JP4998007B2

JP4998007B2 - ワーク変形計算装置

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Publication number: JP4998007B2
Application number: JP2007037942A
Authority: JP
Inventors: 耕輔寺田; 和也村山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2027-02-19
Also published as: JP2008204059A

Description

本発明は、ワーク変形計算装置に関する。

部品の設計では、設計された部品を他の部品に取り付ける際の取付誤差を考慮して、公差を適切に設計することが必要とされる。部品の取付誤差を考慮した部品設計技術としては、下記の特許文献１に開示されるＣＡＤ装置が知られている。

特許文献１のＣＡＤ装置は、２つの部品間の４節リンク機構モデルを設定する動作モデル生成部と、４節リンク機構に基づき４節リンクを機構解析する動作解析処理部と、を備える。このような構成のＣＡＤ装置によれば、４節リンク機構解析手法を用いることにより、部品の取付誤差を考慮した部品の公差を設定することができる。
特開平７−２８７７１９号公報

しかしながら、上記ＣＡＤ装置では、部品の捩れおよび撓みなどの変形が考慮されていないため、高精度に公差を設定することができないという問題がある。

また、部品の変形を解析する技術としては、有限要素法を利用した変形解析手法が知られている。しかしながら、有限要素法を利用した解析手法では、部品モデルに対して細かなメッシュを設定するため、部品の変形を高精度に計算することができるものの、計算量が増加してコンピュータへの計算負荷が高まり、解析に多くの時間を必要とする。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、解析に伴う計算負荷を抑制して解析に要する時間を短縮しつつ、ワークの変形を計算することができるワーク変形計算装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

本発明のワーク変形計算装置は、ワークの形状モデル上に互いに異なる第１〜第３の点を設定する設定手段と、前記第１および第２の点を支点として、前記第３の点を移動させるとともに、前記第３の点の移動にともなう前記形状モデルの変形を算出する計算手段と、を有し、前記ワークの形状モデルは、複数の点から構成され、前記計算手段は、前記第３の点の移動量および移動方向を示すベクトルを、前記第３の点から前記第１および第２の点に向かって減少するように前記形状モデル上の複数の点に比例配分することによって、前記形状モデル上の複数の点の変位を算出し、前記計算手段によって算出された前記形状モデル上の点の変位を記憶する記憶手段をさらに有し、前記設定手段は、前記記憶されている形状モデル上の点の変位から計算される前記ワークの変形後の形状モデル上に次の第１〜第３の点を設定し、前記計算手段は、前記変形後の形状モデルを基準とし、前記次の第１および第２の点を支点として、前記次の第３の点の移動にともなう前記変形後の形状モデル上の点の変位を算出し、前記設定手段は、前記ワークを他のワークに取り付けるために当該ワークに設けられている複数の取付点の取付順序にしたがって、次の第１〜第３の点を設定することを特徴とする。

本発明のワーク変形計算装置によれば、第１〜第３の点の相対的な位置関係を基準とする幾何学的な計算によって、ワークの形状モデルの変形を算出することができる。したがって、解析に要する時間を短縮することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図中、同様の部材には同一の符号を用いた。

図１は、本発明の一実施の形態におけるワーク変形計算装置の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態のワーク変形計算装置は、ワークの形状モデル上に設定される第１および第２の点を支点として、第３の点を移動させる解析モデルによってワークの変形現象を表現することにより、幾何学的な計算からワークの変形を算出するものである。

図１に示されるとおり、本実施の形態の変形計算装置１００は、ＣＰＵ１１０、ＲＡＭ１２０、ＲＯＭ１３０、ハードディスク１４０、表示部１５０、入力部１６０、およびインタフェース１７０を有する。これらの各部は、バスを介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１１０は、ワークの３次元形状モデルに対して種々の演算および制御を実行するものである。ＣＰＵ１１０は、ワークの形状モデル上に互いに異なる第１〜第３の点を設定する設定部（設定手段）として機能する。また、ＣＰＵ１１０は、第１および第２の点を支点として、第３の点を移動させるとともに、第３の点の移動にともなう形状モデル上の点の変位を算出する計算部（計算手段）として機能する。なお、各部の具体的な処理内容については、後述する。

ＲＡＭ１２０は、上述した形状モデルを一時的に記憶するものであり、ＲＯＭ１３０は、制御プログラムなどを予め記憶するものである。

ハードディスク１４０は、計算部によって算出された形状モデル上の点の変位を記憶する記憶部（記憶手段）として機能する。また、ハードディスク１４０は、ワークの形状モデル上に第１〜第３の点を設定する設定プログラム、ならびに、第１および第２の点を支点として第３の点を移動させるとともに、第３の点の移動にともなう形状モデル上の点の変位を算出するための計算プログラムを格納する。

表示部１５０は、たとえば、液晶ディスプレイおよびＣＲＴディスプレイなどであり、ワークの形状モデルなどを表示する。

入力部１６０は、たとえば、キーボード、タッチパネル、およびマウスなどのポインティングデバイスであり、インタフェース１７０は、外部のＣＡＤ装置などからワークの形状モデルを受信するために用いられる。

以上のとおり、構成される本実施の形態のワーク変形計算装置では、ワークの形状モデル上に設定される第１および第２の点を支点として、第３の点を移動させる解析モデルに基づいて、ワークの変形が計算される。

次に、図２を参照して、本実施の形態のワーク変形計算装置における基本的な処理を説明する。図２は、図１に示すワーク変形計算装置における変形計算処理を説明するためのフローチャートである。図２のフローチャートに示す各処理は、ＣＰＵ１１０によって実行される。

まず、本実施の形態の変形計算処理では、ワークの形状モデルが読み込まれる（ステップＳ１０１）。具体的には、インタフェース１７０を介して外部のＣＡＤ装置からワークの形状モデルが読み込まれる。読み込まれた形状モデルは複数の点から構成され、形状データはＲＡＭ１２０に展開される。

次に、ワークの形状モデル上に第１〜第３の点が設定される（ステップＳ１０２）。具体的には、ワークの取付手順などにしたがって予め設定されているワーク上の点が、形状モデル上に第１〜第３の点として設定される。本実施の形態では、ワークを他のワークに取り付けるための取付点または取付点近傍の点などが第１〜第３の点として設定される。

そして、第１および第２の点を支点として第３の点を移動させるとともに、第３の点の移動にともなう形状モデルの変形が算出される（ステップＳ１０３）。具体的には、ワークの形状モデルを構成する複数の点の変位は、第３の点の移動にともなう変位として座標計算により幾何学的に算出される。より具体的には、たとえば、第３の点の移動量および移動方向を示すベクトルを、第３の点からの第１および第２の点に向かって減少するように形状モデル上の各点に比例配分することによって、第３の点の移動にともなう形状モデル上の点の変位を幾何学的に算出する。変位が算出される形状モデル上の点は、少なくともワークの辺を構成することができる程度の数の点であり、あるいは、ワークの所望の部位の変形を認識できる程度の数の点である。

次に、算出された形状モデル上の点の変位が記憶され（ステップＳ１０４）、次の第１〜第３の点があるか否かが判断される（ステップＳ１０５）。そして、次の第１〜第３の点がなくなるまでステップＳ１０２〜Ｓ１０４に示す処理が繰り返され、処理が終了される。最終的なワークの変形後の形状モデルは、表示部１５０に表示される（ステップＳ１０６）。

以上のとおり、本実施の形態の変形計算処理によれば、形状モデル上の第１および第２の点を支点して第３の点を移動させる解析モデルによって、ワークの変形現象が表現される。そして、形状モデル上の点の変位は、第１〜第３の点の相対的な位置関係に基づく幾何学的な座標計算から算出されるため、ワークを構成する材料の物性値およびワークに作用する力（応力）などを考慮してワークの変形を計算する有限要素法とは異なり、ワークの形状データのみからワークの変形を計算することができる。さらに、現在の第１〜第３の点に基づいて算出された形状モデル上の点の変位に、次の第１〜第３の点に基づいて算出された変位を加算することによって、ワークの種々の変形を、複数の解析モデルの組み合わせにより表現することができる。

以下、自動車の車両内部に取り付けられるコックピットモジュール（以下、ＣＰＭと称する）の公差を解析する場合を例にとって、本実施の形態のワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法をより詳細に説明する。

図３は、本実施の形態のワーク変形計算装置を用いて公差解析されるＣＰＭを示す斜視図である。図３（Ａ）は、本実施の形態におけるＣＰＭの前面側斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示すＣＰＭの背面側斜視図である。

図３に示されるとおり、本実施の形態のＣＰＭ２００は、骨格部材としての金属製のメンバー部２１０と、メンバー部２１０を覆いつつ、速度計および音響装置などの機能関係部品を格納する樹脂製部品２２０と、を備える。メンバー部２１０は、たとえば、スチールから形成され、樹脂製部品２２０はポリプロピレン樹脂から形成される。樹脂製部品２２０は、中央部に設けられた取付孔Ｇ，Ｈと、両端部に設けられた取付孔Ｉ，Ｊとが、メンバー部２１０の対応する取付孔（不図示）とボルトで固定されることにより、メンバー部２１０に取り付けられている。また、ＣＰＭ２００には複数の取付孔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｓ，Ｍ，Ｎ，Ｏが設けられており、これらの取付孔を車体側の対応する取付ピンまたはボルトと順次に係合することよって、ＣＰＭ２００は車両に取り付けられる。

図４は、図３に示すＣＰＭを車両に取り付ける際に生じるＣＰＭの変形現象を説明するための図である。図４に示されるとおり、車両に取り付けられるＣＰＭ２００には、メンバー部２１０とサイドブラケット２１１，２１２との間の捩れ（図４の矢印１）およびＣＰＭ２００の中央部から両端部に向かう撓み（図４の矢印２）が生じる。また、ＣＰＭ２００の樹脂製部品２２０にも撓み（図４の矢印３）が生じる。

図４の矢印１で示されるＣＰＭ２００の捩れは、メンバー部２１０の両端部のサイドブラケット２１１，２１２に設けられた取付孔Ａ〜Ｄを車両側の取付ピンＡ’〜Ｄ’と係合する際に、取付孔Ａ〜Ｄの位置と取付ピンＡ’〜Ｄ’の位置との実車上での位置ずれに起因して生じるものである。図４の矢印２で示されるＣＰＭ２００の撓みは、メンバー部２１０の中央部から下方に延長されるステアリングポストブラケットに設けられた取付孔Ｓが車両側の対応する取付孔Ｓ’とボルトによって固定される際に、取付孔Ｓの位置と取付孔Ｓ’の位置との実車上での位置ずれに起因して生じるものである。また、図４の矢印３で示される樹脂製部品２２０の撓みは、樹脂製部品２２０の背面上端に設けられた取付孔Ｍ，Ｎ，Ｏが車両側の対応する取付孔の取付ピンＭ’，Ｎ’，Ｏ’と係合する際に、取付孔Ｍ，Ｎ，Ｏの位置と取付ピンＭ’，Ｎ’，Ｏ’の位置との実車上での位置ずれに起因して生じるものである。

まず、図５および図６を参照しつつ、メンバー部２１０の両端部のサイドブラケット２１１，２１２に設けられた取付孔Ａ〜Ｄを車両側の取付ピンＡ’〜Ｄ’と係合する際に生じるＣＰＭ２００の変形を計算する変形計算処理について説明する。

図５は、図３に示すＣＰＭの概略的な形状モデルを示す図であり、図６は、メンバー部の両端部のサイドブラケットに設けられた取付孔を車両側の取付ピンＡ’〜Ｄ’と係合する際に生じるＣＰＭの変形を計算する解析モデルを示す図である。図５および図６に示すＣＰＭ２００の取付動作では、先に、サイドブラケット２１１の取付孔Ａ，Ｂを車両側の取付ピンＡ’，Ｂ’と係合させた状態で、サイドブラケット２１２の取付孔Ｃ，Ｄを車両側の取付ピンＣ’，Ｄ’と係合させる。また、概略的に示されるＣＰＭ２００の形状モデルは、図３に示すＣＰＭ２００の実物形状に作成されている。

まず、図５に示されるとおり、ＣＰＭ２００の形状モデルに、第１および第２の点として、取付孔Ａ，Ｂの中心座標（以下、取付点Ａ，Ｂと称する）が設定され、第３の点として取付孔Ｃ，Ｄの近傍に位置するメンバー部２１０の軸線端部の座標（以下、基準点Ｆと称する）が設定される。そして、基準点Ｆの移動先として、サイドブラケット２１２の軸中心に相当する点が目標点Ｋとして設定される。ここで、目標点Ｋとしては、取付孔と取付ピンの実車上での位置ずれを考慮して、基準点Ｆとは異なる座標位置が設定される。

そして、図６に示されるとおり、取付点Ａ，Ｂを支点（軸）として、基準点Ｆを目標点Ｋに移動させるとともに、基準点Ｆの移動にともなう形状モデル上の点の変位が算出されることにより、ワークの変形が計算される。すなわち、取付孔Ａ，Ｂを支点として、メンバー部２１０の端部を移動させる解析モデルによって、ＣＰＭ２００の捩れが表現される。この解析モデルに基づいて、ＣＰＭ２００の形状モデルの変形形状が幾何学的に計算される。上述したとおり、形状モデルを構成している複数の点の基準点Ｆの移動にともなう変位は、目標点Ｋの座標と基準点Ｆの座標との差分であるベクトルＶを、基準点Ｋから取付点Ａ，Ｂに向かって減少するように比例配分することによって算出される。このような幾何学的な計算によれば、図６に破線で示されるとおり、取付点Ａ，Ｂから目標点Ｆに向かって移動量が比例的に増大するように、形状モデルを構成する複数の点が移動されてなる変形後の形状モデルが取得される。

次に、図７を参照しつつ、メンバー部２１０のステアリングブラケットに設けられた取付孔Ｓを介してＣＰＭ２００を車両に取り付ける際に生じるＣＰＭ２００の変形を計算する変形計算処理について説明する。図７は、メンバー部の中央部のステアリングブラケットに設けられた取付孔でＣＰＭを車両に取り付ける際に生じるＣＰＭの変形を計算する解析モデルを示す図である。

図７に示す解析モデルでは、取付ピンと係合している取付孔Ａ，Ｂ（の中心座標）を支点として取付孔Ｓを車両側の取付孔Ｓ’の位置に移動させる解析モデルと、取付孔Ｃ，Ｄを支点として取付孔Ｓを取付孔Ｓ’の位置に移動させる解析モデルとによって、ＣＰＭ２００の中央部から両端部に向かって生じる撓みが表現される。そして、第３の点（取付孔Ｓの中心座標）を共有する２つの解析モデルに基づいて、ＣＰＭ２００の変形が幾何学的に計算される。

このとき、形状モデル上の点の変位の計算は、図６に示す解析モデルで算出された各点の座標を基準として算出される。すなわち、メンバー部２１０とサイドブラケット２１１，２１２とが捩れている状態を示すＣＰＭ２００の形状モデルに、ＣＰＭ２００の軸方向の撓みが付加される。したがって、図７に示す解析モデルでは、メンバー部２１０とサイドブラケット２１１，２１２との間の捩れとＣＰＭ２００の左右方向の撓みの両方が考慮されたＣＰＭ２００の変形形状が計算される。

次に、図８を参照しつつ、樹脂製部品２２０の背面上端に設けられた取付孔Ｍ，Ｎ，Ｏを介してＣＰＭ２００を車両に取り付ける際に生じるＣＰＭの変形を計算する変形計算処理について説明する。図８は、樹脂製部品の背面上端に設けられた取付孔でＣＰＭを車両に取り付ける際に生じるＣＰＭの変形を計算する解析モデルを示す図である。

図８に示す解析モデルでは、まず、メンバー部２１０に樹脂製部品２２０を取り付けている取付孔Ｈ，Ｊ（の中心座標）を支点として取付孔Ｎを車両側の取付ピンＮ’の位置に移動させる解析モデルによって、取付孔Ｎが取付ピンＮ’と係合する際に生じる樹脂製部品２２０の撓みがモデル化される。同様に、メンバー部２１０に樹脂製部品２２０を取り付けている取付孔Ｉ，Ｇを支点として取付孔Ｍを車両側の取付ピンＭ’の位置に移動させる解析モデルによって、取付孔Ｍが取付ピンＭ’と係合する際に生じる樹脂製部品２２０の撓みが表現される。そして、これらの２つの解析モデルに基づいて、ＣＰＭ２００の変形が計算される。このとき、形状モデル上の点の変位の計算は、図７に示す解析モデルで算出された各点の座標を基準として算出される。

次に、取付ピンＭ’，Ｎ’と係合している取付孔Ｍ，Ｎを支点として、取付孔Ｏを車両側の取付ピンＯ’の位置に移動させる解析モデルによって取付孔Ｏが取付ピンＯ’と係合する際に生じる樹脂製部品２２０の撓みが表現される。そして、この解析モデルに基づいて、ＣＰＭ２００の変形が計算される。このとき、形状モデル上の点の変位の計算は、取付孔Ｍ，Ｎを移動させる解析モデルによって算出された各点の変位を基準として算出される。

以上のとおり、説明した本実施の形態のワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法によれば、表１に示されるＣＰＭ２００上の複数の点が、第１〜第３の点としてそれぞれ設定される（図９参照）。その結果、第１および第２の点を支点として、第３の点（基準点）を目標点に移動させる解析モデルを複数組み合わせることによって、複数の取付孔を介して車両に取り付けられるＣＰＭ２００の変形現象を表現することができる。これらの複数の解析モデルに基づいた幾何学的な計算によって、ＣＰＭ２００の変形形状が計算される。

そして、本実施の形態のワーク変形計算装置１００を用いて、予め設定された公差解析条件に基づいて取付孔の位置が変更された複数の形状モデルの変形形状が計算される。予め設定された複数の評価箇所（図１０の１〜１９参照）に対する計算結果が、ＣＰＭ２００と周辺部品との隙・面差の基準値内になるように処理されることによって、ＣＰＭ２００の取付孔の位置公差が設定される。なお、公差解析自体は、統計的な処理に基づく一般的な公差解析と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図１１は、本実施の形態のワーク変形計算方法を用いたＣＰＭの変形解析結果と有限要素法を用いた変形解析結果との相関を示す図である。図１１の横軸は、ＣＰＭ２００の複数の評価箇所の車両取付時の変位量を有限要素法を用いて計算した計算結果であり、縦軸は、同一の評価箇所の変位量を本実施の形態の形状計算方法を用いて計算した計算結果である。

図１１に示されるとおり、有限要素法を用いた計算結果と本実施の形態の形状計算方法を用いた計算結果とは、非常に高い相関関係および適合率を示す。言い換えれば、本実施の形態の形状計算方法によれば、ＣＰＭ２００を構成する材料の物性値およびＣＰＭ２００に作用する力などを考慮することなく、簡単な幾何学的な計算のみから、有限要素法と同程度の精度を有する形状解析を実行することができる。したがって、本実施の形態のワーク変形計算装置および変形計算方法によれば、解析に伴う計算負荷を抑制して解析に要する時間を短縮しつつ、ワークの変形を高精度に計算することができる。その結果、ＣＰＭ２００の変形を考慮した公差解析が実現される。

さらに、このような解析モデルを考慮した公差解析によれば、ワークの変形を考慮しない一般的な公差解析と比較すると、ＣＰＭ２００の所定の位置における変位量Ｍと、公差解析から算出された変位量Ａとが、誤差２０％以下に収まるとする割合式（１）の適合率が大幅に向上する。

｜Ｍ−Ａ｜≦０．２×｜Ｍ｜＋０．３（測定誤差）…（１）
以上のとおり、説明された本実施の形態は、以下の効果を奏する。

（ａ）本実施の形態のワーク変形計算装置は、ＣＰＭの形状モデル上に互いに異なる第１〜第３の点を設定する設定部と、第１および第２の点を支点として、第３の点を移動させるとともに、第３の点の移動にともなう形状モデルの変形を算出する計算部と、を有する。したがって、第１〜第３の点の相対的な位置関係を基準とする幾何学的な計算によって、ＣＰＭの形状モデルの変形を算出することができるため、解析に要する時間を短縮することができる。より具体的には、ＣＰＭを構成する材料の物性値およびＣＰＭに作用する力などを考慮しない幾何学的な計算によってＣＰＭの変形を計算することができるため、有限要素法を用いた変形解析よりも、解析に伴う計算負荷を抑制して解析に要する時間を短縮しつつ、有限要素法と同等レベルの高精度な計算結果を得ることができる。

（ｂ）ＣＰＭの形状モデルは、複数の点から構成され、計算部は、第３の点の移動量および移動方向を示すベクトルを、第３の点から第１および第２の点に向かって減少するように形状モデル上の複数の点に比例配分することによって、形状モデル上の点の変位を算出する。したがって、簡単な幾何学的な座標計算で、第３の点の移動にともなう形状モデル上の点の複数の変位を算出することができる。

（ｃ）第１および第２の点は、ＣＰＭを車両に取り付けるための取付点（取付孔）であり、第３の点は、第１および第２の点で車両に取り付けられている状態のＣＰＭを、さらに異なる位置で車両に取り付けるための他の取付点または当該他の取付点近傍の点である。したがって、ＣＰＭを車両に取り付けている２つの取付点を支点とする解析モデルによってＣＰＭの変形を計算するため、ＣＰＭの変形を精度良く計算することができる。

（ｄ）本実施の形態のワーク変形計算装置は、計算部によって算出された形状モデル上の点の変位を記憶する記憶部をさらに有し、設定部は、記憶されている形状モデル上の点の変位から計算されるＣＰＭの変形後の形状モデル上に次の第１〜第３の点を設定し、計算部は、変形後の形状モデルを基準とし、次の第１および第２の点を支点として、次の第３の点の移動にともなう変形後の形状モデル上の点の変位を計算する。したがって、複数の取付点でＣＰＭが車両に取り付けられる際に生じるＣＰＭの変形を、複数の解析モデルを組み合わせて表現することができる。

（ｅ）設定部は、ＣＰＭを車両に取り付けるために当該ＣＰＭに設けられている複数の取付点の取付順序にしたがって、次の第１〜第３の点を設定する。したがって、ＣＰＭを車両に取り付ける手順にしたがってＣＰＭの変形を順次に計算することができるため、ＣＰＭの変形形状の計算精度が向上する。

（ｆ）ＣＰＭは、異なる材質の複数の部材から構成されている。したがって、異なる物性を有する複数の部材からＣＰＭが構成される場合であっても、第１および第２の点を支点として第３の点を移動させる解析モデルを用いることにより、複数の部材の物性値の違いなどを考慮することなく、短時間でＣＰＭの変形形状を計算することができる。また、ＣＰＭを構成する異なる物性の部材の数が増加した場合であっても、異なる物性の部材の数にかかわらず、短時間でＣＰＭの変形形状を計算することができる。

（ｇ）ＣＰＭは、金属製のメンバー部と樹脂製部品から構成されており、第１および第２の点は、樹脂製部品をメンバー部に取り付けている取付点であり、第３の点は、ＣＰＭを車両に取り付けるための取付点である。したがって、樹脂製部品を金属製のメンバー部に取り付けている２つの取付点を支点とする解析モデルによって樹脂製部品の変形を計算するため、樹脂製部品の変形を精度良く計算することができる。

（ｈ）本実施の形態のワーク変形計算方法は、ＣＰＭの形状モデル上に互いに異なる第１〜第３の点を設定する段階と、第１および第２の点を支点として、第３の点を移動させるとともに、第３の点の移動にともなう形状モデルの変形を算出する段階と、を有する。したがって、第１〜第３の点の相対的な位置関係を基準とする幾何学的な計算によって、ＣＰＭの形状モデルの変形を算出することができるため、解析に要する時間を短縮することができる。

以上のとおり、上述した実施の形態において、本発明におけるワーク変形計算装置およびワーク変形計算方法を説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略することができることはいうまでもない。

たとえば、上述した実施の形態におけるＣＰＭの公差解析では、複数の解析モデルを組み合わせて、ＣＰＭを車両に取り付ける際のワークの変形現象を表現した。しかしながら、必ずしも複数の解析モデルを適用する必要はなく、一つの解析モデルのみを適用してもよい。一つの解析モデルを適用する場合であっても、ＣＰＭの変形を考慮しない公差解析と比較すると、解析精度は大きく向上する。

また、上述した実施の形態では、ＣＰＭの変形を計算する場合を例にとって説明した。しかしながら、本発明のワーク変形計算装置および変形計算方法は、ＣＰＭの変形計算に限定されるものではなく、種々のワークの変形計算に適用されることができる。

本発明の一実施の形態におけるワーク変形計算装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すワーク変形計算装置における変形計算処理を説明するためのフローチャートである。図１に示すワーク変形計算装置を用いて公差解析されるＣＰＭを示す斜視図である。図３に示すＣＰＭを車両に取り付ける際に生じるＣＰＭの変形を説明するための図である。図３に示すＣＰＭの概略的な形状モデルを示す図である。メンバー部の両端部のサイドブラケットに設けられた取付孔を車両側の取付ピンと係合する際に生じるＣＰＭの変形を計算する解析モデルを示す図である。メンバー部の中央部のステアリングブラケットに設けられた取付孔でＣＰＭを車両に取り付ける際に生じるＣＰＭの変形を計算する解析モデルを示す図である。樹脂製部品の背面上端に設けられた取付孔でＣＰＭを車両に取り付ける際に生じるＣＰＭの変形を計算する解析モデルを示す図である。図３に示すＣＰＭの変形を計算するために用いられた複数の解析モデルを説明するための図である。図３に示すＣＰＭの公差評価箇所の一例を示す図である。本実施の形態のワーク変形計算装方法を用いたＣＰＭの変形解析結果と有限要素法を用いた変形解析結果との相関を示す図である。

符号の説明

１００ワーク変形計算装置、
１１０ＣＰＵ、
１２０ＲＡＭ、
１３０ＲＯＭ、
１４０ハードディスク、
１５０表示部、
１６０入力部、
１７０インタフェース、
２００コックピットモジュール、
２１０メンバー部、
２２０樹脂製部品。

Claims

ワークの形状モデル上に互いに異なる第１〜第３の点を設定する設定手段と、
前記第１および第２の点を支点として、前記第３の点を移動させるとともに、前記第３の点の移動にともなう前記形状モデルの変形を算出する計算手段と、を有し、
前記ワークの形状モデルは、複数の点から構成され、
前記計算手段は、前記第３の点の移動量および移動方向を示すベクトルを、前記第３の点から前記第１および第２の点に向かって減少するように前記形状モデル上の複数の点に比例配分することによって、前記形状モデル上の複数の点の変位を算出し、
前記計算手段によって算出された前記形状モデル上の点の変位を記憶する記憶手段をさらに有し、
前記設定手段は、前記記憶されている形状モデル上の点の変位から計算される前記ワークの変形後の形状モデル上に次の第１〜第３の点を設定し、
前記計算手段は、前記変形後の形状モデルを基準とし、前記次の第１および第２の点を支点として、前記次の第３の点の移動にともなう前記変形後の形状モデル上の点の変位を算出し、
前記設定手段は、前記ワークを他のワークに取り付けるために当該ワークに設けられている複数の取付点の取付順序にしたがって、次の第１〜第３の点を設定することを特徴とするワーク変形計算装置。
前記第１および第２の点は、前記ワークを他のワークに取り付けるための取付点であり、前記第３の点は、前記第１および第２の点で前記他のワークに取り付けられている状態の前記ワークを、さらに異なる位置で前記他のワークに取り付けるための他の取付点または当該他の取付点近傍の点であることを特徴とする請求項１に記載のワーク変形計算装置。
前記ワークは、異なる材質の複数の部材から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク変形計算装置。
前記ワークは、互いに異なる材質からなる第１および第２の部材から構成されており、
前記第１および第２の点は、前記第２の部材を前記第１の部材に取り付けている取付点であり、前記第３の点は、前記ワークを他のワークに取り付けるための取付点であることを特徴とする請求項３に記載のワーク変形計算装置。