JP4542791B2 - ワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法、その装置及びそのプログラム - Google Patents

ワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法、その装置及びそのプログラム Download PDF

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Description

本発明は、主線材、この主線材から分岐する副線材及び／又はこの主線材に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定形状に変形されるときに発生する線材及び／又はクランプのねじれ角をコンピュータを利用して計算する方法、その装置、及びそのプログラムに関する。
近年、車両等においては多種多様の電装品が搭載されるようになっており、それらは、複数の電線や通信線がインシュロック等の結束部材やテープ等の保護部材によって束ねられたワイヤーハーネスとよばれるワイヤー様構造物で接続されている。このようなワイヤーハーネスは、所定の３次元空間に配策されるように設計されて、治具板上で２次元状に展開されて製造される。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）はそれぞれ、設計時及び製造時のワイヤーハーネスの形状を示す図である。図１（Ａ）に示すように、ワイヤーハーネスは、一般的に、幹線１ａからそれぞれ異なる方向に分岐する複数の枝線１ｂ１〜１ｂ４を有していたり、その端部や中間点にクランプ２ａ〜２ｇ等が取り付けられて（クランプの替わりにグロメットや端部にコネクタが取り付けられることもある）、例えば、車両ドアやフロア等の所定の３次元空間に配策されるように設計される。ところが、このように３次元空間を想定して設計されたワイヤーハーネスは、図１（Ｂ）に示すように、２次元状の治具板上に展開されて製造されるため、展開時には、異なる方向に分岐する枝線１ｂ１〜１ｂ４やクランプ２ａ〜２ｇが、幹線１ａに対してねじれを発生させることになっていた。これについて、図２を用いて説明する。
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本発明で対象となるワイヤーハーネスにおけるねじれ角を説明するための図である。図２（Ａ）に示すように、３次元空間を想定して設計されたワイヤーハーネスの幹線１ａが、ねじれなく直線的にのばされた状態において、例えば、枝線１ｂ１と枝線１ｂ２とは、正面からみると、図２（Ｂ）に示すように、角度θで異なる方向に分岐する。同様に、ここでは図示しない２つのクランプ（主に幹線の中間部に取り付けられる）も、図２（Ｂ）に示すように、角度θで異なる方向に分岐することがある。但し、クランプの場合には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、その角度θは、２つのクランプによるねじり作用点ｐ１、ｐ２と幹線１ａの中心軸とを結ぶ直線ｖ１、ｖ２、すなわち、２つのクランプ回転軸の成す角度となる。更に、枝線とクランプとが同様に角度θを形成することもあり得る。
ところで、ワイヤーハーネスの製造時には、ワイヤーハーネスを構成する幹線、枝線、クランプとも、基本的に２次元平面である治具板上に展開される。そうすると、ワイヤーハーネスの製造時には、例えば、幹線１ａ及び枝線１ｂ１を治具板に沿わせてこれを基準とすると、枝線１ｂ２は上記角度θに相当するぶんだけねじられることになる。このような角度θを本明細書中では上記ねじれ角とよぶ。
なお、一般的に、幹線は枝線よりも太いが、これらは同等の太さであってもよいし、逆であってもよい。また、幹線及び枝線はそれぞれ、別の名称、例えば、主線材及び副線材（分岐線材）等とよんでもよい。また、本明細書中、クランプとは、コネクタやクリップ等を含む、ワイヤーハーネスの支持部材を意味する。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
Ｂ．ナス著「マトリックス有限要素法」ブレイン図書出版株式会社出版、１９７８年８月１０日、ｐ．７−１５
このようなねじれ角を、治具板の設計やワイヤーハーネスの製造に先立ち正確に把握しておくことは、適確な治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造に不可欠なものである。ところが、ワイヤーハーネスは複数の電線が束になって構成されるため、特有の材料的特性や形状的特性、すなわち、特有の物理特性を有しており、このようなワイヤーハーネスにおけるねじれ角を正確に求めることは困難であると考えられていた。したがって、ワイヤーハーネスにおけるねじれ角を正確に求めるための有効な手法は確立されておらず、その実現が待望されている。
よって本発明は、上述した現状に鑑み、容易かつ正確にワイヤーハーネスにおけるねじれ角を計算することができるようにし、適確な治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となるねじれ角計算方法、その装置及びそのプログラムを提供することを課題としている。
上記課題を解決するためになされた請求項１記載のねじれ角計算方法は、入力手段と、変形形状モデル作成手段と、基準形状モデル作成手段と、重合計算手段と、ねじれ角計算手段とを備えたコンピュータが、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生する前記副電線束及び／又は前記クランプのねじれ角を、有限要素法を利用して計算するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、前記入力手段が、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付け、前記変形形状モデル作成手段が、前記変形形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点にそれぞれ、前記クランプの回転軸に対応するクランプ軸及び／又は前記副電線束の分岐方向に対応する仮想クランプ軸を付加した変形形状モデルを作成する変形形状モデル作成工程と、前記基準形状モデル作成手段が、前記基準形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点に、所定の基準軸を付加した基準形状モデルを作成する基準形状モデル作成工程と、前記重合計算手段が、前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記基準形状モデルを変形させて前記変形形状モデルに重ね合わせたときの形状を、有限要素法を利用して計算する重合計算工程と、前記ねじれ角計算手段が、前記重合計算工程の後に、前記基準軸と、前記クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸とが成す角を、前記ねじれ角として計算するねじれ角計算工程と、を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項２記載のねじれ角計算方法は、請求項１記載のねじれ角計算方法において、前記コンピュータが、前記副電線束の前記分岐節点を起点とする前記副電線束に対する接線ベクトル及び前記主電線束に対する接線ベクトル、を共に含む接線平面を作成する接線平面作成工程と、前記コンピュータが、前記接線平面上で前記副電線束の前記分岐節点を起点として前記主電線束に対する接線ベクトルに直交するベクトル、を前記仮想クランプ軸として算出する仮想クランプ軸算出工程と、を更に含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項３記載のねじれ角計算方法は、請求項２記載のねじれ角計算方法において、前記コンピュータが、前記ねじれ角ぶん戻して、前記クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸を前記基準形状モデルと共に表示装置に表示する表示工程、を更に含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項４記載のねじれ角計算方法は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のねじれ角計算方法において、前記基準形状は、前記ワイヤー様構造物が治具板上に展開されるときの形状に対応し、前記変形形状は、前記ワイヤー様構造物が所定の部位に取付けられるときの形状に対応する、ことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項５記載のねじれ角計算方法は、入力手段と、有限要素モデル作成手段と、基準形状モデル作成手段と、ねじれ角計算手段とを備えたコンピュータが、所定の部位に配策されるように設計された、主電線束及びこの主電線束から分岐する複数の副電線束及び／又はクランプを含んで構成されるワイヤー様構造物を、２次元平面である治具板の上に展開して、製造した前記ワイヤー構造物を所定の変形形状に変形させたときの前記副電線束のねじれ角を計算するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、前記入力手段が、前記ワイヤー様構造物の拘束条件と、物理特性との設定を受け付け、前記有限要素モデル作成手段が、前記ワイヤー様構造物を複数の梁要素が結合された弾性体とみなして、前記ワイヤー様構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成工程と、前記ねじれ角計算手段が、前記ワイヤー構造物の前記クランプ及び前記副電線の分岐点の座標および完全拘束または全回転自由の所定の拘束条件に対応させて、前記ワイヤー様構造物を、その前記主電線束が前記２次元平面に乗るような基準形状に変形させたときの前記副電線束及び／又は前記クランプが前記平面に対して成す角を前記ねじれ角として計算するねじれ角計算工程と、を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求６記載のねじれ角計算方法は、請求項５記載のねじれ角計算方法において、前記主電線束は前記ワイヤー様構造物を構成する全線材のうちで最大径を有するものとする、ことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項７記載のねじれ角計算方法は、請求項６記載のねじれ角計算方法において、前記複数の副電線束のうちで前記主電線束の次に太い線材も前記基準平面に乗るように前記拘束条件を設定する、ことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項８記載のねじれ角計算方法は、請求項５記載のねじれ角計算方法において、前記ワイヤー様構造物は前記主線材に取り付けられた、ねじりを発生しうるクランプも含んで構成され、前記平面に対する、前記クランプの回転軸が成す角度も前記ねじれ角として計算する、ことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項９記載のねじれ角計算方法は、請求項５記載のねじれ角計算方法において、前記複数の副線材に替えて、前記ワイヤー様構造物は前記主線材に取り付けられた、ねじりを発生しうるクランプを含んで構成され、前記複数の副線材に替えて、前記平面に対する、前記クランプの回転軸が成す角度も前記ねじれ角として計算する、ことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項１０記載のねじれ角計算装置は、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、ねじれなく真っ直ぐにのばされた基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生する前記副電線束及び／又は前記クランプのねじれ具合を計算する装置であって、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付ける入力手段と、前記変形形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点にそれぞれ、前記クランプの回転軸に対応するクランプ軸及び／又は前記副電線束の分岐方向に対応する仮想クランプ軸を付加した変形形状モデルを作成する変形形状モデル作成手段と、前記基準形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点に、所定の基準軸を付加した基準形状モデルを作成する基準形状モデル作成手段と、前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記基準形状モデルを変形させて前記変形形状モデルに重ね合わせたときの形状を、有限要素法を利用して計算する重合計算手段と、前記重合計算手段による計算の後に、前記基準軸と、前記クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸とが成す角を、前記ねじれ角として計算するねじれ角計算手段と、を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項１１記載のねじれ角計算プログラムは、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生する前記副電線束及び／又は前記クランプのねじれ角を計算するために、コンピュータが、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付ける入力手段、前記変形形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点にそれぞれ、前記クランプの回転軸に対応するクランプ軸及び／又は前記副電線束の分岐方向に対応する仮想クランプ軸を付加した変形形状モデルを作成する変形形状モデル作成手段、前記基準形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点に、所定の基準軸を付加した基準形状モデルを作成する基準形状モデル作成手段、前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記基準形状モデルを変形させて前記変形形状モデルに重ね合わせたときの形状を、有限要素法を利用して計算する重合計算手段、前記重合計算手段による計算の後に、前記基準軸と、前記クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸とが成す角を、前記ねじれ角として計算するねじれ角計算手段、として機能する、ことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項１２記載のねじれ角計算方法は、入力手段と、主電線束変形形状モデル作成手段と、主電線束基準形状モデル作成手段と、主電線束角計算手段と、副電線束変形形状モデル作成手段と、副電線束基準形状モデル作成手段と、副電線束角計算手段と、を備えたコンピュータが、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生するねじれ角であり、前記主電線束から分岐する前記副電線束上に取り付けられた前記クランプの前記主電線束側からみたねじれ角を有限要素法を利用して計算するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、前記入力手段が、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付け、前記変形形状モデル作成手段が、前記主電線束の前記変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束上の分岐節点に、前記副電線束の前記ねじれ角を求めるための分岐軸を付加した主電線束変形形状モデルを作成する主電線束変形形状モデル作成工程と、前記主電線束基準形状モデル作成手段が、前記主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である前記主電線束の前記基準形状に対応するように、前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記分岐節点に対応する位置に、前記分岐軸のねじれ角を求めるための基準となる第１基準軸を付加した主電線束基準形状モデルを作成する主電線束基準形状モデル作成工程と、前記主電線束角計算手段が、前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記主電線束基準形状モデルを変形させて前記主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記第１基準軸と前記分岐軸とが成す角である第１ねじれ角を、有限要素法を利用して計算する主電線束角度計算工程と、前記副電線束変形形状モデル作成手段が、前記副電線束の変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記副電線束上の前記取付節点に、前記クランプの前記ねじれ角を求めるためのクランプ軸を付加した副電線束変形形状モデルを作成する副電線束変形形状モデル作成工程と、前記副電線束基準形状モデル作成手段が、前記副電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である副電線束基準形状に対応するように、前記副電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記クランプ軸に対応する位置に、前記クランプ軸の前記ねじれ角を求めるための基準となる第２基準軸を付加した副電線束基準形状モデルを作成する副電線束基準形状モデル作成工程と、前記副電線束角計算手段が、前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記副電線束基準形状モデルを変形させて前記副電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記第２基準軸と前記クランプ軸とが成す角である第２ねじれ角を、有限要素法を利用して計算する副電線束角度計算工程と、を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項１３記載のねじれ角計算方法は、入力手段と、主電線束変形形状モデル作成手段と、主電線束基準形状モデル作成手段と、を備えたコンピュータが、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生するねじれ角であり、前記主電線束上に取り付けられた前記クランプのねじれゼロ面に対するねじれ角を有限要素法を利用して計算して表示するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、前記入力手段が、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付け、前記主電線束変形形状モデル作成手段が、前記主電線束の変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束上の前記クランプの前記取付節点に、前記クランプのねじれ角を表現するためのクランプ軸を付加した主電線束変形形状モデルを作成する主電線束変形形状モデル作成工程と、前記主電線束基準形状モデル作成手段が、前記主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記クランプの前記取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、前記ねじれゼロ面を求めるための基準軸を付加した主電線束基準形状モデルを作成する主電線束基準形状モデル作成工程と、前記コンピュータが、前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記主電線束基準形状モデルを変形させて前記主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記基準軸をつなぎあわせることにより、前記ねじれゼロ面を設定するねじれゼロ面設定工程と、前記コンピュータが、前記ねじれゼロ面を、前記変形形状及び前記クランプ軸と共に表示装置に表示する表示工程と、を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項１４記載のねじれ角計算方法は、請求項１３記載のねじれ角計算方法において、前記コンピュータが、前記表示工程に替えて、前記ねじれゼロ面を前記変形形状と共に表示する第２表示工程を含むことを特徴とする。
また、上記課題を解決するためになされた請求項１５記載のねじれ角計算方法は、入力手段と、主電線束変形形状モデル作成手段と、主電線束基準形状モデル作成手段と、副電線束変形形状モデル作成手段と、副電線束基準形状モデル作成手段と、表示手段と、を備えたコンピュータが、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生するねじれ角であり、主電線束及び前記主電線束から分岐する副電線束上に取り付けられたクランプのねじれゼロ面に対するねじれ角を有限要素法を利用して計算して表示するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、前記入力手段が、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付け、前記主電線束変形形状モデル作成手段が、前記主電線束の変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束上の前記取付節点に、前記主電線束上の前記クランプのねじれ角を表現するための第１クランプ軸を付加した主電線束変形形状モデルを作成する主電線束変形形状モデル作成工程と、前記主電線束基準形状モデル作成手段が、前記主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記クランプの前記取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、第１ねじれゼロ面を求めるための第１基準軸を付加した主電線束基準形状モデルを作成する主電線束基準形状モデル作成工程と、前記コンピュータが、前記主電線束基準形状モデルを変形させて前記主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記第１基準軸をつなぎあわせることにより、前記第１ねじれゼロ面を設定する第１ねじれゼロ面設定工程と、前記副電線束変形形状モデル作成手段が、前記副電線束の変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記副電線束上の前記取付節点に、前記副電線束上の前記クランプのねじれ角を表現するための第２クランプ軸を付加した副電線束変形形状モデルを作成する副電線束変形形状モデル作成工程と、前記副電線束基準形状モデル作成手段が、前記副電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である副電線束基準形状に対応するように、前記副電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、第２ねじれゼロ面を求めるための第２基準軸を付加した副電線束基準形状モデルを作成する副電線束基準形状モデル作成工程と、前記コンピュータが、前記第１ねじれゼロ面を構成する前記第１基準軸のねじれを前記第２基準軸に伝搬させ、前記副電線束基準形状モデルを変形させて前記副電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記第２基準軸をつなぎあわせることにより、前記第２ねじれゼロ面を設定する第２ねじれゼロ面設定工程と、前記表示手段が、前記第１ねじれゼロ面及び前記第２ねじれゼロ面を、前記変形形状、前記第１クランプ軸及び前記第２クランプ軸と共に表示する表示工程と、を含むことを特徴とする。
請求項１、請求項１０及び請求項１１記載の発明によれば、所望の変形形状に対応するようにワイヤー様構造物の主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、この主電線束のクランプ取付節点及び／又は副電線束の分岐節点にそれぞれ、クランプのねじれ角を求めるためのクランプ軸及び／又は副電線束のねじれ角を求めるための仮想クランプ軸が付加された変形形状モデルが作成され、ねじれなく真っ直ぐにのばされた基準形状に対応するようにワイヤー様構造物の主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、この主電線束のクランプ取付節点及び／又は副電線束の分岐節点に、それぞれ所定の基準軸を付加した基準形状モデルが作成される。次に、ワイヤー様構造物の物理特性を参照しつつ、基準形状モデルを変形させて変形形状モデルに重ね合わせたときの形状が、有限要素法を利用して計算される。そして、重ね合わせにともない基準形状モデルの基準軸も回転していき、重ね合わせ終了時の基準軸と、変形形状モデルのクランプ軸及び／又は仮想クランプ軸とが成す角が、ねじれ角として計算される。このように、有限要素法を利用して重ね合わせ処理を行うことにより、従来困難とされていた副電線束及び／又はクランプのねじれ角が、容易かつ正確に計算できるようになる。
また、請求項２記載の発明によれば、副電線束の分岐節点を起点とする副電線束に対する接線ベクトル及び主電線束に対する接線ベクトル、を共に含む接線平面を作成し、接線平面上で副電線束の分岐節点を起点として主電線束に対する接線ベクトルに直交するベクトル、を仮想クランプ軸として算出し、この仮想クランプ軸を利用して副電線束のねじれ角も表すようにしている。このような仮想クランプ軸を計算することにより、副電線束もクランプと同等の処理手順でねじれ角を求めることができるようになる。
また、請求項３記載の発明によれば、上記計算されたねじれ角ぶん戻して、クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸を基準形状モデルに重ねて表示するようにしているので、視覚的且つ直感的にねじれ角が把握できるようになる。
また、請求項４記載の発明によれば、基準形状はワイヤー様構造物が治具板上に展開されるときの形状に対応し、変形形状はワイヤー様構造物が所定の部位に取付けられるときの形状に対応するので、現実に則した治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項５記載の発明によれば、ワイヤー様構造物を複数の梁要素が結合された弾性体とみなして、ワイヤー様構造物の有限要素モデルが作成され、ワイヤー様構造物の物理特性、及び拘束条件が有限要素モデルに適用され、所定の部位に配策されるように設計されたワイヤー様構造物が、その主電線束が所定平面に乗るような基準形状に変形される。そして、副電線束がこの平面に対して成す角がねじれ角として計算される。このように、有限要素モデルを作成して、設計形状を主電線束が所定平面に乗るような基準形状に変形し、そのときの副電線束がこの平面に対して成す角をねじれ角として求めるようにしているので、従来、正確に把握することが困難であった副電線束のねじれ角を、明確に把握することができるようになる。
また、請求項６記載の発明によれば、主電線束はワイヤー様構造物を構成する全線材のうちで最大径を有する電線である主電線束が基準平面に乗ることになる。そして、この基準平面に対して、他の線材のねじれ角が計算される。
また、請求項７記載の発明によれば、複数の副電線束のうちで主電線束の次に太い線材も基準平面に乗るように拘束条件を設定するので、最も太い線材とその次に太い線材とが共に基準平面に乗ることになる。そして、この基準平面に対して、他の線材のねじれ角が計算される。
また、請求項８記載の発明によれば、基準形状における、主線材に対する副線材及びクランプのねじれ角が計算される。
また、請求項９記載の発明によれば、基準形状における、主線材に対するクランプのねじれ角が計算される。
また、請求項１２記載の発明によれば、主電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、主電線束上の線材分岐節点に、副電線束のねじれ角を求めるための分岐軸を付加した主電線束変形形状モデルが作成されると共に、主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、線材分岐節点に対応する位置に、分岐軸のねじれ角を求めるための基準となる第１基準軸が付加された主電線束基準形状モデルが作成される。次に、主電線束基準形状モデルを変形させて主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、第１基準軸と分岐軸とが成す角である第１ねじれ角が、有限要素法を利用して計算される。また、副電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、副電線束上のクランプ取付節点に、クランプのねじれ角を求めるためのクランプ軸が付加された副電線束変形形状モデルが作成されると共に、副電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である副電線束基準形状に対応するように、線材が複数の梁要素の結合体として表現され、クランプ軸に対応する位置に、クランプ軸のねじれ角を求めるための基準となる第２基準軸が付加された副電線束基準形状モデルが作成される。次に、副電線束基準形状モデルを変形させて副電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、第２基準軸とクランプ軸とが成す角である第２ねじれ角が、有限要素法を利用して計算される。
また、請求項１３、請求項１４記載の発明によれば、主電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、主電線束上のクランプ取付節点に、クランプのねじれ角を表現するためのクランプ軸が付加された主電線束変形形状モデルが作成されると共に、主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、クランプ取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、ねじれゼロ面を求めるための基準軸が付加した主電線束基準形状モデルが作成される。そして、主電線束基準形状モデルを変形させて主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、基準軸をつなぎあわせることにより、ねじれゼロ面が設定され、このねじれゼロ面が変形形状と共にクランプ軸と共に表示される。
また、請求項１５記載の発明によれば、主電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、主電線束上のクランプ取付節点に、主電線束上のクランプのねじれ角を表現するための第１クランプ軸が付加された主電線束変形形状モデルが作成されると共に、主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、クランプ取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、第１ねじれゼロ面を求めるための第１基準軸が付加された主電線束基準形状モデルが作成される。次に、主電線束基準形状モデルを変形させて主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、第１基準軸をつなぎあわせることにより、第１ねじれゼロ面が設定される。
また、副電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、副電線束上のクランプ取付節点に、副電線束上のクランプのねじれ角を表現するための第２クランプ軸が付加され副電線束変形形状モデルが作成されると共に、副電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である副電線束基準形状に対応するように、副電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、クランプ取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、第２ねじれゼロ面を求めるための第２基準軸が付加された副電線束基準形状モデルが作成される。次に、第１ねじれゼロ面を構成する第１基準軸のねじれが第２基準軸に伝搬され、副電線束基準形状モデルを変形させて副電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、第２基準軸をつなぎあわせることにより、第２ねじれゼロ面が設定される。そして、第１ねじれゼロ面及び第２ねじれゼロ面が、変形形状、第１クランプ軸及び第２クランプ軸と共に表示される。
請求項１、請求項１０及び請求項１１記載の発明によれば、所望の変形形状に対応するようにワイヤー様構造物の主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、この主電線束のクランプ取付節点及び／又は副電線束の分岐節点にそれぞれ、前記クランプのねじれ角を求めるためのクランプ軸及び／又は副電線束のねじれ角を求めるための仮想クランプ軸が付加された変形形状モデルが作成され、ねじれなく真っ直ぐにのばされた基準形状に対応するようにワイヤー様構造物の主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、この主電線束のクランプ取付節点及び／又は副電線束の分岐節点に、それぞれ同方向にのびるが付加された基準形状モデルが作成される。次に、ワイヤー様構造物の物理特性を参照しつつ、基準形状モデルを変形させて変形形状モデルに重ね合わせたときの形状が、有限要素法を利用して計算される。そして、重ね合わせにともない基準形状モデルの基準軸も回転していき、重ね合わせ終了時の基準軸と、変形形状モデルのクランプ軸及び／又は仮想クランプ軸とが成す角が、ねじれ角として計算される。このように、有限要素法を利用して重ね合わせ処理を行うことにより、従来困難とされていた副電線束及び／又はクランプのねじれ角が、容易かつ正確に計算できるようになる。したがって、適確な治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項２記載の発明によれば、副電線束の分岐節点を起点とする副電線束に対する接線ベクトル及び主電線束に対する接線ベクトル、を共に含む接線平面を作成し、接線平面上で副電線束分岐節点を起点として主電線束に対する接線ベクトルに直交するベクトル、を仮想クランプ軸として算出し、この仮想クランプ軸を利用して副電線束のねじれ角も表すようにしている。このような仮想クランプ軸を計算することにより、副電線束もクランプと同等の処理手順でねじれ角を求めることができるようになる。したがって、ねじれ角計算のための処理手順が効率化される。
また、請求項３記載の発明によれば、上記計算されたねじれ角ぶん戻して、クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸を基準形状モデルに重ねて表示するようにしているので、視覚的且つ直感的にねじれ角が把握できるようになり、より適確な治具板の設計やより効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項４記載の発明によれば、基準形状はワイヤー様構造物が治具板上に展開されるときの形状に対応し、変形形状はワイヤー様構造物が所定の部位に取付けられるときの形状に対応するので、現実に則した治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項５記載の発明によれば、ワイヤー様構造物を複数の梁要素が結合された弾性体とみなして、ワイヤー様構造物の有限要素モデルが作成され、ワイヤー様構造物の物理特性、及び拘束条件が有限要素モデルに適用され、所定の部位に配策されるように設計されたワイヤー様構造物が、その主電線束が所定平面に乗るような基準形状に変形される。そして、副電線束がこの平面に対して成す角がねじれ角として計算される。このように、有限要素モデルを作成して、設計形状を主電線束が所定平面に乗るような基準形状に変形し、そのときの副電線束がこの平面に対して成す角をねじれ角として求めるようにしているので、従来、正確に把握することが困難であった副電線束のねじれ角を、明確に把握することができるようになる。したがって、適確な治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項６記載の発明によれば、主電線束はワイヤー様構造物を構成する全線材のうちで最大径を有する電線である主電線束が基準平面に乗ることになる。したがって、より現実に則した治具板の設計やより効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項７記載の発明によれば、複数の副電線束のうちで主電線束の次に太い線材も基準平面に乗るように拘束条件を設定するので、最も太い線材とその次に太い線材とが共に基準平面に乗ることになる。そして、この基準平面に対して、他の線材のねじれ角が計算される。したがって、更に現実に則した治具板の設計や更に効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項８記載の発明によれば、基準形状における、主線材に対する副線材及びクランプのねじれ角が計算される。したがって、より現実に則した治具板の設計やワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項９記載の発明によれば、基準形状における、主線材に対するクランプのねじれ角が計算される。したがって、クランプが多用されるワイヤーハーネスに対する治具板の設計やワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、請求項１２記載の発明によれば、主電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、主電線束上の線材分岐節点に、副電線束のねじれ角を求めるための分岐軸を付加した主電線束変形形状モデルが作成されると共に、主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、線材分岐節点に対応する位置に、分岐軸のねじれ角を求めるための基準となる第１基準軸が付加された主電線束基準形状モデルが作成される。次に、主電線束基準形状モデルを変形させて主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、第１基準軸と分岐軸とが成す角である第１ねじれ角が、有限要素法を利用して計算される。また、副電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、副電線束上のクランプ取付節点に、クランプのねじれ角を求めるためのクランプ軸が付加された副電線束変形形状モデルが作成されると共に、副電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である副電線束基準形状に対応するように、線材が複数の梁要素の結合体として表現され、クランプ軸に対応する位置に、クランプ軸のねじれ角を求めるための基準となる第２基準軸が付加された副電線束基準形状モデルが作成される。次に、副電線束基準形状モデルを変形させて副電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、第２基準軸とクランプ軸とが成す角である第２ねじれ角が、有限要素法を利用して計算される。
また、請求項１３、請求項１４記載の発明によれば、主電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、主電線束上のクランプ取付節点に、クランプのねじれ角を表現するためのクランプ軸が付加された主電線束変形形状モデルが作成されると共に、主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、クランプ取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、ねじれゼロ面を求めるための基準軸が付加した主電線束基準形状モデルが作成される。そして、主電線束基準形状モデルを変形させて主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、基準軸をつなぎあわせることにより、ねじれゼロ面が設定され、このねじれゼロ面が変形形状と共にクランプ軸と共に表示される。したがって、主電線束上に取り付けられたクランプのねじれゼロ面に対するねじれ角が容易に把握できるようになる。
また、請求項１５記載の発明によれば、主電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、主電線束上のクランプ取付節点に、主電線束上のクランプのねじれ角を表現するための第１クランプ軸が付加された主電線束変形形状モデルが作成されると共に、主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、主電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、クランプ取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、第１ねじれゼロ面を求めるための第１基準軸が付加された主電線束基準形状モデルが作成される。次に、主電線束基準形状モデルを変形させて主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、第１基準軸をつなぎあわせることにより、第１ねじれゼロ面が設定される。また、副電線束の変形形状が複数の梁要素の結合体として表現され、副電線束上のクランプ取付節点に、副電線束材上のクランプのねじれ角を表現するための第２クランプ軸が付加され副電線束変形形状モデルが作成されると共に、副電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である副電線束基準形状に対応するように、副電線束が複数の梁要素の結合体として表現され、クランプ取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、第２ねじれゼロ面を求めるための第２基準軸が付加された副電線束基準形状モデルが作成される。次に、第１ねじれゼロ面を構成する第１基準軸のねじれが第２基準軸に伝搬され、副電線束基準形状モデルを変形させて副電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、第２基準軸をつなぎあわせることにより、第２ねじれゼロ面が設定される。そして、第１ねじれゼロ面及び第２ねじれゼロ面が、変形形状、第１クランプ軸及び第２クランプ軸と共に表示される。したがって、主電線束及び主電線束から分岐する副電線束上に取り付けられたクランプのねじれゼロ面に対するねじれ角が容易に把握できるようになる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１〜図３を用いて、本発明で対象となるワイヤーハーネスの全体形状及び代表的なクランプについて説明する。図１及び図２は上述の通りであり、図３はワイヤーハーネスに取り付けられる代表的なクランプと拘束自由度との関係を示す図である。なお、本明細書中のワイヤーハーネスは車両用に限定されるものでないが、本発明の要旨を理解するために、車両に配策されるワイヤーハーネスを例示しながら説明する。
図１及び図２に示すように、対象となるワイヤーハーネスは、上述のように、幹線１ａの分岐点３ａ〜３ｄからそれぞれ異なる方向に分岐する複数の枝線１ｂ１〜１ｂ４を有している。また、その端部や中間点にクランプ２ａ〜２ｇが取り付けられている。幹線１ａ及び枝線１ｂ１〜１ｂ４は、基本的に、それぞれ構成線条材の数や種類が異なるので、各枝線の太さ、長さ、弾性、剛性等も異なる。なお、この実施形態中のワイヤーハーネス、幹線及び枝線はそれぞれ、請求項中のワイヤー様構造物、主電線束及び副電線束に対応する。
クランプ２ａ〜２ｆは、電装品側の相手方クランプの固定位置及びその装着方向に応じて所定の位置に着脱可能に固定され、ワイヤーハーネスの端部を完全拘束する。この端部を完全拘束するクランプをコネクタとよぶこともある（図３参照）。また、クランプ２ｇは、通常、ワイヤーハーネスの中間部に取り付けられ、ワイヤーハーネスをボディやステー等の所定位置に完全拘束又は回転拘束する。ここでは、クランプは１個のみ示すが、通常、複数個のクランプがワイヤーハーネスに取り付けられる。なお、ワイヤーハーネスを拘束する部材には、他にプロテクタやグロメット等も挙げられる。
ここで、クランプについて説明を加える。クランプには、基本的に、長穴クランプ及び丸穴クランプがある。丸穴クランプは、回転クランプともよばれ、ワイヤーハーネスを保持する台座部とステー等に設けられた丸穴形状の取付穴に挿入される支持脚とから構成される。丸穴クランプは、Ｚ軸（取付部位に鉛直方向）廻りに回転可能である。
一方、長穴クランプは、固定クランプともよばれ、ワイヤーハーネスを保持する台座部とステー等に設けられた長穴形状の取付穴に挿入される支持脚とから構成される。この支持脚の断面形状は、取付穴と略同様の長穴形状をしている。長穴クランプは、Ｚ軸廻りに回転不可能である。
更に、長穴クランプ及び丸穴クランプには、Ｘ軸（ワイヤーハーネスの長手方向）廻りに回転可能な、コルゲート長穴クランプ及びコルゲート丸穴クランプがある。このような各クランプの各軸方向及び各軸廻りの拘束自由度は図３に示す通りである。
図３において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、ワイヤーハーネス上の各節点（又はノードともよぶ）における右手ローカル座標系での直行する３軸に相当する。例えば、Ｚ軸をクランプ軸と一致するようにしているが、これらの決定方法は、使用する関数によって適宜変更可能である。なお、図中、参考のために、分岐点の拘束自由度についても示している。また、ここでは図示しないが、上記拘束点以外に任意に設定されたワイヤーハーネス上の節点は、基本的に、完全自由である。このような拘束自由度が、後述するように、予測経路や反力等の計算に先立ち、各節点にそれぞれ、設定される。
次に、図４及び図５を参照しながら、本発明において前提となる仮定条件、利用される理論及び基本式の概略について説明する。図４（Ａ）は、ワイヤーハーネスの外観を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のワイヤーハーネスを離散化した様子を示す図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のワイヤーハーネスを梁要素と節点とで表した図である。図５は、梁要素と節点とで表したワイヤーハーネスにおける自由度を説明するための図である。
まず、本発明では、上記ねじれ角を求めるために、まず、有限要素法を利用して基準形状を計算するが、この有限要素法を利用するに際し、以下のような仮定をする。
（１）．ワイヤーハーネスを弾性体と仮定する。
（２）．ワイヤーハーネスを梁要素が結合されたものと仮定する。
（３）．各梁要素に直線性が保たれるものと仮定する。
（４）．ワイヤーハーネスを一様断面であると仮定する（円形断面と仮定しているが必ずしもその必要はない）。
本発明おいて、このような仮定をすることにより、従来なされていなかった、ワイヤーハーネスへの有限要素法の適用が可能になる。
本実施形態においては、まず、ワイヤーハーネスを離散化する。すなわち、図４（Ａ）に示すように、複数の電線１１がテープ１２等の保護部材によって束ねられたワイヤーハーネス１は連続体とみなすことができる。次に、図４（Ｂ）に示すように、このようなワイヤーハーネス１を、いくつかの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…に分割（離散化）する。すなわち、ワイヤーハーネスは１本のロープのようなものなので、有限個の梁要素をつなげたものとみなすことができる。
したがって、図４（Ｃ）に示すように、ワイヤーハーネスは、複数の梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…を複数のノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、…で結合したものとして表すことができる。梁要素に必要な特性値は以下の通りである。
長さｌ（図４（Ｂ）参照）
断面積Ａ（図４（Ｂ）参照）
断面２次モーメントＩ
断面２次極モーメントＪ（ねじり抵抗係数ともよばれている）
縦弾性係数Ｅ
横弾性係数Ｇ
なお、上記特性値に直接表れされていないが、それらを求めるために密度ρやポアソン比μ等も用いられる。
なお、本明細書中、上記長さｌ、断面積Ａ、断面２次モーメントＩ、断面２次極モーメントＪ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇ、密度ρ、ポアソン比μ等を物理特性とよぶ。
そして、図５に示すように、各梁要素Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…）はそれぞれ、２つの節点α及び節点βを有する。３次元空間においては、節点αは、３つの並進成分と３つの回転成分を持ため、合計６つの自由度を持つ。また、節点βも同様である。したがって、梁要素Ｃは１２自由度を持つことになる。
なお、図中、
Ｆxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の節点力
Ｆyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の節点力
Ｆzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の節点力
Ｍxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りの端モーメント（右ネジ方向を正とする）
Ｍyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りの端モーメント（右ネジ方向を正とする）
Ｍzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りの端モーメント（右ネジ方向を正とする）
Ｕxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の変位
Ｕyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の変位
Ｕzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の変位
θxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りの角変位（右ネジ方向を正とする）
θyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りの角変位（右ネジ方向を正とする）
θzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りの角変位（右ネジ方向を正とする）
αは左側の節点、βは右側の節点
を示す。
ところで、ワイヤーハーネス等のような大変形をともなう構造力学では一般に有限要素法の平衡方程式は次式の形となる。
（[Ｋ]＋[ＫG]）｛ｘ｝＝｛Ｆ｝…（１）
ここで、[Ｋ]：全体剛性マトリックス、[ＫG]：全体幾何剛性マトリックス、｛ｘ｝：変位ベクトル、｛Ｆ｝：荷重ベクトル（力ベクトルともよぶ）
但し、式（１）は代数的には非線形連立方程式となっているため、実際の数値解析においてはそのままで解くことはできない。そのため、荷重値を細分化して逐次加算していく増分方法を採ることになる（強制変位の場合も同様）。よって、式（１）の平衡方程式も下記の増分形式で表現することになる。
（[Ｋ]＋[ＫG]）｛Δｘ｝＝｛ΔＦ｝−｛Ｒ｝…（１）′
ここで、｛ΔＦ｝：荷重増分の値、｛Δｘ｝：増分ステップにおける増分変位、｛Ｒ｝：荷重ベクトルの補正ベクトル
そして、各増分区間では平衡方程式は線形方程式とみなして計算し、その際、生じる不平衡力（式（１）′中のベクトル｛Ｒ｝）を次ステップに進む前に反復法により許容範囲まで減少させることになる。これら一連のアルゴリズムとしては、例えば、ニュートン・ラプソン法や弧長法といった公知の方法を利用する。
なお、形状予測のように強制変位を指定する場合には、平衡方程式左辺のうち、第２項の全体幾何剛性マトリックス[ＫG]を省く場合が良性となることも多く、本ケースでも省いている。
また、左辺第１項の全体剛性マトリックス[Ｋ]は各増分ステップで時々刻々と座標値を変更させながら書き替えられる各要素の剛性マトリックスを全体座標系に変換して集計されたものである。この基本となる要素剛性マトリックスの具体的な表現内容が下記の式（２）である。
Figure 0004542791
なお、式（２）において、１２行１２列のマトリクスを、４つの６行６列のマトリクスに分割し、それぞれをＫi（１，１）、Ｋi（１，２）、Ｋi（２，１）及びＫi（２，２）とする。そして、以降の説明では、簡単のために、これら６行６列のマトリクスを利用して説明する。
ここで、適合条件と釣り合い条件について図６を用いて説明する。図６（Ａ）は、ワイヤーハーネスを３つの梁要素で表した図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の３つの梁要素を結合した状態を示す図である。
ここでは、まず簡単のために、図６（Ａ）で示すように、ワイヤーハーネスにおいて枝線の存在しない３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３からなる部位につて考える。すなわち、この部位は、３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で表されるものとする。この場合、梁要素Ｃ１の節点１β及び梁要素Ｃ２の節点２αの変位は等しくなり、これら両節点に加わる力も釣り合うことになる。同様に、梁要素Ｃ２の節点２β及び梁要素Ｃ３の節点３αの変位も等しくなり、これら両節点に加わる力も釣り合うことになる。したがって、これら変位の連続性と力の釣り合いの条件を満たすことで、梁要素Ｃ１及びＣ２、梁要素Ｃ２及びＣ３を、図６（Ｂ）に示すように、結合することができる。
なお、図中、
Ｆxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の節点力
Ｆyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の節点力
Ｆzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の節点力
Ｍxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りの端モーメント
Ｍyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りの端モーメント
Ｍzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りの端モーメント
Ｕxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の変位
Ｕyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の変位
Ｕzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の変位
θxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りの角変位
θyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りの角変位
θzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りの角変位
を示し、
ｉ＝１α、１β、２α、２β、３α、３βである。
例えば、上記梁要素Ｃ１は、上記式（２）と同様の形式で示すと、以下の式（３）のように表される。
Figure 0004542791
梁要素Ｃ２、Ｃ３も式（３）と同様に表し、これら梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を図６（Ｂ）に示すように結合し、梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３における上記変位の連続性と力の釣り合いを上記式（３）と同様の形式で示すと、以下の式（４）のようになる。
Figure 0004542791
ここで、式（４）中の６行６列のマトリクスＫ1（１，１）、Ｋ1（１，２）、Ｋ1（２，１）及びＫ1（２，２）は上記式（３）で示した通り梁要素Ｃ１に対応するものであり、同様に、Ｋ2（１，１）、Ｋ2（１，２）、Ｋ2（２，１）及びＫ2（２，２）は梁要素Ｃ２に対応し、Ｋ3（１，１）、Ｋ3（１，２）、Ｋ3（２，１）及びＫ3（２，２）は梁要素Ｃ３に対応するものである。但し、Ｍ１２で示すＫ1（２，２）とＫ2（１，１）とが重なっている部分、並びに、Ｍ２３で示すＫ2（２，２）とＫ3（１，１）とが重なっている部分は、それらの各構成要素が足し合わされたものとなる。
なお、４つ以上の梁要素についても、同様に扱うことができる。このようにして、任意の数の梁要素に分割されるワイヤーハーネスの有限要素モデルを作成することができる。
ちなみに、上記式（４）を簡単に表すと、
［Ｋ］｛ｘ｝＝｛Ｆ｝
となる。
このような考え方を、幹線から分岐する枝線や幹線に取り付けられたクランプを有するワイヤーハーネスにも応用した例を以下に図７を用いて説明する。図７（Ａ）は、３つの梁要素と枝線に対応する梁要素とからなるワイヤーハーネスの一部位を示す図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）を４つの梁要素で表した後にそれらを結合した状態を示す図である。
簡単のために、図７（Ａ）で示すように、ワイヤーハーネスにおいて梁要素Ｃ４で表される枝線が節点Ｎ１から分岐する、３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で表される部位について考える。ここでも、各節点における変位の連続性と力の釣り合いの条件を満たすことで、梁要素Ｃ１〜Ｃ３を、図７（Ｂ）に示すように、結合することができる。図７（Ｂ）における、３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で表される部位は、図６（Ｂ）で示した通りであるのでその繰り返し説明は省略する。これに加えて、節点Ｎ１から図７（Ｂ）に示すように梁要素Ｃ４が分岐することになる。梁要素Ｃ４は、後述するクランプ軸や仮想クランプ軸に対応するものである。
なお、図中、
Ｆxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の力
Ｆyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の力
Ｆzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の力
Ｍxi：ｉ番要素のｘｉ軸周りのモーメント
Ｍyi：ｉ番要素のｙｉ軸周りのモーメント
Ｍzi：ｉ番要素のｚｉ軸周りのモーメント
Ｕxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の変位
Ｕyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の変位
Ｕzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の変位
θxi：ｉ番要素のｘｉ軸方向の角変位
θyi：ｉ番要素のｙｉ軸方向の角変位
θzi：ｉ番要素のｚｉ軸方向の角変位
を示し、
ｉ＝１α、１β、２α、２β、３α、３β、４α、４βである。
梁要素Ｃ４は、以下の式（５）のように表される。
Figure 0004542791
ここで、６行６列のマトリクスＫ4（１，１）、Ｋ4（１，２）、Ｋ4（２，１）及びＫ4（２，２）は上記Ｋ1（１，１）、Ｋ1（１，２）、Ｋ1（２，１）及びＫ1（２，２）と同様である。
そして、梁要素Ｃ１〜Ｃ４を図７（Ｂ）に示すように連結し、梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４における上記変位の連続性と力の釣り合いを上記式（４）と同様の形式で示すと、以下の式（６）のようになる。
Figure 0004542791
ここで、式（６）中の６行６列のマトリクスＫ1（１，１）、Ｋ1（１，２）、Ｋ1（２，１）及びＫ1（２，２）は梁要素Ｃ１に対応し、Ｋ2（１，１）、Ｋ2（１，２）、Ｋ2（２，１）及びＫ2（２，２）は梁要素Ｃ２に対応し、Ｋ3（１，１）、Ｋ3（１，２）、Ｋ3（２，１）及びＫ3（２，２）は梁要素Ｃ３に対応し、Ｋ4（１，１）、Ｋ4（１，２）、Ｋ4（２，１）及びＫ4（２，２）は梁要素Ｃ４に対応するものである。但し、Ｍ１２４で示すＫ1（２，２）とＫ2（１，１）とＫ4（１，１）とが重なっている部分、Ｍ２３で示すＫ2（２，２）とＫ3（１，１）とが重なっている部分は、それらの各構成要素が足し合わされたものとなる。
このようにして、幹線から分岐する枝線や幹線に取り付けられたクランプを有するワイヤーハーネスに対しても、有限要素モデルを作成することができる。なお、４つ以上の梁要素についても、同様に扱うことができる。このようにして、任意の数の梁要素に分割されるワイヤーハーネスの有限要素モデルを作成することができる。
したがって、上記（４）や式（６）に基づき、未知数である変位ベクトル｛ｘ｝を求めることにより、目的とする基準形状を計算することができる。
なお、上記のような一般的なマトリックス有限要素法は、例えば、上記非特許文献１中でも紹介されている。
次に、本発明における、上記梁要素に必要な各特性値の求め方の一例について以下に示す。図８（Ａ）は、断面２次モーメント及び縦弾性係数を測定する様子を示す図であり、図８（Ｂ）は、断面２次極モーメント及び横弾性係数を測定する様子を示す図である。
まず、長さｌ、断面積Ａ及び密度ρは、対象となるワイヤーハーネスを作成し、ノギス、メジャー、重量計等を用いて計測した後、簡単な計算により求めることができる。
また、縦弾性係数Ｅは、図８（Ａ）に示す測定方法を行う場合、次式（７）で表すことができる。
Ｅ＝ＦＬ3／３ＸＩ…（７）
また、断面２次モーメントＩは、上記のようにワイヤーハーネスを円形断面と仮定したので、次式（８）で表すことができる。
Ｉ＝πＤ4／６４…（８）
したがって、
Ｅ＝６４ＦＬ3／３ＸπＤ4…（９）
となる。
この測定では、
Ｅ＝（Ｆ／Ｘ）×（６４Ｌ3／３πＤ4）
としてＦとｘとの関係を測定することにより、縦弾性係数Ｅを求めることができる。
一方、横弾性係数Ｇは、図８（Ｂ）に示す測定方法を行う場合、次式（１０）で表すことができる。
Ｇ＝（ＴＬ／θＪ）×２…（１０）
断面２次極モーメントＪは、ワイヤーハーネスが円形断面と仮定したので、次式（１１）で表すことができる。
Ｊ＝πＤ4／３２…（１１）
また、ねじる力は、
Ｔ＝ＦＳ…（１２）
となる。
よって、
Ｇ＝（３２ＦＳＬ／θπＤ4）×２＝（Ｆ／θ）（３２ＳＬ／πＤ4）×２
…（１３）
したがって、Ｆとθの関係を測定することにより、横弾性係数Ｇを求めることができる。
上記測定方法は一例であり、上記測定例以外の方法によって各値を取得してもよい。また、予め代表的なワイヤーハーネスを測定しておきデータベース化しておき、これを適宜利用するようにしてもよい。
次に、上記理論及び基本式を利用して後述するねじれ角の計算を行うための、本発明に係るハードウエア構成について説明する。図９は、本発明に係るハードウエア構成を示すブロック構成図である。
図９に示すように、本発明では、マイクロコンピュータ４１、入力装置４２、表示装置４３、印字装置４４、記憶装置４５、読込装置４６、及び通信インターフェース４７を含んで基本構成される、周知のパーソナルコンピュータが利用可能である。マイクロコンピュータ４１は、ＣＰＵ４１ａ（中央演算装置）、ブートプログラム等を記憶するＲＯＭ４１ｂ、各種処理結果を一時的に記憶するＲＡＭ４１ｃを含む。入力装置４２は上記各値等を入力するキーボード、マウス等であり、表示装置４３は処理結果を表示するＣＲＴ等であり、印字装置４４は処理結果を印字するプリンタである。また、記憶装置４５はアプリケーションプログラムや処理結果を記憶するハードディスクドライブである。読込装置４６は、ＣＤやＤＶＤ等の記録媒体４８に格納される、図１０、図１１、図１４、図１６及び図２０に処理手順を示すねじれ角計算プログラム４８ａを読み込むための装置である。通信インターフェース４７は外部装置と、例えば、ＬＡＮ回線を用いてデータ通信を行うためのモデムボード等である。これらの各構成要素は、内部バス４９を介して接続されている。
マイクロコンピュータ４１は、読込装置４６にて読み込まれたねじれ角計算プログラム４８ａを記憶装置４５に転送、すなわち、インストールする。また、電源投入後、マイクロコンピュータ４１は、ＲＯＭ４１ｂに記憶されるブートプログラムにしたがって起動され、インストールされているねじれ角計算プログラム４８ａを立ちあげる。そして、マイクロコンピュータ４１は、ねじれ角計算プログラム４８ａにしたがって、ワイヤーハーネスにおけるねじれ角を求めたり、表示装置４３や印字装置４４から出力させたり、その結果を記憶装置４５に保存したりする。ねじれ角計算プログラム４８ａは、上記構成を有する他のパーソナルコンピュータ等にもインストール可能であり、インストール後は、そのコンピュータをねじれ角計算装置として機能させる。
なお、記録媒体４８に格納されるねじれ角計算プログラム４８ａは請求項１３、請求項１７、及び請求項２２に対応し、これらのねじれ角計算プログラム４８ａがインストールされたパーソナルコンピュータ等の処理装置は請求項１２、請求項１６、及び請求項２１に対応する。ねじれ角計算プログラム４８ａは、記録媒体４８のみならず、インターネットやＬＡＮ等の通信回線を経由して提供されたものであってもよい。
更に、図１０〜図２３を用いて、本発明の各実施形態に係る処理手順について説明する。特に、図１０〜図１３は本発明の第１実施形態に係り、図１４及び図１５は本発明の第２実施形態に係る図である。また、図１６〜図１９は本発明の第３実施形態に係り、図２０〜図２３は本発明の第４実施形態に係る図である。
[第１実施形態]
図１０は本発明の第１実施形態に係る処理手順を示すフローチャートであり、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）はそれぞれ、図１０の処理手順におけるサブルーチンを示すフローチャートである。図１２（Ａ）〜図１２（Ｅ）はそれぞれ、図１０の処理の過程における状態を例示する図であり、図１３は、図１１（Ｃ）の処理を説明するための図である。なお、対象となるワイヤーハーネスは、枝線がなくクランプが取り付けられているものであってもよいし、枝線がありクランプが取付られていないものでもよいし、或いは、枝線がありクランプが取付られているものでもよいが、図１２においては、代表して、枝線がなくクランプが取り付けられたワイヤーハーネスを示している。
まず、図１０のステップＳ１においては、変形形状が設計されて、この設計された変形形状が表示装置４３に出力される。この変形形状は、図１２（Ａ）に示すように、例えば、車両ドアやフロア等の所定の部位に配策されるように、形状設計されたワイヤーハーネス１′である。このワイヤーハーネス１′は、例えば、幹線１０ａと、この幹線１０ａの中間部及び端部に取り付けられて、幹線１０ａを所定部位に固定するためのクランプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃとを含んで構成されるものとする。図示しないが、幹線１０ａから分岐する枝線が含まれていてもよい。この変形形状の設計には、予めインストールされているＣＡＤ等のアプリケーションプログラムが利用可能であり、入力装置４２としてのマウスやキーボードを用いて表示装置４３上に描画される。この変形形状を求める手法は他の方法を用いてもよい。
次に、ステップＳ２においては、入力装置４２を用いてワイヤーハーネス１′の物理特性が設定される。また、上記変形形状及び後述の基準形状にそれぞれ対応する拘束条件もここで設定される。物理特性は、例えば、上述した長さｌ、断面積Ａ、断面２次モーメントＩ、断面２次モーメントＪ、密度ρ、ポアソン比μ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇである。これらは、上述のようにして予め測定或いは計算されている値が利用される。これらの値は、上記式（６）中の剛性マトリクス［Ｋ］中の各要素に係わる。拘束条件は、ワイヤーハーネス１′の変形形状及び基準形状に対応する座標や、図３にて示したようなクランプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの拘束自由度である。
次に、ステップＳ３及びステップＳ４においてはそれぞれ、上記ステップＳ２で設定された値に基づき、図１２（Ｂ）に示すように、基準形状モデル１Ａ及び変形形状モデル１Ｂが作成される。但し、ここでは、これらモデル１Ａ及び１Ｂは表示装置４３上に表示させる必要はない。基準形状モデル１Ａ及び変形形状モデル１Ｂは、上記図７及び式（６）に準じたものとなる。基準形状モデル１Ａは、例えば、ワイヤーハーネスが治具板上に展開されるときの形状に対応するようにすると、現実に則した治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。ステップＳ３は請求項中の基準形状モデル作成工程及び基準形状モデル作成手段に対応し、ステップＳ４は請求項中の変形形状モデル作成工程及び変形形状モデル作成手段に対応する。
ステップＳ３の基準形状モデル１Ａの作成においては、図１１（Ａ）のサブルーチンで示すように、まず、ステップＳ３１において、ワイヤーハーネス１′の幹線１０ａを複数の梁要素Ｃ１〜Ｃ１３で表現する。なお、Ｎ０〜Ｎ１４は節点を表す。そして、ステップＳ３２において、クランプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが取り付けられている部位に対応するクランプ取付節点Ｎ０、Ｎ６、Ｎ１４にそれぞれ、基準軸ＲＸ０、ＲＸ６、ＲＸ１４が付加される。
基準形状モデル１Ａは、例えば、幹線１０ａを治具板上でねじれなく真っ直ぐにのばした形状に対応する。また、基準軸ＲＸ０、ＲＸ６、ＲＸ１４は全て、節点Ｎ０、Ｎ６、Ｎ１４から同方向に延びている。なお、幹線１０ａから分岐する枝線がある場合には、枝線分岐点に対応する節点に同様の基準軸が付加される。ここでは、幹線を梁要素で表現した後に基準軸を付加するものとして説明したが、基準形状モデル１Ａの作成方法はこれに限定されない。要は、最終的に図１２（Ｂ）で示すような基準形状モデル１Ａが作成されればよい。
また、ステップＳ４の変形形状モデル１Ｂの作成においては、図１１（Ｂ）のサブルーチンで示すように、まず、ステップＳ４１において、ステップＳ３１と同様、ワイヤーハーネス１′の幹線１０ａを複数の梁要素Ｃ１〜Ｃ１３で表す。但し、この変形形状モデル１Ｂでは、複数の梁要素Ｃ１〜Ｃ１３は、上記ステップＳ１で設計された変形形状に対応するように各節点にて結合される。
次に、ステップＳ４２において、クランプ取付節点Ｎ０、Ｎ６、Ｎ１４にそれぞれ、クランプ軸ＡＸ０、ＡＸ６、ＡＸ１４が付加される。クランプ軸ＡＸ０、ＡＸ６、ＡＸ１４とは、幹線に取り付けられたクランプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの回転軸に対応するものである。更に、幹線１０ａから分岐する枝線がある場合には、枝線分岐点に対応する節点に上記クランプ軸に対応する仮想クランプ軸が付加される。
ここで、仮想クランプ軸について、図１１（Ｃ）及び図１３を用いて説明する。まず、ステップＳ４３１において、枝線分岐節点Ｎ６を起点とする幹線１０ａに対する接線ベクトルｖ１１（幹線接線ベクトルとよぶ）及び同じく枝線分岐節点Ｎ６を起点とする枝線１０ｂに対する接線ベクトルｖ１２（枝線接線ベクトルとよぶ）を共に含む接線平面５が作成される。
そして、ステップＳ４３２において、この接線平面５上で枝線分岐節点Ｎ６を起点として幹線接線ベクトルｖ１１に直交するベクトルが仮想クランプ軸ｖ１３として算出される。なお、ステップＳ４３１及びステップＳ４３２はそれぞれ、請求項中の接線平面作成工程及び仮想クランプ軸算出工程に対応する。このような仮想クランプ軸ｖ１３を計算することにより、枝線もクランプと同等の処理手順でねじれ角を求めることができるようになる。したがって、ねじれ角計算のための処理手順が効率化される。
ここでも、幹線を梁要素で表現した後にクランプ軸や仮想クランプ軸を付加するものとして説明したが、変形形状モデル１Ｂの作成方法はこれに限定されない。要は、最終的に図１２（Ｂ）で示すような変形形状モデル１Ｂが作成されればよい。
図１０に戻って、ステップＳ５においては、図１２（Ｃ）及び図１２（Ｄ）に示すように、上記基準形状モデル１Ａが変形形状モデル１Ｂに重ね合わされる。この重ね合わせ処理には有限要素法が利用される。すなわち、基準形状モデル１Ａが、上記ステップＳ２で設定された物理特性を満たしつつ、図中、点線矢印で示すように、変形形状モデル１Ｂに強制変位されるものとして、有限要素法における解が求められる。補足すると、全節点のうち、クランプが設けられたり、枝線が分岐したりするＮ０等のような特定の節点を完全拘束とし、その他の節点を全回転自由として、処理を行うようにする。ステップＳ５は、請求項中の重合計算工程及び重合計算手段に対応する。
次に、ステップＳ６においては、上記重ね合わせの結果に基づいて、ねじれ角が計算される。すなわち、図１２（Ｄ）に示すように、基準形状モデル１Ａが変形形状モデル１Ｂに重ね合わせられるにともない、基準軸ＲＸ０、ＲＸ６、ＲＸ１４も回転する。そして、重ね合わせ終了時には、回転した基準軸ＲＸ０、ＲＸ６、ＲＸ１４と、クランプ軸ＡＸ０、ＡＸ６、ＡＸ１４とはそれぞれ、所定の角度θ１、θ２、θ３を成している。この角度がねじれ角として計算される。なお、枝線がある場合には、上述のようにして求めた仮想クランプ軸と基準軸とが成す角が、枝線のねじれ角として計算される。ステップＳ６は、請求項中のねじれ角計算工程及びねじれ角計算手段に対応する。
そして、ステップＳ７において、図１２（Ｅ）に示すように、クランプ軸ＡＸ０、ＡＸ６、ＡＸ１４を、上記計算したねじれ角θ１、θ２、θ３ぶん戻して、基準形状モデル１Ａと共に表示装置４３上に表示する。各ねじれ角は、例えば、グラフィック表示された基準形状と共に数字や文字等で表示させるようにする。なお、表示装置４３上への表示のみならず、印字装置４４による紙上印字を行わせてもよい。ステップＳ７は、請求項中の表示工程に対応する。このように表示することにより、視覚的且つ直感的にねじれ角が把握できるようになり、より適確な治具板の設計やより効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。またなお、基準形状は必ずしも表示させる必要はなく、少なくとも、ねじれ角が表示されればよい。
このように、本発明の第１実施形態によれば、有限要素法を利用して重ね合わせ処理を行うことにより、従来困難とされていた枝線及び／又はクランプのねじれ角が、容易かつ正確に計算できるようになる。したがって、適確な治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
[第２実施形態]
図１４は、本発明の第２実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）はそれぞれ、図１４の処理の過程における状態を例示する図である。
まず、図１４のステップＳ２０１においては、上記図１０のステップＳ１と同様、図１５（Ａ）に示すような変形形状が設計されて、この設計された変形形状が表示装置４３に出力される。但し、ここでは、幹線１１ａと、幹線１１ａから分岐する複数の枝線１１ｂ１〜１１ｂ５とを含むワイヤーハーネス１″を想定している。勿論、第１実施形態同様、幹線１１ａの中間部にはクランプが取り付けられていてもよい。このワイヤーハーネス１″は、例えば、幹線１１ａと、この幹線１１ａからそれぞれ異なる方向に分岐する複数の枝線１１ｂ１〜１１ｂ５とを有し、幹線１１ａ及び各枝線１１ｂ１〜１１ｂ５の端部には、クランプ２１ａ〜２１ｇが取り付けられているものとする。
次に、ステップＳ２０２においては、入力装置４２を用いてワイヤーハーネス１″の物理特性が設定される。また、上記変形形状及び後述の基準形状にそれぞれ対応する拘束条件もここで設定される。物理特性は、例えば、上述した長さｌ、断面積Ａ、断面２次モーメントＩ、断面２次モーメントＪ、密度ρ、ポアソン比μ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇである。これらは、上述のようにして予め測定或いは計算されている値が利用される。これらの値は、上記式（６）中の剛性マトリクス［Ｋ］中の各要素に係わる。拘束条件は、ワイヤーハーネス１″の変形形状に対応する座標や、図３にて示したようなクランプ２１ａ〜２１ｇの拘束自由度である。
次に、ステップＳ２０３においては、上記ステップＳ２０２で設定された値に基づき、図１５（Ｂ）に示すような、変形形状に対応する有限要素モデルが作成される。この有限要素モデルは、上記式（６）に示したように、幹線とこの幹線から分岐する枝線とを有するワイヤーハーネスのモデルを発展させたものとなる。例えば、ワイヤーハーネス１を等長の梁要素Ｃ１〜Ｃ１６に分割し、これら梁要素Ｃ１〜Ｃ１８に基づいて、有限要素モデルが作成される。なお、ねじれ角を求めることが最終目的であるので、計算を簡素化するために、各枝線１１ｂ１〜１１ｂ５にそれぞれ対応する梁要素Ｃ１４〜Ｃ１８は、幹線を分割した梁要素Ｃ１〜Ｃ１３と等長に設定されている。なお、Ｎ０〜Ｎ１８は節点を表す。ステップＳ２０３は、請求項中の有限要素モデル作成工程に対応する。
次に、ステップＳ２０４においては、上記物理特性及び基準形状に対応する拘束条件を有限要素モデルに適用して、図１５（Ｂ）に示すような変形形状を、図１５（Ｃ）に示すような基準形状に変形させる。この基準形状は、例えば、ねじれなく真っ直ぐにのばされた幹線１１ａを含む平面に乗るものである。このように、幹線にねじれがない状態になるように基準形状に対応する拘束条件を設定することにより、後述のねじれ角の計算が容易になる。ステップＳ２０４は、請求項中の変形工程に対応する。
上記平面としては、図１５（Ｄ）に示すように、ワイヤーハーネスを製造するときに利用される治具板を想定した基準平面６を設定し、幹線がこの基準平面６に乗るように拘束条件（座標）を設定することが好ましい。これにより、現実に則した治具板の設計やワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
また、幹線はワイヤーハーネスを構成する全線材のうちで最大径を有し、この幹線（Ｃ１〜Ｃ１３に対応）とこの幹線の次に太い枝線（Ｃ１４に対応）とが基準平面６に乗るように拘束条件（座標）を設定することが好ましい。これにより、より現実に則した治具板の設計やワイヤーハーネスの製造等に有効となる。なお、この場合、幹線の次に太い枝線に対応する節点Ｎ１４が基準平面６に乗るように拘束条件（例えば、完全拘束）が設定されるが、他の枝線に対応する節点Ｎ１５〜Ｎ１８は拘束されない（例えば、全回転自由）ものとして設定される。
次に、ステップＳ２０５においては、各枝線のねじれ角が計算される。各ねじれ角は、上記基準形状に対応する座標情報を利用することにより計算可能である。この際、上述したように、例えば、幹線１″及びこの幹線１″の次に太い枝線を表す梁要素Ｃ１４が乗る基準平面６に対しての、各枝線を表す梁要素Ｃ１５、Ｃ１６のねじれ角θ１１、θ１２等を求めるようにすることが好ましい（図１５（Ｄ）参照）。ステップＳ２０５は、請求項中のねじれ角計算工程に対応する。
そして、ステップＳ２０６において、上記ステップＳ２０５にて計算されたねじれ角θ１１、θ１２が、基準形状と共に表示装置４３上に表示される。例えば、ここでの表示例は、図１５（Ｃ）のような梁要素から構成されるモデル形状を、図１５（Ａ）のような実形状に変換して、表示装置４３上にグラフィック表示させるようにする。各ねじれ角は、例えば、グラフィック表示された基準形状と共に数字や文字等で表示させるようにする。なお、表示装置４３上への表示のみならず、印字装置４４による紙上印字を行わせてもよい。また、基準形状は必ずしも表示させる必要はなく、少なくとも、ねじれ角が表示されればよい。
なお、上記図１５で例示したワイヤーハーネスの幹線には、幹線にねじりを発生しうるクランプは取り付けられていないが、枝線と共にこのような幹線にねじりを発生しうるクランプも取り付けられたワイヤーハーネスにおける各ねじれ角も同様に計算することが可能である（請求項１０に対応）。この場合、例えば、第１実施形態で示したようなクランプ軸と上記基準平面６とが成す角をねじれ角として求めるようにする。これによると、より現実に近い治具板の設計やワイヤーハーネスの製造等に有効となる。同様に、幹線に上記クランプのみが取り付けられたワイヤーハーネスにおけるねじれ角も同様に計算することが可能である（請求項１１に対応）。これによると、クランプが多用されるワイヤーハーネスに対する治具板の設計やワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
このように、本発明の第２実施形態によれば、有限要素モデルを作成して、設計形状を幹線が基準平面に乗るような形状に変形し、そのときの枝線が基準平面に対して成す角をねじれ角として求めるようにしているので、従来、正確に把握することが困難であった枝線のねじれ角を、明確に把握することができるようになる。したがって、適確な治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
更に、本発明の第３実施形態及び第４実施形態について説明する。第３実施形態及び第４実施形態は、上記第１実施形態の考え方を拡張したものである。
[第３実施形態]
図１６は本発明の第３実施形態に係る処理手順を示すフローチャートであり、図１７〜図１９はそれぞれ、図１６の処理の過程における状態を例示する図である。この第３実施形態は、上記第１実施形態の考え方を拡張して、幹線から分岐する枝線を有するワイヤーハーネスや更に枝線上にクランプが取り付けられているワイヤーハーネスにおける、枝線やクランプのねじれ角を求めるものである。
まず、図１６のステップＳ３０１においては、変形形状が設計されて、この設計された変形形状が表示装置４３に出力される。この変形形状１００Ｂは、図１７に示すように、例えば、車両ドアやフロア等の所定の部位に配策されるように、形状設計されたワイヤーハーネス１００である。このワイヤーハーネス１００は、例えば、幹線１００ａと、この幹線１００ａから分岐する枝線１００ｂ１、１００ｂ２、１００ｂ３、これら幹線１００ａや枝線１００ｂ１、１００ｂ２、１００ｂ３の中間部及び端部に取り付けられて、これらを所定部位に固定するためのクランプ２００ａ〜２００ｆを含んで構成されるものとする。この変形形状の設計には、予めインストールされているＣＡＤ等のアプリケーションプログラムが利用可能であり、入力装置４２としてのマウスやキーボードを用いて表示装置４３上に描画される。この変形形状を求める手法は他の方法を用いてもよい。
次に、ステップＳ３０２においては、入力装置４２を用いてワイヤーハーネス１００の物理特性が設定される。また、上記変形形状１００Ｂ及び後述の基準形状にそれぞれ対応する拘束条件もここで設定される。物理特性は、例えば、上述した長さｌ、断面積Ａ、断面２次モーメントＩ、断面２次モーメントＪ、密度ρ、ポアソン比μ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇである。これらは、上述のようにして予め測定或いは計算されている値が利用される。これらの値は、上記式（６）中の剛性マトリクス［Ｋ］中の各要素に係わる。拘束条件は、ワイヤーハーネス１００の変形形状及び基準形状に対応する座標や、図３にて示したようなクランプ２００ａ〜２００ｆの拘束自由度である。
次に、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４においてはそれぞれ、上記ステップＳ３０２で設定された値に基づき、図１７及び図１８にそれぞれ示すように、上記変形形状モデル１００Ｂ及び基準形状モデル１００Ａが作成される。但し、ここでは、これらモデル１００Ａ及び１００Ｂは表示装置４３上に表示させる必要はない。基準形状モデル１００Ａ及び変形形状モデル１００Ｂは、上記第１実施形態で示した基準形状モデル１Ａ及び変形形状モデル１Ｂに準じたものとなる。
詳しくは、変形形状モデル１００Ｂは、図１７において、ワイヤーハーネス１００の幹線１００ａの変形形状を複数の節点Ｎ０、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、…、Ｎ１０、…、Ｎ１６、…、Ｎ２０で連結された梁要素の結合体として表現する。また、ワイヤーハーネス１００の枝線１００ｂ１、１００ｂ２、及び１００ｂ３もそれぞれ、複数の節点Ｎ５、…、Ｎ５５、Ｎ１０…、Ｎ１０９、及びＮ１６、…、Ｎ１６７で連結された梁要素の結合体として表現される。更に、クランプ取付節点Ｎ０、Ｎ１３、Ｎ２０、Ｎ５５、Ｎ１０３、Ｎ１０９及びＮ１６７にはそれぞれ、クランプのロック方向（２００ａ〜２００ｄの場合）やクランプ回転軸（２００ｆ、２００ｇの場合）を規定するクランプ軸ＡＸ０、ＡＸ１３、ＡＸ２０、ＡＸ５５、ＡＸ１０３、ＡＸ１０９及びＡＸ１６７が設定される。なお、図中、Ｐ０、Ｐ１３、Ｐ２０、Ｐ５５、Ｐ１０３、Ｐ１０９及びＰ１６７は、挿入方向等のクランプローカルＸ軸を示す。更に、枝線分岐節点Ｎ５、Ｎ１０及びＮ１６にはそれぞれ、各枝線のねじれ角を求めるための点となる。なお、図１７中、ＲＸ０は、ねじれ角を求めるための、基準となる軸であり、各節点のねじれ角は、このＲＸ０を基準とした回転角度で表される。このＲＸ０は、後述の重合処理においても不動とする。
また、基準形状モデル１００Ａは、上記幹線１００ａ及び枝線１００ｂ１〜１００ｂ３を治具板上でねじれなく真っ直ぐにのばした形状１００ａ′、１００ｂ１′〜１００ｂ３′に対応する。図中、クランプ軸ＡＸ０、ＡＸ１３、ＡＸ２０、ＡＸ５５、ＡＸ１０３、ＡＸ１０９及びＡＸ１６７もこれに対応したものとなる。また、基準形状モデル１００Ａにおいては、上記全節点Ｎ０、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５、…、Ｎ１０、…、Ｎ１６、…、Ｎ２０、並びに、節点Ｎ５、…、Ｎ５５、Ｎ１０…、Ｎ１０９、及びＮ１６、…、Ｎ１６７に基準軸ＲＸ０、ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４、ＲＸ５、…、ＲＸ１０、…、ＲＸ１６、…、ＲＸ２０、並びに、基準軸ＲＸ５、…、ＲＸ５５、ＲＸ１０…、ＲＸ１０９、及びＲＸ１６、…、ＮＸ１６７が設定される。全基準軸は全て、各節点から同方向に延びている（図１７のＲＸ０に合わせる）。また、ここでは、各節点間は均等間隔としている。但し、各節点間は必ずしも均等間隔でなくてもよく、上記変形形状モデル及び基準形状モデルの各節点がそれぞれ一致するようにすればよい。
これら基準形状モデル１００Ａ及び変形形状モデル１００Ｂの作成方法は、第１実施形態で示した方法と基本的に同様であり、第１実施形態で示した方法が枝線を有するワイヤーハーネスに拡張されたものと考えてよい。また、枝線分岐点に対応する節点Ｎ５、Ｎ１０、Ｎ１６にも同様の基準軸が付加される。この基準軸も第１実施形態で示したような、クランプ軸に対応する仮想クランプ軸が設定される。ステップＳ３０３は、請求項中の主線材変形形状モデル作成工程、副線材変形形状モデル作成工程に対応し、ステップＳ３０４は、請求項中の主線材基準形状モデル作成工程、副線材基準形形状モデル作成工程に対応する。
次に、ステップＳ３０５においては、図１９に示すように、上記基準形状モデル１００Ａが変形形状モデル１００Ｂに重ね合わされる。この重ね合わせ処理には有限要素法が利用される。すなわち、基準形状モデル１００Ａが、上記ステップＳ２で設定された物理特性を満たしつつ、変形形状モデル１００Ｂに強制変位されるものとして、有限要素法における解が求められる。補足すると、全節点のうち、クランプが設けられたり、枝線が分岐したりするＮ０等のような特定の節点を完全拘束とし、その他の節点を全回転自由として、処理を行うようにする。この重ね合わせ処理も、第１実施形態で示した方法と基本的に同様であり、第１実施形態で示した方法が枝線を有するワイヤーハーネスに拡張されたものと考えてよい。但し、枝線１００ｂ２に取り付けられたクランプ２００ｆのねじれ角（第２ねじれ角に対応）を求める際には、枝線１００ｂ２のねじれ角（第１ねじれ角に対応）が参照されることになる。
次に、ステップＳ３０６においては、上記重ね合わせの結果に基づいて、ねじれ角が計算される。すなわち、図１９に示すように、基準形状モデル１００Ａが変形形状モデル１００Ｂに重ね合わせられるにともない、図１８で示した各基準軸ＲＸ０、…、ＲＸ２０も回転する。そして、重ね合わせ終了時には、回転した基準軸ＲＸ０′、ＲＸ１３′、ＲＸ２０′、ＲＸ５５′、ＲＸ１０３′、ＲＸ１０９′及びＲＸ１６７′と、クランプ軸ＡＸ０、ＡＸ１３、ＡＸ２０、ＡＸ５５、ＡＸ１０３、ＡＸ１０９及びＡＸ１６７とはそれぞれ、所定の角度θ０、θ１３、θ２０、θ５５、θ１０３、θ１０９及びθ１６７を成している。これらの角度がねじれ角として計算される。なお、ここで例示した以外の図示しない基準軸も回転し、各ねじれ角を有するが、ここでは省略している。ステップＳ３０５及びステップＳ３０６は、請求項中のねじれ角計算工程に対応する。
そして、ステップＳ３０７において、図示しないが、図１２（Ｅ）で示した方法と同様にして、上記各クランプ軸ＡＸ０、ＡＸ１３、ＡＸ２０、ＡＸ５５、ＡＸ１０３、ＡＸ１０９及びＡＸ１６７を、上記計算したねじれ角θ０、θ１３、θ２０、θ５５、θ１０３、θ１０９及びθ１６７ぶん戻して、基準形状モデル１００Ａと共に表示装置４３上に表示するようにする。各ねじれ角は、例えば、グラフィック表示された基準形状と共に数字や文字等で表示させるようにする。表示装置４３上への表示のみならず、印字装置４４による紙上印字を行わせてもよい。なお、このステップＳ３０７の処理は、ねじれ角を求めるだけであれば、必ずしも必要ではないので省略してもよい。
なお、ここでは、クランプのねじれ角に焦点をあてているが、各枝線１００ｂ１〜１００ｂ３の分岐節点Ｎ５、Ｎ１０、Ｎ１６におけるねじれ角も、上記仮想クランプ軸と基準軸とに基づいて同様に求めることが可能である（請求項１５に対応する）。
このように、本発明の第３実施形態によれば、有限要素法を利用して重ね合わせ処理を行うことにより、幹線から分岐する枝線、及び枝線上に取り付けられたクランプのねじれ角が、容易かつ正確に計算できるようになる。したがって、適確な治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
[第４実施形態]
図２０は本発明の第４実施形態に係る処理手順を示すフローチャートであり、図２１は図２０の処理の結果を例示する図である。図２２（Ａ）〜図２２（Ｃ）は、ねじれゼロ面の伝搬処理を説明するための図である。この第４実施形態は、上記第１実施形態の考え方を拡張して、各クランプ軸のねじれ角を容易に把握できるように、ねじれゼロ面表示するようにしている。
図２０に示す本実施形態の処理手順において、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０５はそれぞれ、図１６で示したステップＳ３０１〜ステップＳ３０５と同等であるので、ここでの重複説明は省略する。
ステップＳ４０１〜ステップＳ４０５を経て、ステップＳ４０６に進むと、ステップＳ４０６では、図２１に示すような、ねじれゼロ面ｈ１００ａ、ｈ１００ｂ１、ｈ１００ｂ２及びｈ１００ｂ３が設定される。各ねじれゼロ面ｈ１００ａ、ｈ１００ｂ１、ｈ１００ｂ２及びｈ１００ｂ３はそれぞれ、幹線１００ａ、枝線１００ｂ１、１００ｂ２及び１００ｂ３に対応するものである。ねじれゼロ面ｈ１００ａ、ｈ１００ｂ１、ｈ１００ｂ２及びｈ１００ｂ３は、ステップＳ４０５において既に計算されている全基準軸に対して、例えば、隣接する基準軸の端点をそれぞれ繋いでいくことにより、設定可能である。各基準軸は、同長である方が、ねじれ具合を把握するためには好ましい。また、上述のように、基準軸の端点をそれぞれ繋いぐことにより、ねじれゼロ面をひれ状に表現する替わりに、複数の基準軸を連続的に表示するようにしても、ねじれ具合の概略は把握することが可能になる。ステップＳ４０６は、請求項中のねじれゼロ面設定工程に対応する。
このようなねじれゼロ面は、第１実施形態において図示した枝線を有することのないワイヤーハーネスに対しても設定可能であるし、この実施形態に示すような、枝線を有するワイヤーハーネスにも設定可能である。但し、幹線から分岐する枝線を有するワイヤーハーネスに場合、以下のようなねじれゼロ面の伝搬処理が必要となる。
図２２（Ａ）〜図２２（Ｃ）において、線Ａは上記幹線１００ａに対応し、線Ｂは幹線１００ａから分岐して、幹線１００ａのねじれゼロ面が伝搬される上記枝線１００ｂ１等に対応する。まず、図２２（Ａ）に示すように、線Ａに割り当てられている各節点Ｎａ１、Ｎａ２、Ｎａ３、Ｎａ４、ＮａにそれぞれねじれゼロベクトルＺａ１、Ｚａ２、Ｚａ３、Ｚａ４、Ｚａを設定して、次に、線Ａのセグメントのねじれゼロ面を、不連続な線Ｂのセグメントに伝搬させること考える。図中、Ｖｂは線Ｂの接線ベクトルである。
図２２（Ｂ）に示すように、線Ｂのセグメントに伝搬するねじれゼロ面は、ベクトルＺａ（線Ａの最後のねじれゼロベクトル）とベクトルＶｂとが作る面内に存在する。そこで、この面の法線ベクトルＶｂ×Ｚａを作成する。なお、この法線ベクトルＶｂ×Ｚａは、ベクトルＶｂとベクトルＺａとの外積である。
図２２（Ｃ）に示すように、法線ベクトルＶｂ×ＺａとベクトルＶｂとの外積（Ｖｂ×Ｚａ）×ベクトルＶｂが、目的とする線Ｂのセグメントのねじれゼロベクトルである。このようにして、ねじれゼロベクトル伝搬させることにより、ねじれゼロ面も伝搬させることが可能になる。
そして、ステップＳ４０７において、図２１に示すように、ねじれゼロ面ｈ１００ａ、ｈ１００ｂ１、ｈ１００ｂ２及びｈ１００ｂ３が付加された変形形状１００Ｂを、各クランプ軸ＡＸ０、ＡＸ１３、ＡＸ２０、ＡＸ５５、ＡＸ１０３、ＡＸ１０９及びＡＸ１６７と共に表示装置４３上に表示するようにする。表示するクランプ軸は、例えば、クランプが取り付けられている節点に設定されているものであるが、その他のものも表示させてもよい。また、クランプ軸は表示させないようにしてもよいし、各ねじれ角θ０、θ１３等を同時に表示させるようにしてもよい。表示装置４３上への表示のみならず、印字装置４４による紙上印字を行わせてもよい。ステップＳ４０７は、請求項中のねじれ表示工程に対応する。
このように、本発明の第４実施形態によれば、有限要素法を利用して重ね合わせ処理を行い、ひれ状のねじれゼロ面を合わせて表示することにより、幹線上及び／又は枝線上に取り付けられたクランプのねじれゼロ面に対するねじれ角が容易に把握できるようになる。したがって、適確な治具板の設計や効率的なワイヤーハーネスの製造等に有効となる。
なお、本発明は、車両内に配線されるワイヤーハーネス等のワイヤー様構造物に限定されず、屋内に配線されるワイヤー様構造物にも、同様に適用可能である。
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）はそれぞれ、設計時及び製造時のワイヤーハーネスの形状を示す図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、ワイヤーハーネスにおけるねじれ角を説明するための図である。 ワイヤーハーネスに取り付けられる代表的なクランプと拘束自由度との関係を示す図である。 図４（Ａ）は、ワイヤーハーネスの外観を示す図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のワイヤーハーネスを離散化した様子を示す図であり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のワイヤーハーネスを梁要素と節点とで表した図である。 梁要素と節点とで表したワイヤーハーネスにおける自由度を説明するための図である。 図６（Ａ）は、ワイヤーハーネスを３つの梁要素で表した図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の３つの梁要素を結合した状態を示す図である。 図７（Ａ）は、３つの梁要素と枝線に対応する梁要素とからなるワイヤーハーネスの一部位を示す図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）を４つの梁要素で表した後にそれらを結合した状態を示す図である。 図８（Ａ）は、断面２次モーメント及び縦弾性係数を測定する様子を示す図であり、図８（Ｂ）は、断面２次極モーメント及び横弾性係数を測定する様子を示す図である。 本発明に係るハードウエア構成の一例を示すブロック構成図である。 本発明の第１実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）はそれぞれ、図１０の処理手順におけるサブルーチンを示すフローチャートである。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｅ）はそれぞれ、図１０の処理の過程における状態を例示する図である。 図１１（Ｃ）の処理を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。 図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）はそれぞれ、図１４の処理の過程における状態を例示する図である。 本発明の第３実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。 図１６の処理の過程における状態を例示する図である。 図１６の処理の過程における状態を例示する図である。 図１６の処理の過程における状態を例示する図である。 本発明の第４実施形態に係る処理手順を示すフローチャートである。 図２０の処理の結果を例示する図である。 図２２（Ａ）〜図２２（Ｃ）は、ねじれゼロ面の伝搬処理を説明するための図である。
符号の説明
１、１００ ワイヤーハーネス（ワイヤー様構造物）
１ａ、１００ａ 幹線
１ｂ１〜１ｂ４、１００ｂ１〜１００ｂ３ 枝線
２ａ〜２ｇ、２００ａ〜２００ｇ クランプ
３ａ〜３ｄ 分岐点
５ 接線平面
６ 基準平面
４１ マイクロコンピュータ
４２ 入力装置
４３ 表示装置
４４ 印字装置
４５ 記憶装置
４６ 読込装置
４７ 通信インターフェース
４８ 記録媒体
４８ａ ねじれ角計算プログラム
４９ 内部バス
Ｃ０〜Ｃ７ 梁要素
Ｎ０〜Ｎ７ 節点

Claims (15)

  1. 入力手段と、変形形状モデル作成手段と、基準形状モデル作成手段と、重合計算手段と、ねじれ角計算手段とを備えたコンピュータが、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生する前記副電線束及び／又は前記クランプのねじれ角を、有限要素法を利用して計算するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、
    前記入力手段が、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付け、
    前記変形形状モデル作成手段が、前記変形形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点にそれぞれ、前記クランプの回転軸に対応するクランプ軸及び／又は前記副電線束の分岐方向に対応する仮想クランプ軸を付加した変形形状モデルを作成する変形形状モデル作成工程と、
    前記基準形状モデル作成手段が、前記基準形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点に、所定の基準軸を付加した基準形状モデルを作成する基準形状モデル作成工程と、
    前記重合計算手段が、前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記基準形状モデルを変形させて前記変形形状モデルに重ね合わせたときの形状を、有限要素法を利用して計算する重合計算工程と、
    前記ねじれ角計算手段が、前記重合計算工程の後に、前記基準軸と、前記クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸とが成す角を、前記ねじれ角として計算するねじれ角計算工程と、
    を含むことを特徴とするワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法。
  2. 前記コンピュータが、前記副電線束の前記分岐節点を起点とする前記副電線束に対する接線ベクトル及び前記主電線束に対する接線ベクトル、を共に含む接線平面を作成する接線平面作成工程と、
    前記コンピュータが、前記接線平面上で前記副電線束の前記分岐節点を起点として前記主電線束に対する接線ベクトルに直交するベクトル、を前記仮想クランプ軸として算出する仮想クランプ軸算出工程と、を更に含む
    ことを特徴とする請求項１記載のねじれ角計算方法。
  3. 前記コンピュータが、前記ねじれ角ぶん戻して、前記クランプ軸及び／又は前記仮想クランプ軸を前記基準形状モデルと共に表示装置に表示する表示工程、を更に含むことを特徴とする請求項２記載のねじれ角計算方法。
  4. 前記基準形状は、前記ワイヤー様構造物が治具板上に展開されるときの形状に対応し、前記変形形状は、前記ワイヤー様構造物が所定の部位に取付けられるときの形状に対応することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のねじれ角計算方法。
  5. 入力手段と、有限要素モデル作成手段と、基準形状モデル作成手段と、ねじれ角計算手段とを備えたコンピュータが、所定の部位に配策されるように設計された、主電線束及びこの主電線束から分岐する複数の副電線束及び／又はクランプを含んで構成されるワイヤー様構造物を、２次元平面である治具板の上に展開して、製造した前記ワイヤー構造物を所定の変形形状に変形させたときの前記副電線束のねじれ角を計算するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、
    前記入力手段が、前記ワイヤー様構造物の拘束条件と、物理特性との設定を受け付け、
    前記有限要素モデル作成手段が、前記ワイヤー様構造物を複数の梁要素が結合された弾性体とみなして、前記ワイヤー様構造物の有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成工程と、
    前記ねじれ角計算手段が、前記ワイヤー様構造物の前記クランプ及び前記副電線の分岐点の座標および完全拘束または全回転自由の所定の拘束条件に対応させて、前記ワイヤー様構造物を、その前記主電線束が前記２次元平面に乗るような基準形状に変形させたときの前記副電線束及び／又は前記クランプが前記平面に対して成す角を前記ねじれ角として計算するねじれ角計算工程と、を含む
    ことを特徴とするワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法。
  6. 前記主電線束がねじれなく直線化されるように前記基準形状に対応する拘束条件を設定することを特徴とする請求項５記載のねじれ角計算方法。
  7. 前記主電線束は前記ワイヤー様構造物を構成する全電線束のうちで最大径を有するものとすることを特徴とする請求項５記載のねじれ角計算方法。
  8. 前記ワイヤー様構造物は前記主電線束に取り付けられた、ねじりを発生しうるクランプも含んで構成され、
    前記平面に対する、前記クランプの回転軸が成す角度も前記ねじれ角として計算する、
    ことを特徴とする請求項５記載のねじれ角計算方法。
  9. 前記複数の副電線束に替えて、前記ワイヤー様構造物は前記主電線束に取り付けられた、ねじりを発生しうるクランプを含んで構成され、
    前記複数の副電線束に替えて、前記平面に対する、前記クランプの回転軸が成す角度も前記ねじれ角として計算する、
    ことを特徴とする請求項５記載のねじれ角計算方法。
  10. 主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生する前記副電線束及び／又は前記クランプのねじれ角を計算するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算装置であって、
    前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付ける入力手段と、
    前記変形形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点にそれぞれ、前記クランプの回転軸に対応するクランプ軸及び／又は前記副電線束の分岐方向に対応する仮想クランプ軸を付加した変形形状モデルを作成する変形形状モデル作成手段と、
    前記基準形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点に、所定の基準軸を付加した基準形状モデルを作成する基準形状モデル作成手段と、
    前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記基準形状モデルを変形させて前記変形形状モデルに重ね合わせたときの形状を、有限要素法を利用して計算する重合計算手段と、
    前記重合計算手段による計算の後に、前記基準軸と、前記クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸とが成す角を、前記ねじれ角として計算するねじれ角計算手段と、を含む
    ことを特徴とするワイヤー様構造物におけるねじれ角計算装置。
  11. 主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生する前記副電線束及び／又は前記クランプのねじれ角を計算するために、
    コンピュータが、
    前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付ける入力手段、
    前記変形形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点にそれぞれ、前記クランプの回転軸に対応するクランプ軸及び／又は前記副電線束の分岐方向に対応する仮想クランプ軸を付加した変形形状モデルを作成する変形形状モデル作成手段、
    前記基準形状に対応するように前記ワイヤー様構造物の前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束の前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点に、所定の基準軸を付加した基準形状モデルを作成する基準形状モデル作成手段、
    前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記基準形状モデルを変形させて前記変形形状モデルに重ね合わせたときの形状を、有限要素法を利用して計算する重合計算手段、
    前記重合計算手段による計算の後に、前記基準軸と、前記クランプ軸及び／又は仮想クランプ軸とが成す角を、前記ねじれ角として計算するねじれ角計算手段、
    として機能することを特徴とするワイヤー様構造物におけるねじれ角計算プログラム。
  12. 入力手段と、主電線束変形形状モデル作成手段と、主電線束基準形状モデル作成手段と、主電線束角計算手段と、副電線束変形形状モデル作成手段と、副電線束基準形状モデル作成手段と、副電線束角計算手段と、を備えたコンピュータが、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生するねじれ角であり、前記主電線束から分岐する前記副電線束上に取り付けられた前記クランプの前記主電線束側からみたねじれ角を有限要素法を利用して計算するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、
    前記入力手段が、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付け、
    前記変形形状モデル作成手段が、前記主電線束の前記変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束上の分岐節点に、前記副電線束の前記ねじれ角を求めるための分岐軸を付加した主電線束変形形状モデルを作成する主電線束変形形状モデル作成工程と、
    前記主電線束基準形状モデル作成手段が、前記主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である前記主電線束の前記基準形状に対応するように、前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記分岐節点に対応する位置に、前記分岐軸のねじれ角を求めるための基準となる第１基準軸を付加した主電線束基準形状モデルを作成する主電線束基準形状モデル作成工程と、
    前記主電線束角計算手段が、前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記主電線束基準形状モデルを変形させて前記主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記第１基準軸と前記分岐軸とが成す角である第１ねじれ角を、有限要素法を利用して計算する主電線束角度計算工程と、
    前記副電線束変形形状モデル作成手段が、前記副電線束の変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記副電線束上の前記取付節点に、前記クランプの前記ねじれ角を求めるためのクランプ軸を付加した副電線束変形形状モデルを作成する副電線束変形形状モデル作成工程と、
    前記副電線束基準形状モデル作成手段が、前記副電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である副電線束基準形状に対応するように、前記副電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記クランプ軸に対応する位置に、前記クランプ軸の前記ねじれ角を求めるための基準となる第２基準軸を付加した副電線束基準形状モデルを作成する副電線束基準形状モデル作成工程と、
    前記副電線束角計算手段が、前記ワイヤー様構造物の前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記副電線束基準形状モデルを変形させて前記副電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記第２基準軸と前記クランプ軸とが成す角である第２ねじれ角を、有限要素法を利用して計算する副電線束角度計算工程と、を含む
    ことを特徴とするワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法。
  13. 入力手段と、主電線束変形形状モデル作成手段と、主電線束基準形状モデル作成手段と、を備えたコンピュータが、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生するねじれ角であり、前記主電線束上に取り付けられた前記クランプのねじれゼロ面に対するねじれ角を有限要素法を利用して計算して表示するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、
    前記入力手段が、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付け、
    前記主電線束変形形状モデル作成手段が、前記主電線束の変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束上の前記クランプの前記取付節点に、前記クランプのねじれ角を表現するためのクランプ軸を付加した主電線束変形形状モデルを作成する主電線束変形形状モデル作成工程と、
    前記主電線束基準形状モデル作成手段が、前記主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記クランプの前記取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、前記ねじれゼロ面を求めるための基準軸を付加した主電線束基準形状モデルを作成する主電線束基準形状モデル作成工程と、
    前記コンピュータが、前記主電線束の前記クランプの前記取付節点及び／又は前記副電線束の前記分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、前記物理特性とを参照しつつ、前記主電線束基準形状モデルを変形させて前記主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記基準軸をつなぎあわせることにより、前記ねじれゼロ面を設定するねじれゼロ面設定工程と、
    前記コンピュータが、前記ねじれゼロ面を、前記変形形状及び前記クランプ軸と共に表示装置に表示する表示工程と、を含む
    ことを特徴とするワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法。
  14. 前記コンピュータが、前記表示工程に替えて、前記ねじれゼロ面を前記変形形状と共に表示装置に表示する第２表示工程を含むことを特徴とする請求項１３記載のワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法。
  15. 入力手段と、主電線束変形形状モデル作成手段と、主電線束基準形状モデル作成手段と、副電線束変形形状モデル作成手段と、副電線束基準形状モデル作成手段と、表示手段と、を備えたコンピュータが、主電線束、この主電線束から分岐する副電線束及び／又はこの主電線束に取り付けられるクランプ、を含んで構成されるワイヤー様構造物が、所定の基準形状からこれとは異なる変形形状に変形されるときに発生するねじれ角であり、主電線束及び前記主電線束から分岐する副電線束上に取り付けられたクランプのねじれゼロ面に対するねじれ角を有限要素法を利用して計算して表示するワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法であって、
    前記入力手段が、前記変形形状及び前記基準形状における、前記ワイヤー様構造物の、前記主電線束の前記クランプの取付節点及び／又は前記副電線束の分岐節点の座標と、完全拘束または全回転自由の拘束条件と、物理特性と、の設定を受け付け、
    前記主電線束変形形状モデル作成手段が、前記主電線束の変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記主電線束上の前記取付節点に、前記主電線束上の前記クランプのねじれ角を表現するための第１クランプ軸を付加した主電線束変形形状モデルを作成する主電線束変形形状モデル作成工程と、
    前記主電線束基準形状モデル作成手段が、前記主電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である主電線束基準形状に対応するように、前記主電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記クランプの前記取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、第１ねじれゼロ面を求めるための第１基準軸を付加した主電線束基準形状モデルを作成する主電線束基準形状モデル作成工程と、
    前記コンピュータが、前記主電線束基準形状モデルを変形させて前記主電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記第１基準軸をつなぎあわせることにより、前記第１ねじれゼロ面を設定する第１ねじれゼロ面設定工程と、
    前記副電線束変形形状モデル作成手段が、前記副電線束の変形形状を複数の梁要素の結合体として表現し、前記副電線束上の前記取付節点に、前記副電線束上の前記クランプのねじれ角を表現するための第２クランプ軸を付加した副電線束変形形状モデルを作成する副電線束変形形状モデル作成工程と、
    前記副電線束基準形状モデル作成手段が、前記副電線束をねじれなく真っ直ぐにのばした形状である副電線束基準形状に対応するように、前記副電線束を複数の梁要素の結合体として表現し、前記取付節点に対応する位置を含む各節点にそれぞれ、第２ねじれゼロ面を求めるための第２基準軸を付加した副電線束基準形状モデルを作成する副電線束基準形状モデル作成工程と、
    前記コンピュータが、前記第１ねじれゼロ面を構成する前記第１基準軸のねじれを前記第２基準軸に伝搬させ、前記副電線束基準形状モデルを変形させて前記副電線束変形形状モデルに重ね合わせたときの、前記第２基準軸をつなぎあわせることにより、前記第２ねじれゼロ面を設定する第２ねじれゼロ面設定工程と、
    前記表示手段が、前記第１ねじれゼロ面及び前記第２ねじれゼロ面を、前記変形形状、前記第１クランプ軸及び前記第２クランプ軸と共に表示する表示工程と、を含む
    ことを特徴とするワイヤー様構造物におけるねじれ角計算方法。
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