帯の色で動作状態をデジタル的に視認するよりも、スイッチＯＮ・ＯＦＦの境界点を動作中に予想しやすいという利点がある。しかし、動作状態を判断するのに予め１５°でスイッチがＯＮとなるなどの動作特性を知っておく必要があること、また、視点角度によっては角度表示プレートの表記が見えにくいなどの不利な点もある。 よって、動作特性を表わす要素としては、設計上重要となる条件に応じてこれらの要素を使い分けることが好ましい。
【００１９】
機械的スイッチ部品であるリミットスイッチとしては、上記回転式のレバー型の他、ストローク式のプランジャ型、ローラ型などがあり、上述の動作特性を表わす要素をストローク運動に対応させることにより、これらのスイッチについても本発明のデジタル化スイッチ部品として扱うことができる。
【００２０】
従来、三次元ＣＡＤシステムなどの三次元仮想空間においては、リミットスイッチのレバーのセット角度（初期角度）から動作するまでの角度の認識は、予め仕様書などの資料により数値として把握できても、視点位置などが変化するため画面上でレバーの回転角度を正確に把握することは非常に困難であった。これに対し、本発明のデジタルデータ化した機械的スイッチ部品は上記のような動作特性を表わす要素を備えることにより、三次元ＣＡＤの画面上において、レバーを自由に回転させつつそのスイッチの動作状態を動的に視認しながら設計を行うことができるので、スイッチ部品の位置決めなどを容易に行なうことができる。
【００２１】
動作特性を表わす要素として、テキスト文字やデジタル数字などを表示することもできる。また、これらの視覚的な要素とは別に、音により動作状態の認識を行なう要素を用いることもできる。具体的には、リミットスイッチが所定の角度となりスイッチのＯＮ・ＯＦＦが切り替わったときに、三次元ＣＡＤシステムを介して警告音を鳴らすなどである。
【００２２】
次に、本発明によるデジタル化スイッチ部品の他の例として非接触型スイッチ部品である近接スイッチを図５および図６により説明する。図５は、近接スイッチの動作特性を、図６は有効動作範囲領域を動作特性を表わす要素としてモデリングした近接スイッチをそれぞれ示す。
近接スイッチ１２は、自己が発する磁界や電界の範囲内に他の部品が進入したか否かを、その磁界や電界の変化から感知するものである。図５に示すようにセンサーの検出能は検出距離の関数として示すことができ、図に示した一斜線領域１３が近接スイッチが他の部品の接近を感知できる有効動作範囲である。なお、図のデータとして用いた近接スイッチは、２線式近接センサ（キーエンス社製 型番：ＥＶ−１１８Ｕ）である。
図６は、三次元ＣＡＤの画面上に立体部品として表示されるデジタルデータ化された近接スイッチであり、図５で示される近接スイッチの有効動作範囲を表わす領域１３を可視的な部位１５としてモデリングし、近接スイッチと併せて表示したものである。なお、有効動作範囲を表わす部位１５のモデリングは、近接スイッチの有効動作範囲が図５に示すように X=0mm を中心に左右対称であることを利用し、図５における二斜線領域１４を２次元ＣＡＤ上などでＸ軸中心に３６０°回転させることにより行なう。
【００２３】
近接スイッチや光電スイッチなどの非接触型スイッチ部品では、その検出動作に磁界、電界、または光などを利用するため三次元ＣＡＤの画面上では、これらのスイッチ部品の有効動作範囲をまったく視認することができない。これに対し、本発明のデジタルデータ化した非接触型スイッチ部品は上記のように有効動作範囲を表わす領域を一つの部位１５としてモデリングすることにより、三次元ＣＡＤの画面上において他の部品がセンサーの有効範囲に進入するか否かを視認することができる。加えて、有効動作範囲がスイッチ部品の一つの部位として扱われるため、ＣＡＤに装備されている部品と部品との干渉を判定する機能を利用してスイッチの動作状態を確認することができる。なお、有効動作範囲の領域を他の部品と色分けする、または半透明とすることにより、実際の部品では存在しない部分であることを認識できる。
【００２４】
本発明によるデジタル化スイッチ部品は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＺＩＰ、ＦＤ、テープ媒体等に記録されて供給される。また、インターネットなどのコンピュータを介する通信手段によっても供給できる。
【００２５】
コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたデジタル化スイッチ部品は、三次元仮想空間を構築するシステム上で使用される。該システムは一般的に主制御部（ＣＰＵ）、記憶装置、入力装置、表示装置などから構成され、主制御部は、入力装置からの使用者の指示に基づいて、記憶装置内に保存された本発明のデジタル化スイッチ部品およびその他のデジタル化部品のデータを組み合わせて三次元仮想空間上にモデルを作成し、これをＴＶモニタなどの表示装置に表示する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のデジタル化スイッチ部品の作製方法は、三次元ＣＡＤシステムなどの三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用されるデジタルデータ化されたスイッチ部品の作製方法であって、上記スイッチ部品のデータは、三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素と、該スイッチ部品の動作特性を表わす要素との組合わせとして作製され、三次元仮想空間を構築するシステムは、該スイッチ部品のデータを読み出し、上記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素に基づいて三次元仮想空間上に該スイッチ部品を表示するとともに、上記スイッチ部品の動作特性を表わす要素を三次元仮想空間上に併せて表示する処理を行なうので、三次元仮想空間上などにおいて、該作製方法により得られたデジタル化スイッチ部品は外観形状から判断できる取付スペースの確認などだけでなく、その動作確認も容易に行なうことができる。
また、上記スイッチ部品のデータは、実スイッチ部品を表わす要素を備えてなるので、三次元仮想空間上において実部品の寸法、材質などを確認することができる。
【００２７】
上記デジタル化スイッチ部品が機械的スイッチ部品であり、上記動作特性を表わす要素が、スイッチ部品の動作状態を動的に表わす要素である、または、上記デジタル化スイッチ部品が非接触型スイッチ部品であり、上記動作特性を表わす要素が、スイッチ部品の有効動作範囲を可視的に表わす要素であるので、リミットスイッチや近接スイッチなどのように各部位の配置状態に伴いスイッチのＯＮ・ＯＦＦといった動作状態が変化するものについても視覚的な確認を行なうことができ、機械的スイッチ部品や非機械的スイッチ部品を含めた装置設計などについても容易に行なうことができる。
【００２８】
上記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素、または実スイッチ部品を表わす要素が簡略化して記述されているので、デジタル化スイッチ部品の必要メモリー容量が削減される。また、ＳＴＥＰやＩＧＥＳを使用している三次元ＣＡＤソフト間でデータ変換を容易にできる。
【００２９】
本発明のデジタル化スイッチ部品のデータを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記作製方法により得られたデジタル化スイッチ部品のデータを、ＦＤ、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ（ハードディスク）などの記録媒体に記録することにより、三次元ＣＡＤシステム上などで製品試作・モデリングを行なうときに容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】三次元ＣＡＤの画面上で表示されるリミットスイッチを示す図である。
【図２】リミットスイッチの使用例を示す図である。
【図３】図２の使用例におけるリミットスイッチの動作を示す図である。
【図４】三次元ＣＡＤの画面上で表示される他のリミットスイッチを示す図である。
【図５】近接スイッチの動作特性を示す図である。
【図６】三次元ＣＡＤの画面上で表示される近接スイッチを示す図である。
【符号の説明】
１ リミットスイッチ
２ 本体部
３ レバー
４ レバー支持部
５ ビジュアルウインドウ
６ 範囲表示帯
７ 支持部中央
８ 工作機械
９ テーブル
１０ 角度表示プレート
１１ 回転角指針
１２ 近接スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元ＣＡＤシステムなどの三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用するデジタルデータ化されたスイッチ部品の作製方法およびそのデジタル化スイッチ部品を記録した読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピューターにより仮想的に三次元空間を構築するシステムとして、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）や三次元アニメーションなどが開発され、設計やモデリングのシミュレーターとして広く活用されている。特に、開発・設計の分野においては、従来のシーケンスエンジニアリング（順序だてた製造過程）からコンカレントエンジニアリング（各部署同時製造）に移行するために、三次元ＣＡＤシステム内での製品試作・モデリングが必須となってきている。
従来、三次元ＣＡＤ画面上で表示できるようデジタルデータ化されたボルトなどのデジタル化部品は、その形状を実際部品の形状に近似させたデジタルデータとして作製されていた。また、外部形状だけでなく内部構造、公差、重量などの情報を加えＣＡＤ画面上でこれらを認識でき、かつ形状を簡略・最適化することにより必要データ容量を減らしたデジタル化部品などがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３３４９６９３号公報 （特許請求の範囲）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、三次元ＣＡＤシステム上において、スイッチ部品などのように形状、内部構造以外にその動作特性が重要となる部品を使用する場合では設計上で以下のような問題がある。すなわち、スイッチ部品がレバー回転式のリミットスイッチのような機械的スイッチ部品の場合、実体部品では、レバーを任意の位置へ動かすことにより接点の開閉音や、通電を表示するランプの目視でその動作を確認することができるが、三次元ＣＡＤシステム上でのデジタルデータ化されたスイッチ部品では、その部品データに基づく外観形状から判断できる取付スペースの確認などはできるものの、実際にスイッチを使用する場合のレバーの回転角度やそのときの通電状態などの動作を確認することができず、取り付け位置の確定が容易に行なえないという問題がある。また、スイッチ部品が近接スイッチのような非接触型スイッチ部品では、磁界、電界センサーなどの有効範囲を視認することができないため、有効範囲のデータを別紙などで確認しながら設計することになり上記機械的スイッチ部品と同様にその配置などが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、三次元仮想空間を構築するシステムによる製品設計やモデルシミュレーションにおいて、その動作特性を容易に把握できる使い勝手に優れたデジタル化スイッチ部品の作製方法およびそのデジタル化スイッチ部品を記録した読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタル化スイッチ部品の作製方法は、三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用されるデジタルデータ化されたスイッチ部品の作製方法であって、上記スイッチ部品のデータは、三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素と、該スイッチ部品の動作特性を表わす要素との組合わせとして作製され、三次元仮想空間を構築するシステムは、該スイッチ部品のデータを読み出し、上記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素に基づいて三次元仮想空間上に該スイッチ部品を表示するとともに、上記スイッチ部品の動作特性を表わす要素を三次元仮想空間上に併せて表示する処理を行なうことを特徴とする。
また、上記スイッチ部品のデータは、実スイッチ部品を表わす要素を備えてなることを特徴とする。
また、上記三次元仮想空間を構築するシステムが三次元ＣＡＤシステムであることを特徴とする。
【０００７】
上記デジタル化スイッチ部品が機械的スイッチ部品であり、上記動作特性を表わす要素が、スイッチ部品の動作状態を動的に表わす要素であることを特徴とする。
また、上記デジタル化スイッチ部品が非接触型スイッチ部品であり、上記動作特性を表わす要素が、スイッチ部品の有効動作範囲を可視的に表わす要素であることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、デジタル化スイッチ部品とは、三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用するため、デジタルデータ化されて三次元仮想空間を示す画面上で三次元物体として表示されるスイッチ部品をいう。
また、三次元仮想空間上でデジタル化スイッチ部品を取り扱うときに必要とされる要素とは、製品設計やモデルシミュレーションを三次元仮想空間を構築するシステムを用いて行なう際に、そのシステムが有するアッセンブリ機能、干渉機能等を利用して部品同士を処理する手段、例えば、スイッチ部品とその他の部品を加える演算や差し引く演算等を行なうために必要とされる要素をいい、実スイッチ部品を表わす要素とは、現実のスイッチ部品を表わす寸法、材質等をいう。また、本発明において、スイッチ部品の動作特性を表わす要素とは、スイッチのＯＮ・ＯＦＦなどの動作状態を三次元仮想空間上で視覚的に把握できる要素をいう。なお、機械的スイッチ部品とは、スイッチを構成する部位が機械的に可動してスイッチングを行う部品をいい、具体的には回転レバー式のリミットスイッチなどがあり、非接触型スイッチ部品とは、電界、磁界の変化や光の反射などを利用することにより、部品間の接触なしでスイッチングを行う部品をいい、具体的には近接スイッチ、光電スイッチなどがある。
【０００９】
三次元ＣＡＤシステムなどの三次元仮想空間を構築するシステム上で使用するスイッチ部品のデジタルデータを、外観形状や内部構造などの部品の静的性質を規定する要素のみではなく、動作特性を表わす要素を組合わせて作製し、これを部品と共に三次元ＣＡＤ画面上に表示することにより、三次元ＣＡＤシステム上などで外観形状から判断できる取付スペースの確認などだけでなく、リミットスイッチや近接スイッチなどのように各部位の配置状態に伴いスイッチのＯＮ・ＯＦＦといった動作状態が変化するものについても視覚的な確認を行なうことができる。これにより、機械的スイッチ部品や非接触型スイッチ部品を含めた装置設計などについても容易に行なうことができる。
【００１０】
上記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素、または実スイッチ部品を表わす要素が簡略化して記述されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、要素を簡略化して記述するとは、要素が三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素の場合、現実のスイッチ部品の寸法や形状を忠実にデジタルデータ化するのではなく、設計上必要のない部位を省略したり、実部品形状を直線、曲線等で所定の約束事に従い単純化した形状として記述することを意味し、
要素が実スイッチ部品を表わす要素の場合では、寸法や特性を数値、文字自体ではなく簡易記号または色分けなどして記述することを意味する。
【００１２】
各要素を簡略化して記述することにより、デジタル化スイッチ部品の必要メモリー容量が削減され、またＳＴＥＰやＩＧＥＳを使用している三次元ＣＡＤソフト間でデータ変換を容易にできる。また、簡略なしでは実現困難であった材質等の相違も表現できるようになる。
【００１３】
また、上記作製方法により得られたデジタル化スイッチ部品のデータを、ＦＤ、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ（ハードディスク）などの記録媒体に記録することにより、三次元ＣＡＤシステム上などで製品試作・モデリングを行なうときに容易に提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明によるデジタル化スイッチ部品の一例として機械的スイッチ部品である回転レバー型のリミットスイッチを図１により説明する。図１（ａ）は三次元ＣＡＤの画面上で立体部品として表示される回転レバー式のリミットスイッチの正面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のレバー部を取り外した状態におけるＡ部拡大図をそれぞれ示す。
図１（ａ）に示すようにリミットスイッチ１は、本体部２と、レバー３と、レバー支持部４とから構成され実際のスイッチ部品を一部簡略化して三次元ＣＡＤ画面上に表示したものである。この表示を行ないその他部品間での干渉などを考慮しつつ三次元ＣＡＤシステム上で該リミットスイッチを取り扱うために必要とされる要素は、リミットスイッチ１を構成する、本体部２、レバー３およびレバー支持部４の外形状およびその大きさ、本体部２、レバー３およびレバー支持部４の連結位置および位置関係、レバー３の回動可能範囲などである。
また、実スイッチ部品を表わす要素として、リミットスイッチ１を構成する各部位の具体的大きさ、重量、材質などをその表面に刻印することができる（図示省略）。また、レバー３の動作に必要な力や、レバーが戻る力なども同様にスイッチ部品表面に刻印することができる。
【００１５】
上記三次元ＣＡＤシステム上でリミットスイッチ１を取り扱うために必要とされる要素および実スイッチ部品を表わす要素とを組合わせたデータを用いることにより、三次元ＣＡＤの画面上においてリミットスイッチの外観形状を表示することができ、かつ表面に刻印された実部品のデータよりその大きさやスイッチ特性を画面上で視覚的に把握することができる。なお、これらの要素は簡略化することができ、例えば、実際のリミットスイッチでは、レバー支持部４でレバー３を支持部中央７を中心に回動自在に支持するため軸および軸受を備えるが、三次元ＣＡＤシステム上でリミットスイッチを取り扱うために必要とされる要素としては、レバー３の回動可能範囲さえ分かれば、これらの軸などの要素については不要であり省略することができる。この結果、必要メモリー量を削減できる。
【００１６】
上記要素に加え、リミットスイッチ１はその動作特性を表わす要素として、ビジュアルウインドウ５と、範囲表示帯６とを具備する。これらは実際のリミットスイッチには存在しない部位であり、実際のリミットスイッチが持つ動作特性を三次元ＣＡＤの画面上で視覚的に認識することができるようにするためにモデリングしたものである。図１（ｂ）に示すようにレバー支持部４表面に有効動作範囲を示す範囲表示帯６が表記されている。リミットスイッチ１は、そのレバー３がレバー支持部４との支持部中央７を中心にして回動し、レバー３が所定回転角度となった場合、通電を行なうなどそのＯＮ・ＯＦＦ状態を切り替える働きを有する。本例に挙げるリミットスイッチ１は動作特性としてレバーが垂直状態の時（図１（ａ）の場合）、スイッチはＯＦＦであり、垂直から１５°以上（図中においてα≧１５°）回転した場合にＯＮとなる。また、垂直から４５°（図中においてβ＝４５°）が回転限界であり、それ以上の角度にレバーを回転させることはできない。範囲表示帯６は図１（ｂ）に示すように扇状であり、図１（ｂ）はモノクロ図であるため省略するが、実際には、上記特性に基づき扇の垂直位置が黄色６ａ、１５°以上〜４５°未満の範囲が緑色６ｂ、４５°以上の範囲が赤色６ｃで各範囲色分けして表記されている。範囲表示帯６の位置に対応させて、レバー３に下の範囲表示帯６を視認できる窓としてビジュアルウインドウ５を設けることにより、現在のレバー３の回転角度におけるスイッチの動作状態をビジュアルウインドウ５から見える範囲表示帯６の色から判断することができる。なお、この動作特性範囲α、βは用いるスイッチ部品により異なる。
【００１７】
本発明のリミットスイッチを装置に組み込んだ場合におけるリミットスイッチの動作を図２および図３を参照して説明する。図２はリミットスイッチの使用例を、図３はリミットスイッチの動作をそれぞれ示す図である。
図２に示すように、リミットスイッチ１は工作機械８などの位置決めなどに使用され、テーブル９の移動に伴いレバー３が回転し、レバー３が所定回転角度となった場合にテーブル９の移動を停止することによりテーブルの位置を決定する。テーブル９の移動に伴うリミットスイッチの動作を図３より説明する。なお、図３下部には各回転角度においてビジュアルウインドウから見える範囲表示帯を拡大して示す。テーブル９が停止状態でリミットスイッチ１のレバー３が垂直位置から回転していない場合、ビジュアルウインドウ５から範囲表示帯６の黄色範囲６ａが見え、スイッチがＯＦＦ（初期状態）であることを認識できる（図３（ａ））。テーブル９が水平矢印方向に移動すると、レバー３がこれに伴い回転し、その回転角度が１５°以上となった場合、ビジュアルウインドウ５から範囲表示帯６の緑色範囲６ｂが見え、スイッチがＯＮとなったことを認識でき、このときテーブル９が停止し位置が決定される（図３（ｂ））。設計段階においては、この回転角度が１５°となった場合に、テーブル９が正確に予定した位置に停止するようにリミットスイッチの装置内での配置を決定する必要がある。なお、レバー３の機械的な回転限界である４５°となった場合、ビジュアルウインドウ５から範囲表示帯６の赤色範囲６ｃが見え、限界位置であることを認識できる（図３（ｃ））。
【００１８】
リミットスイッチ１の動作特性を表わす要素の他の例を図４を参照して説明する。図４はビジュアルウインドウと範囲表示帯の代わりに角度表示プレート１０と回転角指針１１を具備したリミットスイッチを示す。
ビジュアルウインドウおよび範囲表示帯と同様で、角度表示プレート１０および回転角指針１１は実際のリミットスイッチには存在しない部位であり、実際のリミットスイッチが持つ動作特性を三次元ＣＡＤの画面上で視覚的に認識することができるようにするためにモデリングしたものである。
角度表示プレート１０を採用することにより、現在の回転角度をアナログ的に視認することができるので、ビジュアルウインドウから見える範囲表示帯の色で動作状態をデジタル的に視認するよりも、スイッチＯＮ・ＯＦＦの境界点を動作中に予想しやすいという利点がある。しかし、動作状態を判断するのに予め１５°でスイッチがＯＮとなるなどの動作特性を知っておく必要があること、また、視点角度によっては角度表示プレートの表記が見えにくいなどの不利な点もある。 よって、動作特性を表わす要素としては、設計上重要となる条件に応じてこれらの要素を使い分けることが好ましい。
【００１９】
機械的スイッチ部品であるリミットスイッチとしては、上記回転式のレバー型の他、ストローク式のプランジャ型、ローラ型などがあり、上述の動作特性を表わす要素をストローク運動に対応させることにより、これらのスイッチについても本発明のデジタル化スイッチ部品として扱うことができる。
【００２０】
従来、三次元ＣＡＤシステムなどの三次元仮想空間においては、リミットスイッチのレバーのセット角度（初期角度）から動作するまでの角度の認識は、予め仕様書などの資料により数値として把握できても、視点位置などが変化するため画面上でレバーの回転角度を正確に把握することは非常に困難であった。これに対し、本発明のデジタルデータ化した機械的スイッチ部品は上記のような動作特性を表わす要素を備えることにより、三次元ＣＡＤの画面上において、レバーを自由に回転させつつそのスイッチの動作状態を動的に視認しながら設計を行うことができるので、スイッチ部品の位置決めなどを容易に行なうことができる。
【００２１】
動作特性を表わす要素として、テキスト文字やデジタル数字などを表示することもできる。また、これらの視覚的な要素とは別に、音により動作状態の認識を行なう要素を用いることもできる。具体的には、リミットスイッチが所定の角度となりスイッチのＯＮ・ＯＦＦが切り替わったときに、三次元ＣＡＤシステムを介して警告音を鳴らすなどである。
【００２２】
次に、本発明によるデジタル化スイッチ部品の他の例として非接触型スイッチ部品である近接スイッチを図５および図６により説明する。図５は、近接スイッチの動作特性を、図６は有効動作範囲領域を動作特性を表わす要素としてモデリングした近接スイッチをそれぞれ示す。
近接スイッチ１２は、自己が発する磁界や電界の範囲内に他の部品が進入したか否かを、その磁界や電界の変化から感知するものである。図５に示すようにセンサーの検出能は検出距離の関数として示すことができ、図に示した一斜線領域１３が近接スイッチが他の部品の接近を感知できる有効動作範囲である。なお、図のデータとして用いた近接スイッチは、２線式近接センサ（キーエンス社製 型番：ＥＶ−１１８Ｕ）である。
図６は、三次元ＣＡＤの画面上に立体部品として表示されるデジタルデータ化された近接スイッチであり、図５で示される近接スイッチの有効動作範囲を表わす領域１３を可視的な部位１５としてモデリングし、近接スイッチと併せて表示したものである。なお、有効動作範囲を表わす部位１５のモデリングは、近接スイッチの有効動作範囲が図５に示すように X=0mm を中心に左右対称であることを利用し、図５における二斜線領域１４を２次元ＣＡＤ上などでＸ軸中心に３６０°回転させることにより行なう。
【００２３】
近接スイッチや光電スイッチなどの非接触型スイッチ部品では、その検出動作に磁界、電界、または光などを利用するため三次元ＣＡＤの画面上では、これらのスイッチ部品の有効動作範囲をまったく視認することができない。これに対し、本発明のデジタルデータ化した非接触型スイッチ部品は上記のように有効動作範囲を表わす領域を一つの部位１５としてモデリングすることにより、三次元ＣＡＤの画面上において他の部品がセンサーの有効範囲に進入するか否かを視認することができる。加えて、有効動作範囲がスイッチ部品の一つの部位として扱われるため、ＣＡＤに装備されている部品と部品との干渉を判定する機能を利用してスイッチの動作状態を確認することができる。なお、有効動作範囲の領域を他の部品と色分けする、または半透明とすることにより、実際の部品では存在しない部分であることを認識できる。
【００２４】
本発明によるデジタル化スイッチ部品は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＺＩＰ、ＦＤ、テープ媒体等に記録されて供給される。また、インターネットなどのコンピュータを介する通信手段によっても供給できる。
【００２５】
コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたデジタル化スイッチ部品は、三次元仮想空間を構築するシステム上で使用される。該システムは一般的に主制御部（ＣＰＵ）、記憶装置、入力装置、表示装置などから構成され、主制御部は、入力装置からの使用者の指示に基づいて、記憶装置内に保存された本発明のデジタル化スイッチ部品およびその他のデジタル化部品のデータを組み合わせて三次元仮想空間上にモデルを作成し、これをＴＶモニタなどの表示装置に表示する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のデジタル化スイッチ部品の作製方法は、三次元ＣＡＤシステムなどの三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用されるデジタルデータ化されたスイッチ部品の作製方法であって、上記スイッチ部品のデータは、三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素と、該スイッチ部品の動作特性を表わす要素との組合わせとして作製され、三次元仮想空間を構築するシステムは、該スイッチ部品のデータを読み出し、上記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素に基づいて三次元仮想空間上に該スイッチ部品を表示するとともに、上記スイッチ部品の動作特性を表わす要素を三次元仮想空間上に併せて表示する処理を行なうので、三次元仮想空間上などにおいて、該作製方法により得られたデジタル化スイッチ部品は外観形状から判断できる取付スペースの確認などだけでなく、その動作確認も容易に行なうことができる。
また、上記スイッチ部品のデータは、実スイッチ部品を表わす要素を備えてなるので、三次元仮想空間上において実部品の寸法、材質などを確認することができる。
【００２７】
上記デジタル化スイッチ部品が機械的スイッチ部品であり、上記動作特性を表わす要素が、スイッチ部品の動作状態を動的に表わす要素である、または、上記デジタル化スイッチ部品が非接触型スイッチ部品であり、上記動作特性を表わす要素が、スイッチ部品の有効動作範囲を可視的に表わす要素であるので、リミットスイッチや近接スイッチなどのように各部位の配置状態に伴いスイッチのＯＮ・ＯＦＦといった動作状態が変化するものについても視覚的な確認を行なうことができ、機械的スイッチ部品や非機械的スイッチ部品を含めた装置設計などについても容易に行なうことができる。
【００２８】
上記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素、または実スイッチ部品を表わす要素が簡略化して記述されているので、デジタル化スイッチ部品の必要メモリー容量が削減される。また、ＳＴＥＰやＩＧＥＳを使用している三次元ＣＡＤソフト間でデータ変換を容易にできる。
【００２９】
本発明のデジタル化スイッチ部品のデータを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記作製方法により得られたデジタル化スイッチ部品のデータを、ＦＤ、ＭＯ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ（ハードディスク）などの記録媒体に記録することにより、三次元ＣＡＤシステム上などで製品試作・モデリングを行なうときに容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】三次元ＣＡＤの画面上で表示されるリミットスイッチを示す図である。
【図２】リミットスイッチの使用例を示す図である。
【図３】図２の使用例におけるリミットスイッチの動作を示す図である。
【図４】三次元ＣＡＤの画面上で表示される他のリミットスイッチを示す図である。
【図５】近接スイッチの動作特性を示す図である。
【図６】三次元ＣＡＤの画面上で表示される近接スイッチを示す図である。
【符号の説明】
１ リミットスイッチ
２ 本体部
３ レバー
４ レバー支持部
５ ビジュアルウインドウ
６ 範囲表示帯
７ 支持部中央
８ 工作機械
９ テーブル
１０ 角度表示プレート
１１ 回転角指針
１２ 近接スイッチ
Claims (1)
- 三次元仮想空間を構築するシステムにおいて使用されるデジタルデータ化されたスイッチ部品の表示方法であって、
前記スイッチ部品のデータは、三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素と、該スイッチ部品の動作特性を表わす要素との組合わせとして表示され、
三次元仮想空間を構築するシステムは、該スイッチ部品のデータを読み出し、前記三次元仮想空間上で該スイッチ部品を取り扱うために必要とされる要素に基づいて三次元仮想空間上に該スイッチ部品を表示するとともに、前記スイッチ部品の動作特性を表わす要素を三次元仮想空間上に併せて表示する処理を行なうものであり、
前記スイッチ部品が非接触型スイッチ部品であり、前記非接触型スイッチ部品における動作特性を表わす要素が、該非接触型スイッチ部品の近接センサの感知範囲であり、前記システムは、前記非接触型スイッチ部品の近接センサの感知範囲を前記非接触型スイッチ部品の形状とともに三次元表示する処理を行なうものであることを特徴とするデジタル化スイッチ部品の表示方法。
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| JP2002330302A JP4330328B2 (ja) | 2002-11-14 | 2002-11-14 | デジタル化スイッチ部品の表示方法 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2011055055A1 (fr) | 2009-11-03 | 2011-05-12 | Peugeot Citroën Automobiles SA | Piston pour moteur a combustion interne et moteur comprenant un tel piston |
-
2002
- 2002-11-14 JP JP2002330302A patent/JP4330328B2/ja not_active Expired - Lifetime
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