JP5861758B1 - 構造体モデルにおける接合部表示装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】構造体モデルにおいて所定の範囲の接合間隔を有する接合部を表示する装置及び方法を提供する。【解決手段】本発明に係る構造体モデルの接合部表示装置１は、構造体モデルで２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出部１５と、前記部品組みに含まれる各接合要素について、部品組み毎に該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を求める接合要素間距離演算部１７と、前記接合要素間距離のうち最小の接合要素間距離を選出し、これを前記接合要素の最小接合間隔と決定する接合間隔決定部１９と、前記接合間隔決定部で得られた最小接合間隔のうち所定範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択する接合要素選択部と２１、選択された前記接合要素を構造体モデル上に視覚的に表示させる接合要素表示部２３とを備えたことを特徴とする。【選択図】 図１
Description
本発明は、構造体モデルにおける接合部表示装置及び方法に関し、特に構造体モデルにおいて接合部同士の接合間隔を求め、所定の範囲の接合間隔を構造体モデル上に表示する装置及び方法に関する。
近年、特に自動車産業においては環境問題に起因した車体の軽量化が進められており、車体の設計においてコンピュータ支援工学による解析（以下、「ＣＡＥ解析」という）は欠かせない技術となっている。
自動車の車体は薄板部品で構成されており、これらの薄板部品を主にスポット溶接により接合することでモノコック構造の車体が形成される。このため、ＣＡＥ解析に用いる構造体モデルでは、薄板部品のみならず接合部もモデル化し、一台の車体としての各種特性をコンピュータ上にて予測・評価することが可能となっている。
自動車の車体は薄板部品で構成されており、これらの薄板部品を主にスポット溶接により接合することでモノコック構造の車体が形成される。このため、ＣＡＥ解析に用いる構造体モデルでは、薄板部品のみならず接合部もモデル化し、一台の車体としての各種特性をコンピュータ上にて予測・評価することが可能となっている。
前述のとおり、モノコック構造の車体では主に鋼板のスポット溶接により車体が形成されるため、スポット溶接部の位置が車体の剛性、振動及び衝突などの各種特性を大きく左右する。一方、車体は部品毎に設計され、その際にスポット溶接部の位置、つまりスポット溶接部の間隔が決定される。このため、車体全体の特性を考慮してスポット溶接部の間隔が決定されているとは言えず、車体としての剛性、振動及び衝突特性を理解するためには、車体全体におけるスポット溶接部の位置及び間隔を把握することが非常に重要となる。
従来の車体モデルにおいて、スポット溶接部は梁要素でモデル化されており、スポット間隔を求める方法として、スポット溶接部を表すバー要素からバー要素までの距離として算出する方法が特許文献１に開示されている。
通常の車体モデルにおいて、車体の部品は主に平面要素から構成されており、各部品及び平面要素には個別に識別番号が与えられている。部品同士の接合部は、梁、平面又は立体要素などの接合要素によりモデル化され、この接合要素についても個別に識別番号が割り当てられている。
ＣＡＥ解析に用いられる車体モデルの特徴として、薄板部品が２枚重ねで接合されている場合、その接合部は１つの接合要素で表される。薄板部品が３枚重ねでスポット溶接される場合、車体の実生産上では一点のスポット溶接で接合されているのに対し、車体モデルでは２枚の薄板間に１つの接合要素を与えることにより接合部をモデル化しているため、３枚重ねの場合では２つの接合要素でモデリングされることになる。例えば、図１５に示すような構造体モデルにおいて、部品Ａ、Ｂ及びＣを３枚重ねで溶接するような場合、部品Ａと部品Ｂを接合する接合要素Ｗ１と、部品Ｂと部品Ｃを接合する接合要素Ｗ６とが、異なる接合部としてモデル化されている。
車体モデルを用いて車体全体でのスポット溶接部同士の間隔を知るためには、全ての接合要素を総当りしてスポット溶接部同士の距離を測定することになるが、この方法では３枚重ねをモデル化した接合部において、該接合部をモデル化している２個の接合要素間の距離も測定される。図１５に示した例の場合、接合要素Ｗ１の最小接合間隔としては最隣接する接合要素Ｗ２との距離Ｌ１が選出されるべきであるのに対し、接合要素Ｗ６との距離ＬＤが最短間隔として誤って選出されてしまう。
また、スポット溶接部は分流を考慮して最短間隔距離を決めているが、異なる部品組みの場合、スポット溶接部の間では分流が起きないため、スポット溶接部が近接していても分流が生じる問題はない。しかしながら、車体モデルにおいて総当りで接合要素間の距離を測定すると、本来は分流が生じない異なる部品組みの接合要素間の距離が、部品組みの中の接合要素間の距離より短い場合（すなわち、異なる部品組みが近接する場合）、最短間隔距離として誤認してしまう。
上記問題を解決するには、３枚重ねを除いたスポット溶接部を同定し、別途、当該スポット溶接部の最短間隔距離を求める手段が考えられる。３枚重ねを除いたスポット溶接部を同定する手段であれば、特許文献１に記載されている。しかし、特許文献１は、破断解析を行うものであってスポット溶接の間隔を直接求めることができず、本発明の目的を達成できるものではないし、バー要素を前提としているため、現在の車体モデルで主流となっている立体要素でスポット溶接による鋼板接合部をモデル化することはできない。
そこで、車体全体のスポット溶接部の接合間隔を効率良く算出し、該接合間隔が所定範囲にあるスポット溶接部を構造体モデル上に視覚的に表示する技術の開発が望まれており、本発明者らは、従来の３枚重ねのスポット溶接部を同定するのではなく、部品組み毎にスポット溶接の最小接合間隔を求めるという全く新しい発想に基づき本発明の目的を達成した。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、平面要素及び／又は立体要素を備えてなる構造体モデルの接合要素同士の接合間隔を算出し、該接合間隔が所定範囲にある接合部を構造体モデル上に視覚的に表示する装置及び方法を提供することを目的としている。
（１）本発明に係る構造体モデルにおける接合部表示装置は、部品を構成する平面要素及び／又は立体要素と部品同士の接合部を構成する接合要素を備えてなる構造体モデルにおける接合部表示装置であって、前記構造体モデルで２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出部と、前記部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を部品組み毎に求める接合要素間距離演算部と、前記接合要素間距離演算部によって部品組み毎の各接合要素について求めた前記接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記接合要素の最小接合間隔と決定する接合間隔決定部と、前記接合間隔決定部で得られた最小接合間隔のうち所定の範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択する接合要素選択部と、選択された前記接合要素を構造体モデル上に視覚的に表示する指示を行う接合要素表示部とを備えたことを特徴とするものである。
（２）上記（１）に記載の構造体モデルにおける接合部表示装置において、前記接合要素間距離演算部は、同じ部品組み毎の各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる全ての他の接合要素との接合要素間距離を同じ部品組みの中で総当たりで演算することを特徴とするものである。
（３）本発明に係る構造体モデルにおける接合部表示方法は、部品を構成する平面要素及び／又は立体要素と部品同士の接合部を構成する接合要素を備えてなる構造体モデルにおける接合部表示方法であって、以下のステップをコンピュータが行うものであり、
前記構造体モデルで２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出ステップと、
前記部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を部品組み毎に求める接合要素間距離演算ステップと、
前記接合要素間距離演算ステップによって部品組み毎の接合要素について求めた前記接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記接合要素の最小接合間隔と決定する接合間隔決定ステップと、
前記接合間隔決定ステップで得られた最小接合間隔のうち所定の範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択する接合要素選択ステップと、
選択された前記接合要素を構造体モデル上に視覚的に表示する接合要素表示ステップとを含むことを特徴とするものである。
前記構造体モデルで２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出ステップと、
前記部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を部品組み毎に求める接合要素間距離演算ステップと、
前記接合要素間距離演算ステップによって部品組み毎の接合要素について求めた前記接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記接合要素の最小接合間隔と決定する接合間隔決定ステップと、
前記接合間隔決定ステップで得られた最小接合間隔のうち所定の範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択する接合要素選択ステップと、
選択された前記接合要素を構造体モデル上に視覚的に表示する接合要素表示ステップとを含むことを特徴とするものである。
（４）上記（３）に記載の構造体モデルにおける接合部表示装置において、前記接合要素間距離演算ステップは、同じ部品組み毎の各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる全ての他の接合要素との接合要素間距離を同じ部品組みの中で総当たりで演算することを特徴とするものである。
本発明においては、部品を構成する平面要素及び／又は立体要素と部品同士の接合部を構成する接合要素を備えてなる構造体モデルにおいて、２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出部と、前記部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を部品組み毎に求める接合要素間距離演算部と、前記接合要素間距離演算部によって部品組み毎の各接合要素について求めた前記接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記接合要素の最小接合間隔とする接合間隔決定部と、前記接合間隔決定部で得られた最小接合間隔のうち所定の範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択する接合要素選択部と、選択された前記接合要素を構造体モデル上に視覚的に表示する指示を行う表示部とを備えたことにより、構造体モデルにおける所定の範囲の接合間隔にある接合部を容易に視認することができる。
［実施の形態］
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、主に図１に示すブロック図に基づいて、構造体モデルにおける接合部表示装置１（以下、単に「接合部表示装置」という）の構成について説明する。
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、主に図１に示すブロック図に基づいて、構造体モデルにおける接合部表示装置１（以下、単に「接合部表示装置」という）の構成について説明する。
本実施の形態に係る接合部表示装置１は、構造体モデルに含まれる部品組み毎に接合要素の接合間隔を演算し、所定の範囲にある前記接合間隔を有する接合要素を選択し、表示する装置であり、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等のコンピュータによって構成され、モニター３と入力装置５と記憶装置７と作業用データメモリ１１及び演算処理部１３を有している。
また、演算処理部１３には、モニター３と入力装置５と記憶装置７及び作業用データメモリ１１が接続され、演算処理部１３の指令によって各機能を行う。
また、演算処理部１３には、モニター３と入力装置５と記憶装置７及び作業用データメモリ１１が接続され、演算処理部１３の指令によって各機能を行う。
＜モニター＞
モニター３は構造体モデルの接合部等の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。
モニター３は構造体モデルの接合部等の表示等に用いられ、液晶モニター等で構成される。
＜入力装置＞
入力装置５は構造体モデルファイル９の表示指示、操作者による計算条件の入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。
入力装置５は構造体モデルファイル９の表示指示、操作者による計算条件の入力等に用いられ、キーボードやマウス等で構成される。
＜記憶装置＞
記憶装置７は、ファイルの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。記憶装置７には、少なくとも、構造体モデル等の各種の情報が格納される。
記憶装置７は、ファイルの記憶等に用いられ、ハードディスク等で構成される。記憶装置７には、少なくとも、構造体モデル等の各種の情報が格納される。
［構造体モデルファイル］
構造体モデルファイル９は、構造体モデルを構成する複数の部品を表す要素、部品同士の接合部を表す接合要素、部品同士の組み合わせを表す剛体要素等の情報を含むファイルである。構造体モデルをモニター３に表示した一例を図４に示す。部品の接合部を表す接合要素は図４において黒点で示されている。構造体モデルは、図４に示す車体（ボディ）の場合、車体は主に薄鋼板によって形成されることから、車体モデル４１における部品４３は平面要素によって構成される。ただし、比較的厚さのある部品は、構造体モデルにおいては立体要素で構成される。
構造体モデルファイル９は、構造体モデルを構成する複数の部品を表す要素、部品同士の接合部を表す接合要素、部品同士の組み合わせを表す剛体要素等の情報を含むファイルである。構造体モデルをモニター３に表示した一例を図４に示す。部品の接合部を表す接合要素は図４において黒点で示されている。構造体モデルは、図４に示す車体（ボディ）の場合、車体は主に薄鋼板によって形成されることから、車体モデル４１における部品４３は平面要素によって構成される。ただし、比較的厚さのある部品は、構造体モデルにおいては立体要素で構成される。
部品同士のスポット溶接部は、ばね、はりなどの梁要素又は立体要素等の接合要素で接合部がモデル化される。この時、剛体要素を介して部品を表す要素と接合要素が組み合わされている場合もある。
構造体モデルファイル９には、部品４３を表す要素、接合要素４５及び剛体要素に対して個別の要素番号ならびに各要素の節点座標等の情報が記録されている。さらに、接合要素４５には接合要素４５によって接合される部品４３の識別番号が付与されている。
＜作業用データメモリ＞
作業用データメモリ１１は、演算処理部１３で使用するデータの一時保存や演算等に用いられ、ＲＡＭ等で構成される。
作業用データメモリ１１は、演算処理部１３で使用するデータの一時保存や演算等に用いられ、ＲＡＭ等で構成される。
＜演算処理部＞
演算処理部１３は、ＰＣ等のＣＰＵによって構成され、以下に説明する各部はＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。
演算処理部１３は、構造体モデルにおいて接合されている部品組み毎に接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出部１５と、部品組み毎に所定の接合要素と他の接合要素との距離を計算する接合要素間距離演算部１７と、部品組み毎に所定の接合要素と他の接合要素との距離の中から最小値を求め、該最小値をその接合要素に対する接合間隔とする接合間隔決定部１９とを備えている。
演算処理部１３は、ＰＣ等のＣＰＵによって構成され、以下に説明する各部はＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される。
演算処理部１３は、構造体モデルにおいて接合されている部品組み毎に接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出部１５と、部品組み毎に所定の接合要素と他の接合要素との距離を計算する接合要素間距離演算部１７と、部品組み毎に所定の接合要素と他の接合要素との距離の中から最小値を求め、該最小値をその接合要素に対する接合間隔とする接合間隔決定部１９とを備えている。
演算処理部１３内の各部の構成を図２に基づいて詳細に説明する。
説明にあたって、図２に示すような、部品Ａ、Ｂ及びＣが接合要素Ｗ１〜Ｗ７で接合されている構造体モデル３１を例に挙げる。図２において、複数部品が接合されている部品組みにおける接合要素は立体要素としている。また、図２において部品Ａ、Ｂ及びＣは平面要素を用いて表しているが、立体要素、又は平面要素と立体要素を組み合わせたものを用いても良い。
説明にあたって、図２に示すような、部品Ａ、Ｂ及びＣが接合要素Ｗ１〜Ｗ７で接合されている構造体モデル３１を例に挙げる。図２において、複数部品が接合されている部品組みにおける接合要素は立体要素としている。また、図２において部品Ａ、Ｂ及びＣは平面要素を用いて表しているが、立体要素、又は平面要素と立体要素を組み合わせたものを用いても良い。
≪部品組み接合要素抽出部≫
部品組み接合要素抽出部１５は、２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する。例えば、図２に示す構造体モデル３１においては、部品Ａと部品Ｂの部品組みの接合要素３５はＷ１〜Ｗ５であり、部品Ｂと部品Ｃの部品組みの接合要素３５としてはＷ６、Ｗ７が抽出される。
部品組み接合要素抽出部１５は、２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する。例えば、図２に示す構造体モデル３１においては、部品Ａと部品Ｂの部品組みの接合要素３５はＷ１〜Ｗ５であり、部品Ｂと部品Ｃの部品組みの接合要素３５としてはＷ６、Ｗ７が抽出される。
実際の構造体において３つの部品をスポット溶接する３枚打ちの場合、一つの溶接部で３つの部品が接合されるが、通常の構造体モデルにおいては、２つの接合要素でモデル化される。例えば、図２に示す構造体モデル３１において、部品Ａと部品Ｂを接合する接合要素Ｗ１及び部品Ｂと部品Ｃを接合する接合要素Ｗ６の２つの接合要素で表される。部品組み接合要素抽出部１５において接合要素３５を抽出し、各接合要素を分類して部品組みを特定することにより、部品Ａと部品Ｂの部品組みの接合要素３５としてＷ１が抽出され、部品Ｂと部品Ｃの部品組みの接合要素３５としてＷ６が抽出される。
なお、本発明では、部品組みが異なるＷ１とＷ６は、別々の接合要素として扱う。すなわち、一つの溶接部において３つ以上の部品が接合される場合、該一つの溶接部における接合要素は、部品組み毎に別々の接合要素として扱い、その結果、接合要素数が重複して算出されることを許容する。なお、重複した接合要素は、後述する接合要素表示部２３において、車体上の同一位置に表示されるため、接合要素の粗密を判定する上で問題はない。
≪接合要素間距離演算部≫
接合間距離演算部１７は、部品組み接合要素抽出部１５で特定された部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を部品組み毎に求める。接合要素間の距離は、接合要素の節点座標から算出される接合要素の代表点３７の座標値を用いて計算する。例えば、図２に示す構造体モデル３１においては、部品ＡとＢの部品組みの接合要素Ｗ１と他の接合要素Ｗ２〜Ｗ５との距離Ｌ１〜Ｌ４を、各接合要素の代表点の座標値から計算する。
接合間距離演算部１７は、部品組み接合要素抽出部１５で特定された部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を部品組み毎に求める。接合要素間の距離は、接合要素の節点座標から算出される接合要素の代表点３７の座標値を用いて計算する。例えば、図２に示す構造体モデル３１においては、部品ＡとＢの部品組みの接合要素Ｗ１と他の接合要素Ｗ２〜Ｗ５との距離Ｌ１〜Ｌ４を、各接合要素の代表点の座標値から計算する。
≪接合間隔決定部≫
接合間隔決定部１９は、接合要素間距離演算部１７で各接合要素について求めた接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記各接合要素の最小接合間隔として決定する。図２に示す構造体モデル３１において、接合要素Ｗ１の最小接合間隔は接合要素Ｗ１と他の接合要素Ｗ２〜Ｗ５との距離Ｌ１〜Ｌ４のうち、最小値であるＬ１となる。このとき、Ｗ１が接合している部品組みをＷ６が接合している部品組みと分けて２部品とすることで、異なる部品組みでは接合間隔を求めないことから、鋼板部品が３枚打ちされて接合要素Ｗ１と同位置の接合部にある接合要素Ｗ６との距離ＬＤをＷ１の最小接合間隔として誤認識するのを防止する。
接合間隔決定部１９は、接合要素間距離演算部１７で各接合要素について求めた接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記各接合要素の最小接合間隔として決定する。図２に示す構造体モデル３１において、接合要素Ｗ１の最小接合間隔は接合要素Ｗ１と他の接合要素Ｗ２〜Ｗ５との距離Ｌ１〜Ｌ４のうち、最小値であるＬ１となる。このとき、Ｗ１が接合している部品組みをＷ６が接合している部品組みと分けて２部品とすることで、異なる部品組みでは接合間隔を求めないことから、鋼板部品が３枚打ちされて接合要素Ｗ１と同位置の接合部にある接合要素Ｗ６との距離ＬＤをＷ１の最小接合間隔として誤認識するのを防止する。
≪接合要素選択部≫
接合要素選択部２１は、接合間隔決定部１９において各接合要素に対して付与された最小接合間隔のうち、所定の範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択し、該接合要素の識別番号を一時保存する。
接合要素選択部２１は、接合間隔決定部１９において各接合要素に対して付与された最小接合間隔のうち、所定の範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択し、該接合要素の識別番号を一時保存する。
≪接合要素表示部≫
接合要素表示部２３は、前記接合要素選択部２１にて選択され、一時保存された接合要素の識別番号に基づいて、該接合要素を構造体モデル上に点等として表示させる指示をモニター３に送る。
接合要素表示部２３は、前記接合要素選択部２１にて選択され、一時保存された接合要素の識別番号に基づいて、該接合要素を構造体モデル上に点等として表示させる指示をモニター３に送る。
上記のように構成された接合部表示装置１を用いて、各接合要素に対して最小接合間隔を求め、所定の範囲にある最小接合間隔の接合部を構造体モデル上に表示させる方法について、主に図３に基づいて、図２を適宜参照しながら説明する。
まず、解析対象となる構造体モデルを設定する（Ｓ１）。構造体モデルは、構造体の部品や接合部をはり要素、平面要素及び／又は立体要素で表したものであり、構造体を構成する要素の識別番号や節点等の様々な情報が含まれている。また、構造体モデルによっては、接合要素と剛体要素を介して部品同士の接合部を表している場合もある。
次に、構造体モデルを構成する要素の中から、部品同士の接合部を表す接合要素を取り出す（Ｓ３）。取り出した接合要素には、その接合要素によって接合されている部品及び部品を表す要素の情報が含まれている。図２を例とすると、この構造体モデル３１に含まれる全ての接合要素Ｗ１〜Ｗ７が取り出される。
次に、取り出した接合要素に含まれている情報から、構造体モデルに含まれている全ての部品組みを特定する（Ｓ５）。特定された部品組みには、その部品組みに含まれる全ての接合要素の識別番号や節点等に関する情報が含まれる。図２を例とすると、接合要素Ｗ１が接合している部品組みとしては部品Ａ及び部品Ｂが、接合要素Ｗ６が接合している部品組みとしては部品Ｂ及び部品Ｃが特定される。
次に、部品組み接合要素抽出部１５によって、２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組みに含まれる全ての接合要素を部品組み毎に抽出し（Ｓ７）、接合要素間距離演算部１７において、前記部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を計算する（Ｓ９）。
接合要素間距離演算ステップ（Ｓ９）において各接合要素について求めた接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記接合要素の最小接合間隔と決定する（Ｓ１１）。
全ての部品組みに対して接合要素を抽出したかどうかを判定し（Ｓ１３）、判定の結果、全ての部品組みに対して接合要素が抽出された場合、接合要素選択部２１によって、接合要素の最小接合間隔が所定の範囲にあるものが選択される（Ｓ１５）。全ての部品組みに対して接合要素が抽出されていない場合、Ｓ７〜１１までのステップを繰り返す。
次に、接合要素表示部２３によって、選択された前記接合要素をモニター３に表示指令が行われ（Ｓ１７）、所定の範囲にある最小接合間隔を有する接合要素がモニター３によって表示される。
以下、本発明の効果を確認する実験を行ったので、これについて説明する。
実験は、構造体モデルとして図４に示す車体モデル４１を対象とし、該車体モデルにおける各接合要素４５の最小接合間隔を求め、その最小接合間隔の所定の範囲毎に、接合要素数および接合要素位置を車体モデル４１上に表示するというものである。なお、接合要素数について、一つの溶接部で３つ以上の部品を接合する場合、部品組み毎に別々の接合要素として扱うため、接合要素数は重複して算出される。
実験は、構造体モデルとして図４に示す車体モデル４１を対象とし、該車体モデルにおける各接合要素４５の最小接合間隔を求め、その最小接合間隔の所定の範囲毎に、接合要素数および接合要素位置を車体モデル４１上に表示するというものである。なお、接合要素数について、一つの溶接部で３つ以上の部品を接合する場合、部品組み毎に別々の接合要素として扱うため、接合要素数は重複して算出される。
対象とした車体モデル４１は、部品数２９９個、（部品を表す平面要素数５３６４７１個）、接合部を表す接合要素３９４９個からなり、部品４３が接合要素４５を介して接合されている。
比較例として、部品組みを考慮せず、車体モデル４１全体における接合要素４５の車体全てを対象とし、２つの接合要素間の距離を総当たりで算出し、該接合要素間の距離を各接合要素の接合間隔として求めた。
図５〜９は、本発明例により部品組み毎に求められた最小接合間隔Ｌが0-20mm（0mm＜Ｌ≦20mm）、同様に20-30mm、30-50mm、50-100mm及び100-200mmの範囲にある接合要素４５を表示した結果である。
図１０〜１４は、比較例として、接合間隔が0-20mm（0mm＜Ｌ≦20mm）、同様に20-30mm、30-50mm、50-100mm及び100-200mmの範囲にある接合要素４５を表示した結果である。
さらに、発明例及び比較例において各接合間隔における接合要素数をまとめたものを表１に示す。
図１０〜１４は、比較例として、接合間隔が0-20mm（0mm＜Ｌ≦20mm）、同様に20-30mm、30-50mm、50-100mm及び100-200mmの範囲にある接合要素４５を表示した結果である。
さらに、発明例及び比較例において各接合間隔における接合要素数をまとめたものを表１に示す。
表１の比較例は、部品組みを考慮せずに、車体全ての接合要素４５を対象として総当りで２つの接合要素間の距離を算出したものである。
比較例は、接合間隔20-30mmの範囲に比べて、接合間隔0-20mmの範囲の接合要素数が多い。これは、発明が解決しようとする課題に記載したとおり、３枚重ねの接合部においては、一方の部品組みと他方の部品組みを接合する一つの接合部について、その最短間隔を接合要素の接合間隔としてしまうことが原因であり、実際は、接合間隔20-30mmの範囲に比べて、接合間隔0-20mmの範囲の接合要素数が少ないにも係わらず、全く異なる結果を誘導してしまい、問題であった。
また、部品組みが同じ溶接部において、接合間隔約2mm以下では分流が起きやすくて充分な接合強度を得にくい場合があるが、上記の３枚重ねの接合部を分流が置きやすい接合部として誤って算出するため、実際の接合状態を全く把握できなかった。
さらに、接合間隔20mm以上において、該接合間隔の範囲に含まれる接合要素数が増加する結果となる。これは、比較例では総当りで２つの接合要素間の距離を算出しており、部品組み毎に接合間隔を求めていないため、近接する部品における接合要素同士の接合間隔を求めてしまうことによる。その結果、本来、部品組みが異なるために各部品組みの剛性、振動、衝突特性には直接影響しない接合要素であるにも係わらず、所定範囲の接合間隔の接合要素数に含んで算出してしまうため、問題であった。
一方、本発明例では、この車体モデル４１では最小接合間隔は30-50mmを中心に設定されていることを把握できる。また、部品組み毎の接合要素を扱うため、３枚重ねの接合部を誤って分流し易い接合要素として算出することがない。なお、本発明例では、同じ部品組みで１つしか接合要素がない場合があり、この場合の最小接合間隔は0mmとした。
以上、本発明による装置及び方法により、所定の範囲の最小接合間隔を有する接合部を構造体全体で表示することが可能となり、構造体モデル全体における接合部の位置及び間隔を視覚的かつ正確に把握することができる。
なお、上記の説明では、部品と接合要素が直接接合されている構造体モデルを対象としているが、構造体モデルによっては部品と接合要素が剛体要素を介して接合されている場合もある。この場合においても、本発明の装置及び方法によって部品組みの認識を行うためには、部品と剛体要素、剛体要素と接合要素及び接合要素と部品の組み合わせの認識を行うことにより、接合要素によって部品組みされている２つの部品を特定することが可能である。
１ 接合部表示装置
３ モニター
５ 入力装置
７ 記憶装置
９ 構造体モデルファイル
１１ 作業用データメモリ
１３ 演算処理部
１５ 部分組み接合要素抽出部
１７ 接合要素間距離演算部
１９ 接合間隔決定部
２１ 接合要素選択部
２３ 接合要素表示部
３１ 構造体モデル
３５ 接合要素（構造体モデル３１）
３７ 代表点
４１ 車体モデル
４３ 部品
４５ 接合要素（車体モデル４１）
３ モニター
５ 入力装置
７ 記憶装置
９ 構造体モデルファイル
１１ 作業用データメモリ
１３ 演算処理部
１５ 部分組み接合要素抽出部
１７ 接合要素間距離演算部
１９ 接合間隔決定部
２１ 接合要素選択部
２３ 接合要素表示部
３１ 構造体モデル
３５ 接合要素（構造体モデル３１）
３７ 代表点
４１ 車体モデル
４３ 部品
４５ 接合要素（車体モデル４１）
Claims (4)
- 部品を構成する平面要素及び／又は立体要素と部品同士の接合部を構成する接合要素を備えてなる構造体モデルにおける接合部表示装置であって、
前記構造体モデルで２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出部と、
前記部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を部品組み毎に求める接合要素間距離演算部と、
前記接合要素間距離演算部によって部品組み毎の各接合要素について求めた前記接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記接合要素の最小接合間隔と決定する接合間隔決定部と、
前記接合間隔決定部で得られた最小接合間隔のうち所定の範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択する接合要素選択部と、
選択された前記接合要素を構造体モデル上に視覚的に表示する接合要素表示部と
を備えたことを特徴とする構造体モデルにおける接合部表示装置。 - 前記接合要素間距離演算部は、同じ部品組み毎の各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる全ての他の接合要素との接合要素間距離を同じ部品組みの中で総当たりで演算することを特徴とする請求項１に記載の構造体モデルにおける接合部表示装置。
- 部品を構成する平面要素及び／又は立体要素と部品同士の接合部を構成する接合要素を備えてなる構造体モデルにおける接合部表示方法であって、以下のステップをコンピュータが行うものであり、
前記構造体モデルで２つの部品が接合されている全ての部品組みを特定し、該部品組み毎に部品組みに含まれる全ての接合要素を抽出する部品組み接合要素抽出ステップと、
前記部品組みに含まれる各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる他の接合要素との接合要素間距離を部品組み毎に求める接合要素間距離演算ステップと、
前記接合要素間距離演算ステップによって部品組み毎の接合要素について求めた前記接合要素間距離の中から最小の接合要素間距離を選出し、これを前記接合要素の最小接合間隔と決定する接合間隔決定ステップと、
前記接合間隔決定ステップで得られた最小接合間隔のうち所定の範囲の最小接合間隔を有する接合要素を選択する接合要素選択ステップと、
選択された前記接合要素を構造体モデル上に視覚的に表示する接合要素表示ステップとを含むことを特徴とする構造体モデルにおける接合部表示方法。 - 前記接合要素間距離演算ステップは、同じ部品組み毎の各接合要素について、該接合要素と同じ部品組みに含まれる全ての他の接合要素との接合要素間距離を同じ部品組みの中で総当たりで演算することを特徴とする請求項３に記載の構造体モデルにおける接合部表示方法。
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| JP2007323582A (ja) * | 2006-06-05 | 2007-12-13 | Mazda Motor Corp | 設計支援システム及びプログラム |
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2014
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