JP5639907B2 - 設計支援装置、方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、設計支援装置、方法およびプログラムに関する。

本技術分野の背景技術として、特開２００２−２６９１５８号公報（特許文献１）がある。この公報には「設計画面において組み付け位置の指定を行い、組み付け部品の取り付け位置に与える公差値を入力し、描画された格子点を選択することで公差値を決定する。システム側は、設定された公差値に応じてモデル形状を自動的に移動・修正し部品を組み立て直す。再組み付けをおこなった機構モデルを作動シミュレーションし、公差やガタが機構動作に与える影響を、注目点の感度の計算結果として、表示装置の場面に表示する」と記載されている。

特開２００２−２６９１５８号公報

前記特許文献１には、公差やガタの機構モデルへの影響を計算する仕組みが記載されている。しかし、特許文献１の設計支援装置は組み付け部品の取り付け位置を設計者が選択し公差値を入力することが前提となっている。従来から３ＤＣＡＤのデータを利用して、各構成部品に公差を割り当て、組立順序の入力を行い、公差が与える影響が、設計者の注目する点にどれだけ与えられるのかを調べる公差解析ソフトが存在する。また一方、従来から、機構解析ソフトとして、各運動方程式を定義して、それを計算機上で作動シミュレーションする機構解析ソフトが存在する。いずれも組み付け位置を選択し公差値を入力し、また各構成部品の組立順序を設定することが必要であり、設計検討段階に短時間で行うことは不向きであり、解析を行う対象範囲が限定され、検討の漏れが生じる場合がある。また、個々の部品間における組立精度の計算例はあるものの、組立品の累積組立精度については計算例が見られない。

そこで、本発明の目的は、各構成部品の組み付け位置の選択、公差の入力、組立順序の設定をその都度行なわなくても、累積組立精度を推定（算出）することのできる設計支援技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の部品で構成される組立品の設計支援装置において、３ＤＣＡＤデータから前記組立品の各部品の部品配置、形状特徴、部品属性、部品間隣接関係を有する機構解析モデルを生成する機構解析モデル生成手段と、前記機構解析モデルの接続部に関する寸法精度から各部品間の組立精度および可動領域となる相対的部品自由度を算出する部品相対自由度計算手段と、前記相対的部品自由度に基づいて接続部を選択し、前記組立品の組立順序に沿って前記相対的部品自由度を累積計算する組立順序・累積組立精度計算手段とを有することを特徴とする設計支援装置とする。

また、複数の部品で構成される組立品の設計支援方法において、機構解析モデル生成手段が、３ＤＣＡＤデータから各部品の部品配置、形状特徴、部品属性、部品間隣接関係を有する機構解析モデルを生成する機構解析モデル生成ステップと、部品相対自由度計算手段が、前記機構解析モデルの接続部に関する寸法精度から各部品間の組立精度および可動領域となる相対的部品自由度を算出する部品相対自由度計算ステップと、組立順序・累積組立精度計算手段が、前記相対的部品自由度に基づいて接続部を選択し、各部品の組立順序に沿って前記相対的部品自由度を累積計算する組立順序・累積組立精度計算ステップとを有することを特徴とする設計支援方法とする。

また、前記設計支援方法をコンピュータに実行させるための設計支援プログラムとする。

本発明によれば、３ＤＣＡＤのデータを利用して各構成部品の接続関係を解析して機構解析モデルを作成し、それに基づいて各部品間の相対自由度を求めることにより、各構成部品の組み付け位置の選択、公差の入力、組立順序の設定をその都度行なわなくても、累積組立精度を推定（算出）することのできる設計支援技術を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

各実施例に係る設計支援装置の全体概略構成図の例である。 第１の実施例に係る３ＤＣＡＤモデルの組立順序、累積した組立精度の解析処理を説明するフローチャートの例である。 図１に示す設計支援装置の記憶装置に格納された部品種別テーブルの例である。 図１に示す設計支援装置の記憶装置に格納された加工種別テーブルの例である。 図４（ａ）のテーブルに示された接続フィーチャの例である。 ３ＤＣＡＤモデルの例である。 第１の実施例において、図５に示した３ＤＣＡＤモデルに対し、部品間隣接関係から生成した機構解析モデルの例である。 第１の実施例において、図５に示した３ＤＣＡＤモデルに対し、接続部品の把握と接続フィーチャを追加して生成した機構解析モデルの例である。 第１の実施例において、図５に示した３ＤＣＡＤモデルに対し、接続関連部品の相対自由度を示す機構解析モデルの例である。 第１の実施例において、図５に示した３ＤＣＡＤモデルの組立順序と組立精度の計算結果の例である。 第２の実施例において、図５に示した３ＤＣＡＤモデルに対し、指定した組立順序にて累積した組立精度の解析処理を説明するフローチャートの例である。 第２の実施例において、図５に示した３ＤＣＡＤモデルの指定した組立順序と組立精度の計算結果の例である。 第３の実施例に係る３ＤＣＡＤモデルに対する接続関連部品の相対自由度を示す機構解析モデルの例である。 図１に示す設計支援装置の記憶装置に格納された３ＤＣＡＤモデル情報テーブルの例である。 第１の実施例において、図５に示した３ＤＣＡＤモデルの組立順序と組立精度の計算結果と３ＤＣＡＤモデルの組立像の出力例である。

以下、図面を用いて本発明を実施例により説明する。

本実施例では、３ＤＣＡＤデータをもとに組立順序、累積した組立精度を解析し出力する装置および方法、プログラムの例を説明する。

図１は、本発明の各実施例で適用される設計支援装置としての解析処理システムの概略全体構成図の例を示す。この解析処理システムは、キーボード、マウスなど、解析のために必要な設定情報の入力、メニューに選択指示、あるいはその他の指示等を入力する入力装置１、対象モデルの表示、入力情報の表示、処理結果の表示、処理途中の経緯の表示等を行う表示装置２と、３ＤＣＡＤデータをもとに隣接関係を取得し機構解析モデルを生成し組立精度解析の処理などを実行する３ＤＣＡＤデータ解析装置４と、３ＤＣＡＤデータ、解析プログラム、計算条件、計算結果などを記憶する記憶装置３とから、その主要部が構成されている。ここで、記憶装置３には、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、および外部記憶装置が含まれる。

入力装置１はタッチパネル、専用のスイッチやセンサあるいは音声認識装置を用いてもよい。表示装置２は、例えばディスプレイ、プロジェクタ、ヘッドマウントディスプレイなど画面やスクリーンに情報を表示する装置を用いる。表示装置２に表示された情報を用紙に出力するプリンタ（図示しない）を３ＤＣＡＤデータ解析装置４に接続してもよい。

なお、これらのハード構成は、専用装置である必要はなく、パーソナルコンピュータ等の一般的なコンピュータシステムを利用することができる。

図２は、３ＤＣＡＤデータをもとに組立順序、累積した組立精度を解析し出力する処理方法を説明するフローチャートの例である。

ステップＳ１０１では、３ＤＣＡＤデータ解析装置４の３ＤＣＡＤモデル（解析対象モデル：組立品）の情報取得手段にて、解析対象の３ＤＣＡＤモデルから部品の配置、形状特徴および部品属性、部品間隣接関係の情報を取得し、記憶装置３の３ＤＣＡＤモデル情報ＤＢに格納する。

ここで解析対象は複数の部品から構成される組立品であるアセンブリモデルとする。なお本図のフローチャートには、３ＤＣＡＤモデルのモデリング操作および解析対象としたモデルを指定する操作は省略した。

図１３は、取得した３ＤＣＡＤモデルの情報を説明するテーブル構成の項目例である。テーブルは部品属性、形状特徴、部品配置、部品構成、部品間隣接関係、位置合わせ用マークの分類から構成する。３ＤＣＡＤモデルにおいて部品および部組品を一意に識別する部品ＩＤを設定し、その部品ＩＤごとの情報を格納する。

部品属性とは、部品ＩＤ、３ＤＣＡＤモデル上での構成を示す階層番号、モデル名、部品番号、部品タイトル、材質などの情報である。形状特徴とは、体積、表面積、最大長、重心などの情報である。またバウンディングボックス（パート座標系における部品を外包する境界となる直方体の８頂点の座標）、主慣性モーメント、慣性主軸、質量などの情報も利用してもよい。

部品配置とは、ワールド座標系に配置されたアセンブリモデル上での各部品の位置および姿勢であり、各部品のパート座標系のＸ、Ｙ、Ｚの３軸と部品原点から構成する。
部品構成とは、３ＤＣＡＤモデルの部組品と部品との親子関係を示す情報である。

部品間隣接関係とは、アセンブリモデルをモデリングする際に設定するアセンブリ拘束情報であり、拘束要素種別、拘束要素を含む部品ＩＤ、拘束された部品ＩＤ（被拘束部品ＩＤ）、拘束面を表す拘束面法線、拘束面原点から構成する。また拘束情報は、モデリングする際に設計者が設定した情報だけではなく、アセンブリモデルをもとに部品と部品のクリアランス解析によって取得する方式がよい。ここでクリアランス解析の一方式としては、設定した閾値をもとにモデリングされた部品の各面からクリアランス距離内にある別のモデルを探索し、探索結果得た隣接部品の面（平面、円筒面、円錐面など）の位置、姿勢の情報を把握するものである。

なおアセンブリ拘束とクリアランス解析の情報で得た拘束面情報は、平面の場合は、そのモデルの外側に向いた拘束面法線ベクトルと面上の点を拘束面原点に取得し、円筒面の場合は、その円筒の軸方向を拘束面法線ベクトルとし軸上の点を拘束面原点する。

ステップＳ１０２では、３ＤＣＡＤデータ解析装置４の接続部品の検出手段にて、３ＤＣＡＤモデルの形状特徴・部品属性と部品種別ＤＢから接続部品を検出する。

図３は、記憶装置３の部品種別情報ＤＢを説明するテーブル構成の例である。テーブルは部品種別を引き当てるための情報として３ＤＣＡＤの部品属性（モデル名、部品図番、部品タイトル）と３ＤＣＡＤの形状特徴（体積、表面積、最大長）の項目をもち、各行ごとの引き当て条件での部品種別名称、位置度を部品種別ＩＤで識別する構成とする。なお図３の例では各行の引き当て条件において、空白以外の項目を条件として検索する。ここで部品図番、部品タイトルは、３ＤＣＡＤのパートモデルあるいはアセンブリモデルにユーザが任意に定義したテキスト情報である。また３ＤＣＡＤモデル名、部品タイトルなど文字列の部品属性においては、すべての文字列の完全一致だけではなく部分一致で引き当てる場合もある。そこで任意の文字を示すワイルドカード文字（＊など）を含む文字列を格納する。なお文字列条件カラムを追加して、完全一致、前方一致、後方一致などの条件を定義してもよい。また形状特徴としては、上記のほかパートモデルにおけるバウンディングボックス頂点、重心、主慣性モーメントなど３ＤＣＡＤモデルを計算することで取得できる質量特性を格納してもよい。また部品種別のテーブルに位置度のほか寸法公差など、その接続部品による組立精度を格納し後述の計算に利用する。

部品種別よりも右側の各カラムに合致したモデルについて、接続部品の部品種別を把握する。空のセルは任意とし、各カラムのＡＮＤ条件で検索する。ＯＲ条件を設ける場合は所定のカラムを空セルとして複数行定義する。

ステップＳ１０３では、３ＤＣＡＤデータ解析装置４の位置合わせ用マークの検出手段にて、３ＤＣＡＤモデルの接続フィーチャ種別と加工種別情報ＤＢから接続フィーチャと関連した部品ＩＤを検出する。

なお、３ＤＣＡＤモデル情報ＤＢ、部品種別情報ＤＢ、加工種別情報ＤＢはハードディスクに記憶された情報を示す。

図４（ａ）は、記憶装置３の加工種別情報ＤＢを説明するテーブル構成の例である。テーブルにおいて、３ＤＣＡＤモデルのフィーチャ名にて、加工種別を引き当てる。なおフィーチャごとに位置度など組立精度を格納する。図４（ｂ）はフィーチャ情報の例（位置決め穴、刻印、ネジ穴等）を示す。

ステップＳ１０４では、３ＤＣＡＤデータ解析装置４の機構解析モデルの生成手段にて、接続部（接続部品、接続フィーチャ）をもとに機構解析モデルを生成する。

図５は３ＤＣＡＤモデルの例、図６は図５の３ＤＣＡＤモデルの部品間隣接関係から生成した機構解析モデルの例である。図５のモデルは、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびネジＡＢ、ネジＢＤ、ネジＣＤの部品で構成した組立品である。またＡ上面とＣ下面には位置合わせ用マークの刻印（接続フィーチャＰＯＮＣＨ）が４箇所ある。なお図では部品タイトル、接続フィーチャが同じものは、「×員数」(例えば、ネジＡＢ×２等）で示したが、図１３に示したようにそれぞれの情報は一意となる部品ＩＤで管理している。

ここで図１３の部品間隣接関係から、拘束要素種別として円筒の軸一致（Ｃ：円筒拘束）、面合致（Ｐ：平面拘束）などを把握し、また拘束要素を含む部品ＩＤ、被拘束部品ＩＤから部品間の関係を把握する。また拘束面法線ベクトルから方向を把握する。これにより部品をノード、拘束関係をエッジとしたグラフ表現で図６のように機構解析モデルを出力できる。

ここで図５のＡ部品とＣ部品は、４箇所の位置合わせ用マーク刻印があり、溶接で固定される。この場合、図１３に示すように、この位置決めを示す接続フィーチャＰＯＮＣＨが接続フィーチャを含む部品ＩＤ５のＡ部品にモデリングされており、被接続部品ＩＤ１０と関係があることを把握する。また図４（ａ）の加工種別ＤＢから接続フィーチャＰＯＮＣＨの加工種別刻印と位置度を把握する。図６に接続フィーチャで把握した部品間隣接関係から追記して生成した機構解析モデルの例を図７に示す。ここで検出した接続部（接続部品、接続フィーチャ）のノードの色を変更している(図示せず)。

また図６、図７において、同じ部品タイトル、同じ接続フィーチャで同じ部品間の関係があるものは一つのノードにまとめて「×員数」として表現しているが、図５の例では、同じ面で同じ方向の部品間関係がある同じ部品ＩＤのものを員数集約する。

ここで、図６では、アセンブリ拘束情報をもとに拘束要素種別、拘束面の情報等から関連した部品ＩＤを把握して機構解析モデルを生成した例を示したが、図４（ａ）の加工種別テーブルに示したネジ穴を接続フィーチャとして取得した場合、図５のモデルでは、ネジ穴および刻印の接続フィーチャの位置合わせ用マーク情報から、図７の機構解析モデルを生成することができる。

ステップＳ１０５では、３ＤＣＡＤデータ解析装置４の部品相対自由度の計算手段にて、各接続部における関連部品との相対自由度を計算する。把握した各接続部品において、例えばネジＡＢは、部品Ａにネジ穴で固定され、部品Ｂに対しては穴径分の自由度が発生する。このとき、ネジ穴の位置度は図３の部品種別テーブルの例ＩＤ＝３から０．２と把握する。穴径分の自由度は穴径と軸径との差から可動領域（自由度）を算出する。また加工種別刻印の位置度は図４（ａ）の加工種別テーブルの例ＩＤ＝７から０．５と把握する。これにより接続部品ごと、接続フィーチャごとの可動領域を把握する。この２部品間の自由度は各接続部の可動領域のＡＮＤ条件を満たす最小領域となり、これを接続関係にある部品間の相対自由度として算出する。

図８は部品をノードに、隣接する部品の相対自由度をエッジの情報としたグラフ表現で示した例である。相対自由度は、可動領域となるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の変位（ｘ、ｙ、ｚ）、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り、Ｚ軸周りの回転変位（α、β、γ）の６軸（図５参照）と、その６軸の関係式および範囲を示す式ｆ（）で示す。例えば、ネジＡＢは、Ａ部品とＢ部品を接続しており、Ｘ軸方向にｘ１、Ｙ軸方向にｙ１、Ｚ軸周りにγ１の自由度があり、その変位の可動範囲を示す関係式をｆ１（）で示す。

また図７の段付きシャフト部品Ｅのように隣接する部品間に接続部品、接続フィーチャが引き当たらないケースがある。このような場合は、隣接する部品間の組立精度を上記と同様に計算する。

ステップＳ１０６以降では、３ＤＣＡＤデータ解析装置４の組立順序、累積組立精度の計算手段にて、組立順序と累積組立精度の計算を行う。なお、上述の３ＤＣＡＤモデルの情報取得手段、接続部品の検出手段、位置合わせ用マークの検出手段、機構解析モデルの生成手段、部品相対自由度の計算手段、組立・累積組立精度の計算手段はプロセッサ上で動作するプログラムである。

まずＳ１０６では、組立順序、組付け方向の生成条件を指定する。例えば図８の接続関係グラフにおいて、組立は隣接しているエッジを選択しながら次に組立てる部品が決定することとなるが、はじめに、どの部品から組み立てるのか、次にどちらのエッジの部品を組み付けるのか、その際の組付け方向はどう計算するのかという考えは複数案考えられる。その計算のための生成条件を設定する。

組立順序を決定するための条件としては、体積や質量が大きさ順、下面や重心の座標が低い順など、組立てる際に考慮する項目を選択肢としてリスト化する。また、このようなモデルから計算できる値のほか、ユーザが任意に指定したベースとする部品や、部分的に指定した順序などを生成条件としてもよい。また接続部において、締結方法に優先順位をつけて、溶接はすべてに優先、溶接はネジ締結に優先、などの選択肢とする。隣接関係をもとに組立順序を決定する際の生成条件として、上記条件の選択肢からユーザが選択したものについて優先順位をつけて組合せた条件を組立順序の生成条件として設定する。

また組付け方向の生成条件としては、基本的には部品間の隣接関係から、平面拘束の場合は法線方向、円筒拘束の場合は中心軸を組付け方向とする。ただしネジ部品など部品種別によって組み付け方向を予め定義できるケースがある。この場合、部品種別テーブル等に組付け方向を定義しておき、設定した方向を優先して計算してもよい。また計算結果の候補が複数出た場合は、複数計算するか、組立てが容易な下方向側を優先するかなどの条件がある。これら条件の中からユーザが選択し優先順位をつけて組み合わせた条件を設定する。

ステップＳ１０７からステップＳ１１１において、対象部品の隣接関係をもとに順にループ計算を行う。ステップＳ１０８では、機構解析モデルから隣接する部品の中で、自由度の少ない関係を把握する。例えば図８の部品Ａに関しては、部品Ｅとの関係となる。この計算結果となる部品間の相対自由度の中で自由度の少ない接続関係を次の組立順序にすることも生成条件の選択肢とするとよい。

ステップＳ１０９では、指定した生成条件と部品の自由度をもとに組立順序、組付け方向を計算する。またステップＳ１１０では、組立順序、方向をもとに、組合せ公差を累積し、組立て済み部品の組立精度を計算する。

先ず、組立順序について説明する。図９は組立順序と組立精度の計算結果の例を示す。この結果は下部に示したとおり、
１．部品Ａをベース部品とする（１番目の組立）、
２．溶接を優先する、
３．自由度の少ない接続関係を優先する、
の生成条件とし図８のモデルをもとに計算したものである。組立順序の生成（Ｓ１０９）において、生成条件から部品Ａは１番目の組立となる。部品Ａとの隣接関係および溶接を優先する生成条件から２番目に部品Ｃを組立てる。部品Ａと部品Ｃの組立品に対する隣接関係から、残り３部品すべてが候補となるが、自由度の少ない接続関係を優先する生成条件から、部品Ｅ、部品Ｄの順序となり、最後に部品Ｂを組立てる。

このとき組立順序に従って部品を組み付ける際の組立精度を計算する（Ｓ１１０）。第１番目の組立部品（ベース部品）はワールド座標系の原点に固定し、組立順序に従って、部品間の相対自由度を累積することで各組立時点のその部品における累積組立精度を算出する。隣接関係から複数の自由度を計算する場合は、その両方の可動領域の最小域を算出する。なお本説明の図では組立精度を文字列で表示しているが、実際には最小値、最大値、平均値、標準偏差などの計算値を表示する。

次に、組付け方向について説明する。組付け方向は、組立順序に従って隣接する部品の拘束面から算出する（Ｓ１０９）。例えば、部品Ａと部品Ｃは部品Ａの上面と部品Ｃの下面で拘束されており、刻印フィーチャで位置決めされている。そのため、部品Ｃは部品Ａの上面法線方向と逆方向に組付ける方向（図の下方向）と算出できる。他の部品も同様に隣接関係から算出する。

対象部品全ての隣接関係のループ計算を行なうことにより（Ｓ１１１）、３ＤＣＡＤデータをもとに組立順序を算出し、算出した組立順序に従って累積した組立精度を解析し出力することができる（Ｓ１１２）。

また本入力データは３ＤＣＡＤモデルであるため、計算した組立順序に従って３Ｄモデルを表示すること、組立順序に従って組み立てる部品の可動領域をハイライト表示することは容易である。図１４に組立順序と組立精度の計算結果と３ＤＣＡＤモデル（組立像）の組合せ出力例を示す。計算結果として、組立順序に沿って、部品、作業、組立精度をリスト表示する。部組品などの階層がある場合は、階層ツリー表示としてもよい。部品名の左側のチェックボックスにて３ＤＣＡＤモデルの表示非表示の切替を行う。また選択した部品行の３ＤＣＡＤモデルをハイライト表示する。計算結果の組立順序および組立精度（部品の可動領域）を３Ｄアニメーションで表示してもよい。

これにより、３ＤＣＡＤデータをもとに組立順序を算出し、算出した組立順序に従って累積した組立精度を解析し出力結果をもとに、３ＤＣＡＤ上で組立順序、組立精度を把握することができ、製造上の問題点を早期に把握することができる。

第２の実施例について主に図１０、図１１を用いて説明する。なお、実施例１に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情がない限り本実施例にも適用することができる。本実施例では、３ＤＣＡＤデータをもとに指定した組立順序をもとに、累積した組立精度を解析し、組立不良ポテンシャルを出力する装置および方法、プログラムの例を説明する。

図１０は、指定した組立順序にて累積した組立精度の解析処理を説明するフローチャートの例である。
ステップＳ２０１では、生成した機構解析モデルと別途設定した組立順序データを読み込む。ここで機構解析モデルとは、図２のフローチャートのステップＳ１０４で生成したものである。また組立順序データとは、各部品の組立順序を定義した情報であり、実施例１に記載の組立順序生成条件とは異なり、各部品の組立順序を具体的に指定する情報である。なお、本実施例に係る設計支援装置において、組立順序として組立順序生成条件を用いて求めた結果を用いるか指定された組立順序データを用いるかについて選択可能とすることもできる。

ステップＳ２０２では、相対自由度をもとに組順に沿って累積した組立精度を計算する。例えば図９に示した生成結果のように、組立順序を指定し読み込んだ場合は、図９の組立精度と同様の計算結果となるものであり、計算の考え方は、上述のとおりである。

ステップＳ２０３では、隣接関係すべてが相対自由度（可動領域）の条件を満たすかチェックする。またステップＳ２０４では、チェック結果がＮＧ（条件を満たさない）の場合、組付け不良ポテンシャルのある部品を表示する。またステップＳ２０５では、設定された組立て順序に沿った組立精度と組付け不良ポテンシャルを出力する。なお、組立順序・累積組立精度計算手段により、組立順序に沿って可動領域となる組立精度を累積計算すると共に、組立順序に沿って関連する隣接関係に沿って組立精度を累積計算し、組付け不具合の可能性を算出する。

図１１は、図９の例と異なった組立て順序を指定した際の本実施例の生成結果を示す。ステップＳ２０２で組立順序に沿って累積した組立精度を計算し、ステップＳ２０３で組立順序に従って、累積した組立精度が関連部品との隣接関係から計算した相対自由度を満たすかをチェックする。例えば、部品Ｃ、部品Ｅ、部品Ｂは、組立て順序に沿った隣接関係が１条件のため、問題ない。ここで部品Ｄについては、関連する隣接関係が３つあり、累積計算した組立精度は、結果的に部品Ｅとの関係から算出したものであるため、部品Ｃ、部品Ｂとの累積した組立精度を満たさないことがある。出力としては、組付け不具合ポテンシャルのある部品の明示とその組付けずれの方向と値を出力する。また本入力データは３ＤＣＡＤモデルであるため、指定した組立順序に従って３Ｄモデルを表示すること、組立順序に従って組み立てる際の組付け不具合ポテンシャルのある部品の明示、組付けずれの領域をハイライト表示することは容易である。

これにより、指定した組立順序に従って組立てた場合の組付け不具合ポテンシャルのある部品を把握することができ、また組付けずれ方向と値から問題点を把握し修正することができるなど組付け不具合を防止することができる。

第３の実施例について主に図１２を用いて説明する。なお、実施例１又は２に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情がない限り本実施例にも適用することができる。本実施例では、３ＤＣＡＤデータをもとに隣接した部品間の相対自由度（可動領域）を計算し、固定されるべきであるにも拘わらず固定されていない部品を抽出する装置および方法、プログラムの例を説明する。なお、本実施例の応用として、可動であるべきであるにも拘わらず固定されている部品を抽出することも可能である。

図１２は、図５の組立品モデルにおいて、ネジＢＤ、ネジＣＤが記入漏れの３ＤＣＡＤモデルを入力として、図２のフローチャートにおいて、Ｓ１０１からＳ１０５までの処理を行い、機構解析モデルおよび相対自由度を計算した結果である。

実施例１で示したように組立順序を計算して累積した組立精度を計算、また実施例２で示したように指定した組立順序に沿って組立精度を累積して計算することにより、固定されていない部品が判明する（図１２の場合、部品Ｄ）。本入力データは３ＤＣＡＤモデルであるため、組立順序に従って３Ｄモデルを表示すること、固定されていない部品の明示、ハイライト表示することは容易である。なお、組立順序・累積組立精度計算手段により、組立順序に沿って可動領域となる組立精度を累積計算すると共に、その可動領域から固定されていない部品を抽出する。

これにより、３ＤＣＡＤデータにおいて、固定されるべきであるにも拘わらず固定されていない部品を抽出することができるなど設計モデルの問題点を早期に把握し改善することができ設計手戻りを防止することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…入力装置、
２…表示装置、
３…記憶装置、
４…３ＤＣＡＤデータ解析装置。

Claims (10)

1. 複数の部品で構成される組立品の設計支援装置において、
   解析対象の３ＤＣＡＤモデルから部品の配置、形状特徴および部品属性、部品間隣接関係の情報を取得する３ＤＣＡＤモデルの情報取得手段と、
   前記３ＤＣＡＤモデルの形状特徴・部品属性と接続部品を検出する接続部品の検出手段と、
   前記３ＤＣＡＤモデルの接続フィーチャ種別と接続フィーチャと関連した部品ＩＤを検出する位置合わせ用マークの検出手段と、
   前記３ＤＣＡＤモデルの情報取得手段、前記接続部品の検出手段及び前記位置合わせ用マークの検出手段により得られた３ＤＣＡＤデータから前記組立品の各部品の部品配置、形状特徴、部品属性及び部品間隣接関係を有する機構解析モデルを生成する機構解析モデル生成手段と、
   前記機構解析モデルの接続部に関する寸法精度から各部品間の組立精度および可動領域となる相対的部品自由度を算出する部品相対自由度計算手段と、
   前記相対的部品自由度に基づいて接続部を選択し、前記組立品の組立順序に沿って前記相対的部品自由度を累積計算する組立順序・累積組立精度計算手段とを有することを特徴とする設計支援装置。
2. 複数の部品で構成される組立品の設計支援装置において、
   ３ＤＣＡＤデータから前記組立品の各部品の部品配置、形状特徴、部品属性及び部品間隣接関係を有する機構解析モデルを生成する機構解析モデル生成手段と、
   前記機構解析モデルの接続部に関する寸法精度から各部品間の組立精度および可動領域となる相対的部品自由度を算出する部品相対自由度計算手段と、
   前記相対的部品自由度に基づいて接続部を選択し、前記組立品の組立順序に沿って前記相対的部品自由度を累積計算する組立順序・累積組立精度計算手段とを有し、
   前記組立順序・累積組立精度計算手段は、更に、機構解析モデルをもとに、部品配置情報の優先順位、形状部品の優先順位、部品種別の優先順位及び形状特徴の優先順位に基づき、組立は部品をノードに、隣接する部品の相対自由度をエッジの情報とした接続関係グラフから隣接しているエッジを選択しながら、次にどの部品を組立てるか決定し、前記組立品の組立順序を生成することを特徴とする設計支援装置。
3. 複数の部品で構成される組立品の設計支援装置において、
   ３ＤＣＡＤデータから前記組立品の各部品の部品配置、形状特徴、部品属性及び部品間隣接関係を有する機構解析モデルを生成する機構解析モデル生成手段と、
   前記機構解析モデルの接続部に関する寸法精度から各部品間の組立精度および可動領域となる相対的部品自由度を算出する部品相対自由度計算手段と、
   前記相対的部品自由度に基づいて接続部を選択し、前記組立品の組立順序に沿って前記相対的部品自由度を累積計算する組立順序・累積組立精度計算手段とを有し、
   前記組立順序・累積組立精度計算手段は、更に、前記部品間隣接関係を有する前記機構解析モデルの各部品間の相対的部品自由度が少なくなるように接続部を選択するものであり、少なくとも部品自由度の少ない接続部の順序を組立順序の生成条件の一つとして、組立順序と累積組立精度とを生成することを特徴とする設計支援装置。
4. 請求項１記載の設計支援装置であって、
   前記組立順序・累積組立精度計算手段は、更に、組立順序に沿って可動領域となる組立精度を累積計算すると共に、組立順序に沿って関連する隣接関係に沿って組立精度を累積計算し、組付け不具合の可能性を算出することを特徴とする設計支援装置。
5. 複数の部品で構成される組立品の設計支援装置において、
   ３ＤＣＡＤデータから前記組立品の各部品の部品配置、形状特徴、部品属性及び部品間隣接関係を有する機構解析モデルを生成する機構解析モデル生成手段と、
   前記機構解析モデルの接続部に関する寸法精度から各部品間の組立精度および可動領域となる相対的部品自由度を算出する部品相対自由度計算手段と、
   前記相対的部品自由度に基づいて接続部を選択し、前記組立品の組立順序に沿って前記相対的部品自由度を累積計算する組立順序・累積組立精度計算手段とを有し、
   前記組立順序・累積組立精度計算手段は、更に、組立順序に沿って可動領域となる組立精度を累積計算し、隣接している部品間の相対自由度を位置姿勢だけでなく、組立精度分のガタ成分も導出すると共に、その可動領域から固定されていない部品を抽出することを特徴とする設計支援装置。
6. 複数の部品で構成される組立品の設計支援方法において、
   ３ＤＣＡＤモデルの情報取得手段が、解析対象の３ＤＣＡＤモデルから部品の配置、形状特徴および部品属性、部品間隣接関係の情報を取得するステップと、
   接続部品の検出手段が、前記３ＤＣＡＤモデルの形状特徴・部品属性と接続部品を検出するステップと、
   位置合わせ用マークの検出手段が、前記３ＤＣＡＤモデルの接続フィーチャ種別と接続フィーチャと関連した部品ＩＤを検出するステップと、
   機構解析モデル生成手段が、前記３ＤＣＡＤモデルの情報取得手段、前記接続部品の検出手段及び前記位置合わせ用マークの検出手段により得られた３ＤＣＡＤデータから各部品の部品配置、形状特徴、部品属性及び部品間隣接関係を有する機構解析モデルを生成する機構解析モデル生成ステップと、
   部品相対自由度計算手段が、前記機構解析モデルの接続部に関する寸法精度から各部品間の組立精度および可動領域となる相対的部品自由度を算出する部品相対自由度計算ステップと、
   組立順序・累積組立精度計算手段が、前記相対的部品自由度に基づいて接続部を選択し、各部品の組立順序に沿って前記相対的部品自由度を累積計算する組立順序・累積組立精度計算ステップとを有することを特徴とする設計支援方法。
7. 請求項６記載の設計支援方法をコンピュータに実行させるための設計支援プログラム。
8. 請求項１記載の設計支援装置において、
   前記部品属性は、モデル名、部品図番、部品タイトルを含むことを特徴とする設計支援装置。
9. 請求項１記載の設計支援装置において、
   部品間隣接関係は、前記組立品のアセンブリ拘束情報であり、拘束要素種別、拘束要素を含む部品ＩＤ、被拘束部品ＩＤ、拘束面を表す拘束面法線、拘束面原点を含むことを特徴とする設計支援装置。
10. 複数の部品で構成される組立品の設計支援装置において、
    ３ＤＣＡＤデータから前記組立品の各部品の部品配置、形状特徴、部品属性及び部品間隣接関係を有する機構解析モデルを生成する機構解析モデル生成手段と、
    前記機構解析モデルの接続部に関する寸法精度から各部品間の組立精度および可動領域となる相対的部品自由度を算出する部品相対自由度計算手段と、
    前記相対的部品自由度に基づいて接続部を選択し、前記組立品の組立順序に沿って前記相対的部品自由度を累積計算する組立順序・累積組立精度計算手段とを有し、
    部品間隣接関係は、前記組立品のアセンブリ拘束情報であり、拘束要素種別、拘束要素を含む部品ＩＤ、被拘束部品ＩＤ、拘束面を表す拘束面法線、拘束面原点を含み、
    前記アセンブリ拘束情報は、前記組立品をもとに接続フィーチャ情報を用いて部品をノード、拘束関係をエッジとしたグラフ表現から部品をノード、隣接する部品の相対自由度をエッジの情報としたグラフ表現に変換し、部品と部品のクリアランス解析により取得されることを特徴とする設計支援装置。

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