JP6082109B2 - 組立順序生成装置および組立順序生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、組立順序生成装置および組立順序生成方法に関する。

本技術分野の背景技術として、特許第３６８９２２６号公報（特許文献１）がある。この公報には、分解している途中の状態における、分解中の部品と残存する部品との間の、最接近距離と干渉の発生の判定とを含む演算を実行する干渉演算手段と、前記干渉演算手段に前記演算を実行させながら、部品同士の干渉の発生を免れた分解経路を探索する分解経路探索手段を備えた構成が記載されている。

また、特許第３７０５６７２号公報（特許文献２）がある。この公報には、組立作業計画に必要な部品間の接続情報、生成される半組立品、部品の組み付け順序、ロボット、治具等の情報を付加したＣＡＤデータを入力する手段と、前記ＣＡＤデータに基づいて製品の組立に必要な各部品について、部品単位の接続情報を各軸方向ごとのリエゾングラフにより記述する手段と、前記リエゾングラフと治具対象の部品、拘束条件に基づいて、組立順序ペトリネットを生成する手段を備えた構成が記載されている。

また、特許第５１２１２６６号公報（特許文献３）がある。この公報には、組立順序導出工程は、完成品を構成した状態における各部品同士の接触の有無、及び各部品を組付軸上に一列に分解して並べた状態からなる完成品全体における部品の並び順序を含む接触関係データを取得する接触関係データ取得手段を備えた構成が記載されている。

特許第３６８９２２６号公報 特許第３７０５６７２号公報 特許第５１２１２６６号公報

ところで、前記特許文献１〜３に記載の技術に関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。

前記特許文献１では、分解経路を探索するために分解途中の状態で干渉演算を行う必要がある。前記特許文献２では、組立作業計画に必要な部品間の接続情報、部品の組み付け順序などをＣＡＤデータに付加する必要がある。前記特許文献３では、完成品を構成した状態における各部品同士の接触や順序を含む接触関係データを読み込む必要がある。

そこで、本発明は前記のような課題を解決し、その代表的な目的は、設計段階での組立順序を自動計算する組立順序生成技術を提供することにある。より詳細には、３次元の組立品モデル（３ＤＣＡＤモデル）をもとに分解途中の状態ではない完成品の状態において、部品間の結合優先関係を自動算出し、その関係図をもとに組立順序案を導出し、その組立順序案に基づき作業性評価を行うことで、設計段階での組立順序を自動計算する組立順序生成装置および組立順序生成方法を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

（１）代表的な組立順序生成装置は、組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を、コンピュータを用いて生成する生成装置である。前記組立順序生成装置は、前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した前記組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する情報取得部と、前記３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する部品種別分類部と、前記３ＤＣＡＤモデルから、指定した特徴形状を検出する特徴形状検出部と、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状検出部で検出した特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品を検出する部品検出部と、前記部品検出部で検出した結果をもとに、結合優先関係として、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジとした有向グラフにて表現する有向グラフ生成部と、前記有向グラフ生成部の結合優先関係をもとに、分解単位および分解順序案を生成する分解順序案生成部と、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の関係を表現するアセンブリグラフ生成部と、前記分解順序案生成部で生成した分解単位および分解順序案、および前記アセンブリグラフ生成部のアセンブリグラフをもとに、分解可能な方向を生成して分解方向および分解順序を生成し、この生成した分解方向および分解順序の逆変換を行って組立順序および組立方向を導出する組立順序生成部と、を有する。

（２）代表的な組立順序生成方法は、組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を、コンピュータを用いて生成する生成方法である。前記コンピュータによる処理ステップとして、前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した前記組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する情報取得ステップと、前記３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する部品種別分類ステップと、前記３ＤＣＡＤモデルから、指定した特徴形状を検出する特徴形状検出ステップと、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状検出ステップで検出した特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品を検出する部品検出ステップと、前記部品検出ステップで検出した結果をもとに、結合優先関係として、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジとした有向グラフにて表現する有向グラフ生成ステップと、前記有向グラフ生成ステップの結合優先関係をもとに、分解単位および分解順序案を生成する分解順序案生成ステップと、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の関係を表現するアセンブリグラフ生成ステップと、前記分解順序案生成ステップで生成した分解単位および分解順序案、および前記アセンブリグラフ生成ステップのアセンブリグラフをもとに、分解可能な方向を生成して分解方向および分解順序を生成し、この生成した分解方向および分解順序の逆変換を行って組立順序および組立方向を導出する組立順序生成ステップと、を有する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、代表的な効果は、設計段階での組立順序を自動計算する組立順序生成技術を提供することができる。より詳細には、３次元の組立品モデル（３ＤＣＡＤモデル）をもとに分解途中の状態ではない完成品の状態において、部品間の結合優先関係を自動算出し、その関係図をもとに組立順序案を導出し、その組立順序案に基づき作業性評価を行うことで、設計段階での組立順序を自動計算する組立順序生成装置および組立順序生成方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る組立順序生成装置の構成の一例を示す概略全体構成図である。 図１の組立順序生成装置における組立順序生成方法において、３ＤＣＡＤデータを基に組立順序および組立工程を生成し、組立シーケンス計算結果を出力する処理までの手順の一例を説明するフローチャートである。 図１の組立順序生成装置の記憶部に格納された３ＤＣＡＤモデル情報のテーブルの一例を示す図である。 図１の組立順序生成装置の記憶部に格納された部品種別情報のテーブルの一例を示す図である。 図２の組立順序生成方法において、組立品モデルから円筒穴、片円筒、円環リングを検出した結果の一例を示す図である。 図２の組立順序生成方法において、円筒穴等の径方向に光線を操作して検出した部品とその距離の出力の一例を示す図である。 図２の組立順序生成方法において、締結部品の中心から重心のベクトルの計算結果の一例を示す図である。 図２の組立順序生成方法において、締結部品の分解方向の軸方向の光線走査での障害部品の検出方法の説明における、（ａ）組立状態、（ｂ）締結部が外れた状態、（ｃ）締結部品が抜けた状態の一例を示す図である。 図２の組立順序生成方法において、締結部品の分解方向（軸方向）に光線を走査した結果の出力の一例を示す図である。 図８において、光線走査結果の結合優先関係リスト（ａ）と結合優先関係の有向グラフ（ｂ）の一例を説明する図である。 図２の組立順序生成方法において、３ＤＣＡＤ組立品モデルの一例を説明する図である。 図１１の組立品モデルの結合優先関係有向グラフの一例を説明する図である。 図１２に対して、同じ名称で同じ組付け方向の部品を集約した結合優先関係有向グラフの一例を説明する図である。 図１３において、締結部品（５０１〜５０３）を分解した状態の一例を示す図である。 図１３の結合優先関係有向グラフから生成した組立工程の一例を示す図である。 図１３に対して、組立工程の生成のための矢出入り数の算出の一例を示す図である。 図１６の矢の出入り数をもとに組立工程を導出した一例を示す図である。 図１７の導出した組立工程の一例を説明する図である。 図１７において、分解時に障害と検出した部品の順序を考慮した組立工程を導出した一例を示す図である。 図１９の導出した組立工程の一例を説明する図である。 図２の組立順序生成方法において、個別に定義した組立工程の決定ルールについての一例を説明する図である。 図２の組立順序生成方法において、アセンブリグラフの一例を示す図である。 図２３の組立順序生成方法において、分解順序、分解運動の導出と、組立順序、組立動作への変換の処理までの手順の一例を説明するフローチャートである。

以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

［実施の形態の概要］
まず、実施の形態の概要について説明する。本実施の形態の概要では、一例として、括弧内に実施の形態の対応する構成要素、符号等を付して説明する。

（１）本実施の形態の代表的な組立順序生成装置は、組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を、コンピュータを用いて生成する生成装置である。前記組立順序生成装置は、前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した前記組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する情報取得部（３ＤＣＡＤモデル情報取得部１１１）と、前記３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する部品種別分類部（部品種別分類部１１２）と、前記３ＤＣＡＤモデルから、指定した特徴形状を検出する特徴形状検出部（特徴形状検出部１１３）と、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状検出部で検出した特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品を検出する部品検出部（径方向・軸方向部品検出部１２１）と、前記部品検出部で検出した結果をもとに、結合優先関係として、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジとした有向グラフにて表現する有向グラフ生成部（有向グラフ生成部１２２）と、前記有向グラフ生成部の結合優先関係をもとに、分解単位および分解順序案を生成する分解順序案生成部（分解順序案生成部１２３）と、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の関係を表現するアセンブリグラフ生成部（アセンブリグラフ生成部１１４）と、前記分解順序案生成部で生成した分解単位および分解順序案、および前記アセンブリグラフ生成部のアセンブリグラフをもとに、分解可能な方向を生成して分解方向および分解順序を生成し、この生成した分解方向および分解順序の逆変換を行って組立順序および組立方向を導出する組立順序生成部（組立順序・方向・動作生成部１１５）と、を有する。

（２）本実施の形態の代表的な組立順序生成方法は、組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を、コンピュータを用いて生成する生成方法である。前記コンピュータによる処理ステップとして、前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した前記組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する情報取得ステップ（Ｓ１０）と、前記３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する部品種別分類ステップ（Ｓ２０）と、前記３ＤＣＡＤモデルから、指定した特徴形状を検出する特徴形状検出ステップ（Ｓ３０）と、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状検出ステップで検出した特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品を検出する部品検出ステップ（Ｓ４０、Ｓ５０）と、前記部品検出ステップで検出した結果をもとに、結合優先関係として、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジとした有向グラフにて表現する有向グラフ生成ステップ（Ｓ６０）と、前記有向グラフ生成ステップの結合優先関係をもとに、分解単位および分解順序案を生成する分解順序案生成ステップ（Ｓ７０）と、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の関係を表現するアセンブリグラフ生成ステップ（Ｓ８０、Ｓ９０）と、前記分解順序案生成ステップで生成した分解単位および分解順序案、および前記アセンブリグラフ生成ステップのアセンブリグラフをもとに、分解可能な方向を生成して分解方向および分解順序を生成し、この生成した分解方向および分解順序の逆変換を行って組立順序および組立方向を導出する組立順序生成ステップ（Ｓ１００）と、を有する。

以下、上述した実施の形態の概要に基づいた一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、一実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

［一実施の形態］
本実施の形態に係る組立順序生成装置および組立順序生成方法について、図１〜図２３を用いて説明する。

本実施の形態では、３ＤＣＡＤ装置（２００）において設計された製品の３ＤＣＡＤデータをもとに、部品種別の分類と特徴形状の検出と結合優先関係の生成および部品間の隣接関係のアセンブリグラフの生成を行い、組立順序、組付け方向、動作を生成する組立順序生成装置（１００）を例に説明する。

＜組立順序生成装置の構成＞
まず、本実施の形態に係る組立順序生成装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る組立順序生成装置１００の構成の一例を示す概略全体構成図である。

本実施の形態に係る組立順序生成装置１００は、コンピュータシステムを用いて構築され、制御部１１０と、記憶部１３０と、入力部１４０と、表示部１５０と、通信部１６０とより構成されている。この組立順序生成装置１００は、通信部１６０から、外部にある３ＤＣＡＤ装置２００とネットワーク２１０を介して接続されている。

制御部１１０は、３ＤＣＡＤデータをもとに部品種別の分類、特徴形状の検出、結合優先関係の生成、アセンブリグラフの生成、組立順序・方向・動作の生成およびその結果出力の処理などを実行する制御部である。記憶部１３０は、３ＤＣＡＤデータ、解析計算プログラム、計算条件、計算結果などを記憶する記憶部である。入力部１４０は、解析のために必要な設定情報の入力、メニューの選択指示、あるいはその他の指示等を入力する入力部である。表示部１５０は、評価対象モデルの表示、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部である。通信部１６０は、ネットワーク２１０を介して、外部にある３ＤＣＡＤ装置２００から３ＤＣＡＤデータを受信する通信部である。

この組立順序生成装置１００のハードウェア構成は、これに限定されるものではないが、例えば以下の通りである。制御部１１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）やＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）などの記憶装置を含んで構成される。記憶部１３０は、ハードディスク装置などの外部記憶装置により構成される。入力部１４０は、例えばキーボード、マウスなどを用いる。その他、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。表示部１５０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。さらに、表示部１５０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）を組立順序生成装置１００に接続してもよい。

なお、これらのハードウェア構成は、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。

組立順序生成装置１００の制御部１１０は、３ＤＣＡＤモデル情報取得部１１１と、部品種別分類部１１２と、特徴形状検出部１１３と、アセンブリグラフ生成部１１４と、組立順序・方向・動作生成部１１５と、結合優先関係生成部１２０との各機能部を含む。また、結合優先関係生成部１２０には、径方向・軸方向部品検出部１２１、有向グラフ生成部１２２、分解順序案生成部１２３が含まれる。

これらの制御部１１０に含まれる各機能部１１１〜１１５，１２０（１２１〜１２３）は、制御部１１０において、ＣＰＵにより記憶装置に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。すなわち、これらの各機能部は、ソフトウェアにより構築される機能である。

３ＤＣＡＤモデル情報取得部１１１は、３ＤＣＡＤモデルの情報を取得する機能部である。この３ＤＣＡＤモデル情報取得部１１１では、例えば、複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する処理などを行う。

部品種別分類部１１２は、部品種別を分類する機能部である。この部品種別分類部１１２では、例えば、３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する処理などを行う。

特徴形状検出部１１３は、特徴形状を検出する機能部である。この特徴形状検出部１１３では、例えば、３ＤＣＡＤモデルから、指定した特徴形状を検出する処理などを行う。

アセンブリグラフ生成部１１４は、アセンブリグラフを生成する機能部である。このアセンブリグラフ生成部１１４では、例えば、３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の関係を表現する処理などを行う。

組立順序・方向・動作生成部１１５は、組立順序、組付け方向、動作を生成する機能部である。この組立順序・方向・動作生成部１１５では、例えば、分解順序案生成部１２３で生成した分解単位および分解順序案、およびアセンブリグラフ生成部１１４のアセンブリグラフをもとに、分解可能な方向を生成して分解方向および分解順序を生成し、この生成した分解方向および分解順序の逆変換を行って組立順序および組立方向を導出する処理などを行う。

結合優先関係生成部１２０は、部品と部品の結合関係を導出し、結合優先関係を生成する機能部である。

径方向・軸方向部品検出部１２１は、特徴形状（円筒穴等）の径方向に存在する部品の検出および検出した部品の軸方向に存在する部品を検出する機能部である。この径方向・軸方向部品検出部１２１では、例えば、３ＤＣＡＤモデルにおいて、特徴形状検出部１１３で検出した特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品を検出する処理などを行う。

有向グラフ生成部１２２は、結合優先関係の有向グラフを生成する機能部である。この有向グラフ生成部１２２では、例えば、径方向・軸方向部品検出部１２１で検出した結果をもとに、結合優先関係として、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジとした有向グラフにて表現する処理などを行う。

分解順序案生成部１２３は、分解単位および分解順序案を生成する機能部である。この分解順序案生成部１２３では、例えば、有向グラフ生成部１２２の結合優先関係をもとに、分解単位および分解順序案を生成する処理などを行う。

これらの制御部１１０に含まれる各機能部１１１〜１１５，１２１〜１２３の詳細については、図２、図５〜図２３などを用いて後述する。

組立順序生成装置１００の記憶部１３０は、３ＤＣＡＤモデル情報１３１と、部品種別情報１３２と、解析計算プログラム・計算条件１３３と、分解順序条件・分解単位条件１３４と、結合優先関係有向グラフ１３５と、アセンブリグラフ１３６と、組立シーケンスデータ１３７との各記憶領域を備える。

３ＤＣＡＤモデル情報１３１は、３ＤＣＡＤ装置２００より入手した３ＤＣＡＤデータ（評価対象モデル：組立品）およびその情報より抽出した３ＤＣＡＤモデルの情報である。部品種別情報１３２は、部品種別の分類と特徴形状の検出処理のために参照する情報である。解析計算プログラム・計算条件１３３は、各機能部の解析計算プログラム、この解析計算の条件である。分解順序条件・分解単位条件１３４は、結合優先関係とは別に、部品種別や大きさ、配置位置などの並び順などで定義した分解順序の条件、分解単位の条件である。結合優先関係有向グラフ１３５は、３ＤＣＡＤモデルより部品種別および特徴形状に着目して解析した結合優先関係のグラフである。アセンブリグラフ１３６は、部品間隣接関係から生成したアセンブリのグラフである。組立シーケンスデータ１３７は、組立順序・方向・動作生成部１１５により生成された組立シーケンスのデータである。

＜組立順序生成方法の手順＞
次に、図１に示した組立順序生成装置１００における組立順序生成方法の手順について、図２を用いて、図３〜図２３を参照しながら説明する。図２は、本実施の形態に係る組立順序生成装置１００において、３ＤＣＡＤデータを基に組立順序および組立工程を生成し、組立シーケンス計算結果を出力する処理までの手順の一例を説明するフローチャートである。すなわち、図２では、組立順序生成装置１００が、３ＤＣＡＤ装置２００より入手した３ＤＣＡＤデータを基に結合優先関係の有向グラフの生成、アセンブリグラフの生成を行い、組立シーケンス計算結果を出力する処理までの手順を示す。

＜＜３ＤＣＡＤモデルの情報取得処理＞＞
図２のステップＳ１０の３ＤＣＡＤモデルの情報取得処理は、３ＤＣＡＤモデル情報取得部１１１で実行される。この３ＤＣＡＤモデルの情報取得処理では、３ＤＣＡＤ装置２００より入手した３ＤＣＡＤデータ（評価対象モデル：組立品）を読み込み、組立品の部品構成、各部品の配置、モデル名や寸法、部品中心位置や部品重心位置などの部品属性、部品間の隣接関係の情報を取得して、図３に示す形式の３ＤＣＡＤモデル情報１３１を作成して記憶部１３０に格納する。ここで、評価対象は、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、このファイルは、分類、項目を要素、属性の名称として定義したＸＭＬ形式で出力するとよい。

図３は、記憶部１３０に格納された３ＤＣＡＤモデル情報１３１のテーブルの一例を示す図である。この３ＤＣＡＤモデル情報１３１のテーブルは、分類、項目、例の各欄を有する。分類には、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などがあり、それぞれに各項目がある。なお、図３では、省略している項目もある。

分類の欄の部品属性や形状特徴とは、部品ＩＤ、階層番号、モデル名、部品図番、部品タイトル、部品の体積、表面積、材質、比重、質量、最大長、重心、バウンディングボックス（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、などが抽出される。

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り、そのデータ項目としては、親部品ＩＤ、子部品ＩＤ、サブアセンブリを示すフラグ、対象外を示すフラグ（３ＤＣＡＤモデル上では非表示や抑制を示す情報）がある。

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、アセンブリ拘束情報は、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、探索の結果、得られた隣接部品の面（平面、円筒面、円錐面など）の位置、姿勢の情報を作成する方式が挙げられる。

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て軸上の点を拘束面原点とする。

なお、図２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。

＜＜部品種別の分類処理＞＞
図２のステップＳ２０の部品種別の分類処理は、部品種別分類部１１２で実行される。この部品種別の分類処理では、記憶部１３０の部品種別情報１３２を読み込み、指定されたモデル名の条件（例：先頭文字が指定された文字列など）や指定された部品寸法（例：指定された寸法以下など）にて、ステップＳ１０で取得した３ＤＣＡＤモデル情報１３１に格納された各構成部品の部品種別を判定する。

図４は、記憶部１３０に格納された部品種別情報１３２のテーブルの一例を示す図であり、上記のステップＳ２０の判定で利用する。この部品種別情報１３２のテーブルは、部品種別のＩＤ、名称、３ＤＣＡＤモデルの部品属性の判定条件の各欄を有する。

部品種別情報１３２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、部品名のタイトル）と３ＤＣＡＤの形状特徴の判定条件の項目をもち、各行ごとの引き当て条件での部品種別名称、一致度を部品種別ＩＤで識別する構成とする。なお、図４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、部品名のタイトルは、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、部品名のタイトルなどの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、寸法条件の例のほか、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、数値での判定においては、等しい、以下、より大きいなどの範囲を示す条件とし、またこれら条件のＡＮＤおよびＯＲ条件にて設定可能とする。

＜＜特徴形状（円筒穴等）の検出処理＞＞
図２のステップＳ３０の特徴形状（円筒穴等）の検出処理は、特徴形状検出部１１３で実行される。この特徴形状（円筒穴等）の検出処理では、組立品モデルのすべての部品について、指定した特徴形状（円筒穴等）を検出する。ここで、特徴形状とは、円筒穴、角Ｒや長丸などの片円筒（閉じていない円筒）、円環リングなど、部品と部品の嵌め合い関係の中に存在する形状を指定する。

図５は、組立品モデルから円筒穴、片円筒、円環リングを検出した結果の一例を示す図である。この検出結果は、部品ＩＤ、形状ＩＤ、形状種類、中心点座標値、軸方向ベクトル、寸法属性の各欄を有する。

検出結果では、部品ＩＤごとに形状ＩＤをもち、この２種類のＩＤの組み合わせ識別キーでユニークな情報として出力する。形状種類には、円筒、片円筒、円環の種類を出力する。また、その形状の位置を示す中心点座標値、形状の姿勢を示す軸方向ベクトル、形状の大きさを示す寸法属性を出力する。ここで、中心点座標値は組立品モデルのワールド座標系での座標値（ｘ、ｙ、ｚ）、軸方向ベクトルはワールド座標系での単位ベクトル（ｚ１、ｚ２、ｚ３）、寸法属性は、Ｄ、Ｄ２、Ｌ、Ａの値からなり、Ｄは内径、Ｄ２は円環の場合の外径、Ｌは長さ、Ａは片円筒の場合の開き角度を出力する。

＜＜特徴形状（円筒穴等）の径方向に存在する部品の検出処理＞＞
図２のステップＳ４０の特徴形状（円筒穴等）の径方向に存在する部品の検出処理は、径方向・軸方向部品検出部１２１で実行される。この特徴形状（円筒穴等）の径方向に存在する部品の検出処理では、ステップＳ３０で検出した特徴形状、例えば図５に示した出力例の円筒、片円筒、円環の形状において、その中心から外形側径方向に３Ｄモデル上で光線を走査して、その光線がはじめに交差した面を検出する。その面情報として、部品ＩＤおよび面のＩＤ、その面までの距離を取得する。本処理は、３ＤＣＡＤのＡＰＩ（Application Programming Interface）の光線トレースやレイトレーシングというコマンドを利用するとよい。光線の発光開始点と方向を指定することで、交差した面情報とその面までの距離を取得することができる。

なお、この径方向とは、円筒形状の場合は通常２つの半円筒が組み合わさって１つの円筒を形づくっているので、その半円筒の円弧を均等に２つに分割する位置に向けた方向に走査する。また、片円筒の場合は、その円弧を均等に２つに分割する位置に向けた方向に走査する。円環の場合は、任意の径方向とする。なお、円環の場合の説明で省略しているが、円環の場合も閉じていない円環のケースもある。この場合は片円筒と同様に、その円弧を均等に２つに分割する位置に向けた方向に走査する。

図６は、円筒穴等の径方向に光線を操作して検出した部品とその距離の出力の一例を示す図である。この検出結果は、部品ＩＤ、形状ＩＤ、形状種類、光線開始点座標値、光線方向ベクトル、検出部品の各欄を有する。

この検出結果では、部品ＩＤ、形状ＩＤの組み合わせ識別キーでユニークとなる円筒等の形状ごとにその光線開始点座標（ｘ、ｙ、ｚ）から光線の方向ベクトル（ｚ１、ｚ２、ｚ３）に沿って走査した結果、検出した部品のＩＤとその距離（Distance）を正負の符号をつけて出力する。なお、図６では、正（＋）の符号を省略している。例えば、Ｎｏ．１、２の例では、図５に示した内径「９」の円筒穴の径方向の光線走査の結果、部品ＩＤ「１５」の部品を光線開始点から＋４ｍｍ、−４ｍｍの距離で検出している。Ｎｏ．９、１０の例では、図５に示した内径「３０」の円環リングの光線走査の結果、部品ＩＤ「１８」の部品を光線開始点から＋１４ｍｍ、−１４ｍｍの距離で検出している。

なお、３ＤＣＡＤモデル上では、穴に挿入する部品が穴形状よりも大きな軸でモデリングされ、穴と軸が干渉しているケースもある。例えば、雌ネジと雄ネジの場合、雌ネジは雌ネジ内径あるいは下穴径でモデリングされ、また、雄ネジはネジ部外形でモデリングされることが多い。この場合、円筒穴の径方向の光線走査において、雌ネジ内径までの範囲での処理では雄ネジ部分の面を検出することができない。一方、光線走査で組立品全体を覆う外包直方体の範囲内すべての結果を出力することも可能ではあるが、その結果から絞り込んで読む処理が冗長となる。そこで、径方向の光線走査の際、穴中心から径方向に走査し、穴形状の自分自身の内側面までではなく、自分自身の外側面までの情報を出力することとする。その際、光線の正負の方向で片側のみで検出した場合は、穴に無関係な部品と判定し、正負の方向で両方を検出した場合は、穴に関係がある部品と判定する。

また、図６では、円筒穴等の中心を光線開始点とした例を示したが、円筒穴の軸方向の両側にシフトして端部の中心から光線を走査することで関連部品を検出してもよい。ただし、光線走査本数と組立品を構成する部品点数が多くなると計算処理時間が増大するため、光線走査本数は少ないほどよい。そこで、図５に示した、検出した形状の寸法属性値の長さＬにて軸方向長さを把握し、予め設定した閾値との比較にて、閾値以上の長さの場合には両端面側の光線走査を追加する処理を加える。

＜＜検出した部品の軸方向に存在する部品の検出処理＞＞
図２のステップＳ５０の検出した部品の軸方向に存在する部品の検出処理は、径方向・軸方向部品検出部１２１で実行される。この検出した部品の軸方向に存在する部品の検出処理では、ステップＳ４０の特徴形状（円筒穴等）の径方向に存在する部品の検出処理にて得られた穴との関係部品（以下、締結部品と呼ぶ）において、その締結部品の軸方向に存在する部品を検出する。ここで、標準的な締結部品のボルトやトメネジなどやＥリング、Ｃリングなどは組付け方向がその形状から定義できる。例えば、ネジ部品はネジ頭側からネジ先端に向けた方向が組付け方向となる。そこで、図２のステップＳ２０の部品種別の分類処理にて、それぞれの部品形状ごとに定義した組付け方向を認識することができる。

また、このように部品種別ごとに予め組付け方向を定義しない場合でも、標準的な締結部品はその形状から組付け方向を導出することができる。ネジ部品はネジ頭からネジ先端への方向、Ｅリング、Ｃリングは開放していない側から開放している側への方向が組付け方向となるため、３ＤＣＡＤの部品形状から、部品中心から部品重心への方向がその部品の分解方向であると導出することができる。一般に、ステップＳ４０で検出した穴に関係のある部品はネジ部品であることが多く、その分解方向は上記方法にて導出する。

図７は、締結部品の中心から重心のベクトルの計算結果の一例を示す図である。具体的には、穴付きボルトと穴付きトメネジの部品中心から部品重心の計算結果を示す。標準的なネジ部品等においては、３ＤＣＡＤの形状から分解方向が正しく導出できる。

このように導出した締結部品の分解方向（軸方向）において、障害となる部品を検出するため、径方向での部品検出処理と同様に、光線を走査して面を検出する。このとき、部品の中心軸上で光線を走査するほか、部品の中心軸と平行に外形側端部にシフトした方向でも光線を走査する。例えば、図７に示した穴付きボルトの場合、中心軸のみの光線走査では障害となる部品が見つからなくても、ネジ頭部で障害となる部品を検出するケースもある。

図８は、締結部品の分解方向の軸方向の光線走査での障害部品の検出方法の説明における、（ａ）組立状態、（ｂ）締結部が外れた状態、（ｃ）締結部品が抜けた状態の一例を示す図である。

光線走査は、３ＤＣＡＤの組立モデルにおいて行うため、図８（ａ）の組立状態での処理となる。この結果、図２のステップＳ３０にて円筒穴を検出し、ステップＳ４０にて部品６０１の円筒穴、部品６０２の円筒穴、部品６０３の円筒穴の径方向の光線走査にて、締結部品５００を検出する。そこで、ステップＳ５０にて締結部品５００の分解方向（軸方向）に光線を走査し、図８の部品７０１、７０２、７０３の光線開始点側の近接面までの距離を出力する。それぞれｄ１、ｄ２、ｄ３の距離とする。なお、図８の締結部品５００から伸びた矢印は説明上、矢先を別々の位置に図示しているが、締結部品の中心軸や部品の外形側の点など指定した点を光線開始点とする。

ここで、光線走査で得られた距離は、径方向と同様に符号を持った値として出力し、分解方向を正とする。また、そのときの距離の計算においては、図８の矢印で示したように締結部品の光軸上の最大端点とし、分解する際に障害となる部品の近接面までの距離を出力する。なお、部品中心や部品重心、外包直方体（バウンディングボックス）の頂点座標などは、図３に示したように、図２のステップＳ１０の処理で取得済みであり、光線開始点を部品中心として、距離を導出し、その後で分解方向で障害となる部品までの距離を計算してもよい。

図９は、締結部品の分解方向（軸方向）に光線を走査した結果の出力の一例を示す図である。この締結部品の分解方向の軸方向での光線走査結果は、部品ＩＤ、部品種別、光線区別、光線開始点座標値、光線方向ベクトル、検出部品の各欄を有する。この光線走査結果では、光線走査を行う締結部品の部品ＩＤ、部品種別、光線区分として締結部品の中心側か外側かの区分、光線開始点座標値、光線方向を示す単位ベクトル、その光線走査で検出した部品の部品ＩＤと距離（符号付）を出力する。

図８（ｂ）に締結部の雌ネジ長さ分が外れた状態の図、図８（ｃ）に締結部品が抜けた状態の図を示した。このように、各円筒穴から抜けるまでの分解距離は、前述した径方向の光線走査において、光線の開始点座標と部品ＩＤから把握することができる。この図８（ｂ）締結部が外れた状態（締結部品５０１）、図８（ｃ）締結部品５０２が抜けた状態、の各状態において障害となる部品ＩＤとその距離を、図８（ａ）の組立状態の光線走査にて導出する。

また、図８には示していないが、締結部品の組付けのための工具や手の作業領域を考慮した状態までの障害となる部品についても同様に検出を行う。

なお、上記において、それぞれの各状態での検出を説明したが、処理としては、光線開始点から検出した面までの距離を出力し、その距離と締結部品の各円筒穴の中心および端部との座標値から各状態の区分を行う。

＜＜結合優先関係の有向グラフの生成処理＞＞
図２のステップＳ６０の結合優先関係の有向グラフの生成処理は、有向グラフ生成部１２２で実行される。この結合優先関係の有向グラフの生成処理では、ステップＳ４０、ステップＳ５０で得た光線走査の結果をもとに、その関係をグラフ表現する。ここでのグラフとは、部品ＩＤをノード（節）、部品と部品の結合優先関係を有向エッジ（向きのある辺）として表現するものである。

図１０は、光線走査結果の結合優先関係リスト（ａ）と結合優先関係の有向グラフ（ｂ）の一例を説明する図である。図１０では、図８（ａ）の組立状態の光線走査結果から得た結合優先関係をもとにグラフ表現して描画した例を示す。ここでは、図８の説明番号を部品ＩＤとする。

図１０に示したように、径方向および軸方向の光線走査結果の結合優先関係リスト（ａ）から、その結合優先関係を有向グラフ（ｂ）で表現する。具体的には、図８（ａ）で示したように、部品ＩＤの６０１、６０２、６０３の各円筒穴の径方向の光線走査結果から部品ＩＤの５００の締結部品を検出し、その各円筒穴の光線開始点を把握し、その各座標値を締結部品の分解方向の軸に射影することで、締結部品に対する円筒穴の並び順を導出することができる。その結果、締結部品５００について、嵌め合い関係のある部品は部品ＩＤで６０１→６０２→６０３の並び順とわかる。また、締結部品の分解方向の光線走査結果から、図８に示したように各状態で障害となる部品ＩＤとその距離を把握することができる。例えば、近い順にｂ、ｃ、ｄと区分けをつけた場合、軸方向の光線走査の結果、締結部品５００を分解する際に障害となる部品は部品ＩＤで７０１（障害ｂ）、７０２（障害ｃ）、７０３（障害ｄ）と把握できる。

この図１０（ａ）の結合優先関係リストをもとに、グラフ描画した例が図１０（ｂ）となる。部品ＩＤをノードとし、部品間の結合優先関係を有向エッジで表しており、図１０（ｂ）では径方向の光線走査結果を実線で、軸方向の光線走査結果を破線や点線、一点鎖線で示した。これにより、締結部品５００を分解することで６０１、６０２、６０３の部品が分解されること、また、締結部品５００を分解するには７０１、７０２、７０３の部品が障害となるケースであることが把握できる。

＜＜分解単位および分解順序案、組立工程の生成処理（１）＞＞
図２のステップＳ７０の分解単位および分解順序案の生成処理は、分解順序案生成部１２３で実行される。この分解単位および分解順序案の生成処理では、結合優先関係をもとに分解単位および分解順序案を導出する。

図１１に示した３ＤＣＡＤ組立品モデルの例を用いて説明する。図１１は、３ＤＣＡＤ組立品モデルの一例を説明する図である。ここで、図１１に示した番号を部品ＩＤとして以下に説明する。図１１の組立品モデルは、部品８０１に部品８０３が接触しており、また、ネジ５０７、５０８で−Ｚ軸方向に締結されている。また、その部品８０３には、上面に部品８０５、側面に部品８０４が接触しており、それぞれネジ５０４、５０５で−Ｚ軸方向に、ネジ５０６で−Ｙ軸方向に締結されている。また、部品８０２は部品８０１と接触しており、片側をネジ５０１、もう一方をネジ５０２、５０３で−Ｚ軸方向で締結されている構造である。

図１１の組立品モデルをステップＳ６０までの処理で解析した結果の結合優先関係有向グラフを、図１０で示したものと同様に描いた結果を図１２に示す。図１２は、図１１の組立品モデルの結合優先関係有向グラフの一例を説明する図である。締結部品５０１は部品８０２→８０１の結合関係、締結部品５０２および５０３は部品８０２→８０１の結合関係、締結部品５０４、５０５は部品８０５→８０３の結合関係、締結部品５０６は部品８０４→８０３の結合関係、締結部品５０７、５０８は部品８０３→８０１の結合関係であり、図１２に描画した。また、締結部品５０６は障害区分ｂの距離で部品８０２が障害となっており、締結部品５０４、５０５は障害区分ｃの距離で部品８０２が障害となっており、図１２に描画した。

ここで、同じ３ＤＣＡＤモデル上のモデル名称と同じ名称の部品でかつ同じ面に対して同じ方向で組付ける部品で、さらに被組付け部品の組み合わせが同じものについて、集約を行うことでグラフのノードを縮小することとする。その結果を図１３に示す。このとき、障害区分も同じものを集約対象とする。図１３は、図１２に対して、同じ名称で同じ組付け方向の部品を集約した結合優先関係有向グラフの一例を説明する図である。この集約結果の図１３は、図１２のグラフに対し、ノードおよびエッジが削減され計算処理が容易となる。この図１３から、分解順序を導出する。基本的には、分解順序は矢が刺さっていない部品から外すこととする。矢とは、部品ノード間を接続する有向エッジであり、ノードに対して刺さっている矢をインナーエッジ、出ている矢をアウターエッジとして説明する。図１３の例では、インナーエッジがないノードは締結部品５０１、（５０２、５０３）、（５０７、５０８）となる。

このとき、どちらから分解するかは、図１の分解順序条件・分解単位条件１３４の分解順序条件において、例えば「上方向に配置された部品を優先する」、「上方向の分解動作を優先する」といった分解順序を決定するための条件ルールを予め定義しておき、結合優先関係だけでは判断できない場合は、その分解順序条件に基づいて順序を決定する。例えば、５０１と（５０２、５０３）を先に分解した場合、その結合関係は解かれることとなり、図１４の状態となる。図１４は、図１３において、締結部品５０１〜５０３を分解した状態の一例を示す図である。図１４では、分解した部品ノードおよびそのエッジを薄い点線で示した。次に、その分解した締結部品と結合関係にある部品８０２、８０１の順で分解可否の判定を行う。なお、締結部品の分解方向は光線の解析処理の際に導出済みであり、その方向を分解方向とする。このとき、インナーエッジがある部品はその前に分解する部品が存在することを示す。インナーエッジがない部品８０２は分解可能、インナーエッジがある部品８０１は分解不可と判定できる。

次に、部品８０２を分解した結果、障害区分ｂ、ｃで把握していた締結部品５０６および締結部品（５０４、５０５）が分解可能となる。上記同様に、インナーエッジのない複数の分解候補のうち、どの部品から分解するかは図１の分解順序条件・分解単位条件１３４の分解順序条件に基づいて順序を決定する。この条件から、次に締結部品（５０４、５０５）を分解する。その結果、部品８０５、８０３の結合関係が解かれるので、同様に順次、分解順序を判定し分解順序案を決定する。

図１５は、図１３の結合優先関係有向グラフから生成した組立工程の一例を示す図である。図１５では、前記方式で生成した結合優先関係に基づき、導出した分解順序案に沿って、結合優先関係有向グラフを並び替えた結果とそのグラフに沿って、組立品モデルの分解順序ごとの分解イメージを描いた説明図を示す。図１５から、結合優先関係に基づく分解順序の導出にて分解順序を正しく計算できていることがわかる。

＜＜分解単位および分解順序案、組立工程の生成処理（２）＞＞
以上では、図１２の結合優先関係に基づき、インナーエッジがない部品ノードを選択する順で分解順序を導出する方法の基本（第１の実施例）を説明したが、部品数が多い場合は複数の作業工程を階層的に区切ることが必要である。図１６〜図１８を用いて、第２の実施例として、組立工程の導出方法について説明する。

図１６は、図１３に対して、組立工程の生成のための矢出入り数の算出の一例を示す図である。図１６では、図１３の集約した結果の図に対し、部品ノードごとに矢の出入り数、すなわちインナーエッジとアウターエッジの差を計算し、その結果を各ノードに四角枠内の数値で示したものである。なお、この図１６において、矢の出入り数の計算には径方向の結合関係のみを利用した。この矢の出入り数が負の値の部品ノードは早く分解すべき部品、正の値の部品ノードは締結される部品が多い部品であり、ベース部品となる部品と判定できる。この結果とインナーエッジの有無の判定から部品ノードをソートすることでも、図１５と同様の分解順序を導出することができる。

また、図１６に示した矢の出入り数から正の部品ノードに着目することで、部組案、すなわち組立工程を導出する方法を説明する。図１６で、正の値となった部品８０３、８０１は複数の部品が結合された矢先の部品であり、すなわちベース部品と判定することができる。そこで、部品８０３をベースとした部組、部品８０１をベースとした部組を接続している有向エッジ（５０７、５０８）が総組み作業であると捉え、それらベース部品までの各エッジで接続された部品関係から工程を区切った。その結果を図１７の矩形で示す。

図１７は、図１６の矢の出入り数をもとに組立工程を導出した一例を示す図である。図１７のように、この組立品では大きく３つの矩形で示した組立工程（ＳＴＥＰ）からなり、それぞれの矩形で示した纏まりごとの結合優先関係（矢の方向）から分解順序にソートして番号を付けると、図１７に示したＳＴＥＰ−１、ＳＴＥＰ−２、ＳＴＥＰ−３の順序となる。その結果の分解順序フローを図１８に示す。

図１８は、図１７の導出した組立工程の一例を説明する図である。図１８に示したように、「部品８０１をベースとした部組と部品８０３をベースとした部組を締結部品５０７、５０８で組み立てる」という総組みの順序と、そのベース部品８０３までの部組、ベース部品８０１までの部組の結合関係を吹き出し内の結合優先関係でそれぞれ表現しており、部組作業を含む組立工程を導出できる。

＜＜分解単位および分解順序案、組立工程の生成処理（３）＞＞
上記の図１６〜図１８による方式では、図１６に示した軸方向の光線走査から得られた結合関係を考慮できていない。次に、図１９、図２０を用いて、第３の実施例として、分解方向で障害となる部品の順序も考慮した組立工程の生成を説明する。

図１７において、ＳＴＥＰ−３の中の部品８０２は、締結部品５０６を分解する際に区分ｂで障害となっており、また、締結部品５０４、５０５を分解する際に区分ｃで障害となっている。そのため、部組８０１をベースとした部組に他の部品の分解に障害となる部品を含めることはできない。そこで、図１７の組立工程案において、障害となる部品として検出された部品ノード、すなわち破線のアウターエッジがある部品は、そのアウターエッジ側で工程を区切る処理を加える。その結果が図１９となる。

図１９は、図１７において、分解時に障害と検出した部品の順序を考慮した組立工程を導出した一例を示す図である。図１９では、図１７のＳＴＥＰ−３において、障害部品として検出した部品８０２の破線アウターエッジ側で工程を区切り、部品８０１（ＳＴＥＰ−４）と別工程とした結果を示した。この区切りなおした工程枠をもとに、その工程間で結合優先関係をもとに順序を再番した。その結果をもとに生成した組立工程を図２０に示す。

図２０は、図１９の導出した組立工程の一例を説明する図である。図２０に示したように、「部品８０２は締結部品５０４、５０５および５０６の分解方向で障害となっているため、先に分解する」という順序をもとに組立工程が導出できる。

＜＜個別定義の分解単位、分解順序の読み込み処理＞＞
図２のステップＳ８０の個別定義の分解単位、分解順序の読み込み処理は、分解順序案生成部１２３で実行される。この個別定義の分解単位、分解順序の読み込み処理では、光線走査によって得た結合優先関係では判定できないケースを予め定義しておき、そのルールにも従って分解単位、分解順序を導出するものである。例えば、Ｏリングは、そのリング形状に接触あるいは干渉している溝形状を含む部品との関係を光線走査にて捉えるが、Ｏリングを他の円筒形状と同様には計算せず、「Ｏリング溝形状を含む部品を組付けた直後にＯリングを組付ける」というルールにて順序を導出する。

図２１は、個別に定義した組立工程の決定ルールについての一例を説明する図である。図２１では、軸部品７０２にＯリング６０１、６０２を２つ付け、中空部品７０１に挿入組付けする組立品の例を示す。なお、この図２１では、Ｏリング６０１、６０２が組付いた軸部品７０２を中空部品７０１から上方へ抜いた分解状態を示した。この場合、図５に示したように、円環リングからの光線トレースおよび円筒穴からの光線トレースにて、軸部品７０２がＯリング６０１、６０２に嵌め合い関係にあり、また、中空部品７０１の円筒穴に挿入された組立品であることが検出され、結合優先関係は図２１の右図のようになる。このとき、図２のステップＳ２０の部品種別の分類から部品６０１と６０２はＯリングと判定し、また、図２のステップＳ８０にて上述の個別定義のルールにて、Ｏリングと軸部品を先に組付ける順序とする。

その他の個別定義のルールとしては、例えば、部品種別のナットでは「ナットで締結するネジ部を含む部品のナット端部と反対側の部品の締結完了後にナットを組み付ける」というルールにて順序を導出する。このように、部品種別と光線トレースから検出した結合関係をもとに、予め定義したルールのもとでの例外処理を行う。

＜＜アセンブリグラフの生成処理＞＞
図２のステップＳ９０のアセンブリグラフの生成処理は、アセンブリグラフ生成部１１４で実行される。このアセンブリグラフの生成処理では、ステップＳ１０で取得した３ＤＣＡＤモデル情報の部品間の隣接関係情報から、部品をノード（節）、隣接関係をエッジ（辺）としたグラフにて、部品間の関係を表現するデータを作成する。

図２２は、アセンブリグラフの一例を示す図である。図２２では、図１１に示した３ＤＣＡＤ組立品モデルに対し、部品間隣接関係から生成したアセンブリグラフの例である。部品をノード、部品間の隣接関係をエッジとしたグラフ表現であり、隣接関係の種類ごと（隣接方向や隣接面の種類ごと）にそれぞれエッジを生成している。また、大きく平面拘束（面合致）と円筒拘束（同軸）を区別しており、図２２のエッジ上には平面拘束をＰ、円筒拘束をＣで示した。また、図１７では説明を省略したが、前記の結合優先関係有向グラフと同様に、同じ名称のモデル名で組付け方向が同じで隣接関係が同じ（隣接方向や隣接面が同じ）場合は、複数の部品であっても一つのノードとして示すとよい。作成したアセンブリグラフは、記憶部１３０にアセンブリグラフ１３６として記憶する。

＜＜組立順序・方向・動作の生成処理＞＞
図２のステップＳ１００の組立順序・方向・動作の生成処理は、組立順序・方向・動作生成部１１５で実行される。この組立順序・方向・動作の生成処理では、ステップＳ７０で生成した分解単位および分解順序案、ステップＳ９０で生成したアセンブリグラフ１３６をもとに分解可能な方向を生成し、分解方向および分解順序を生成することで、その逆変換を行い、組立順序、組立方向を導出する。例えば、特許文献「特開２０１２−１４５６９号公報」に開示される組立シーケンス生成方法により、ステップＳ９０で生成したアセンブリグラフ１３６をもとに分解可能な方向を生成し、分解方向および分解順序を生成することで、その逆変換を行い、組立順序、組立方向を導出する。

図２３は、分解順序、分解運動の導出と、組立順序、組立動作への変換の処理までの手順の一例を説明するフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１で、アセンブリグラフ１３６をもとに、部品の分解順序案を生成する。次に、ステップＳ１０２で、ステップＳ１０１で生成した分解順序の順番ｉを初期化する。そして、ステップＳ１０３で、順番ｉが分解順序の最終順番に達したか否かを判断し、達していないと判断した場合（Ｎｏの場合）、ステップＳ１０４で、分解順序ｉの対象部品ｐ（ｉ）について、分解運動ベクトル集合Ｖ（ｉ）を算出する。

次に、ステップＳ１０５で、分解運動が生成されたか否かを判定する（Ｖ（ｉ）＝φ）。近接部品との干渉で分解運動が生成されない場合（Ｙｅｓの場合）、ステップＳ１０６で、対象部品ｐ（ｉ）の分解順をｉ＋１番目の部品ｐ（ｉ＋１）と交換、すなわち部品ｐ（ｉ）の順序をｉ＋１に先送りして、ステップＳ１０３に戻る。分解運動が生成された場合（Ｎｏの場合）は、ステップＳ１０７により次の順序であるｉ＋１に処理を進めて、ステップＳ１０３に戻る。

次に、ステップＳ１０３において、分解順序の最終順番まで分解運動生成を終了したと判断された場合（Ｙｅｓの場合）、ステップＳ１０８に進んで、分解順序を逆順にして組立順序として格納する。次に、ステップＳ１０９により、組立順序の全ての順番ｉについて、分解運動Ｖ（ｉ）のベクトル符号を反転して組立運動Ｕ（ｉ）のベクトル集合として格納する。このように、組立順序・組立運動（組立方向・組立動作）のデータは、記憶部１３０に組立シーケンスデータ１３７として格納される。

以上のように、組立順序・方向・動作の生成処理では、３ＤＣＡＤの組立品モデルから分解順序・分解方向を生成し、分解順序を逆順に、分解運動ベクトルの符号を反転することにより組立順序・組立方向を生成する。このときの分解順序の初期案および分解単位は、前述の結合優先関係から得た結果を用いる。

ここで、組立順序の生成においても、複数案が導出される場合もある。そこで、それらについても上述の全ての処理を行う。このようにして導出した組立シーケンスデータ１３７の結果を、図２のステップＳ１１０の組立シーケンス計算結果出力処理にて出力する。このとき、計算過程で利用した３ＤＣＡＤモデル情報１３１および生成した結合優先関係有向グラフ１３５およびアセンブリグラフ１３６も合わせて出力するとよい。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本実施の形態に係る組立順序生成装置１００および組立順序生成方法によれば、３次元の組立品モデルである３ＤＣＡＤモデルをもとに、分解途中の状態ではない完成品の状態において、部品間の結合優先関係を自動算出し、その関係図をもとに組立順序案を導出し、その組立順序案に基づき作業性評価を行うことで、設計段階での組立順序を自動計算することができる。すなわち、設計段階の３次元の組立品モデルを利用して、組立単位、組立順序、組付け方向を自動的に導出することが可能となり、この結果をもとに設計段階での組立性評価の検証時間の短縮、設計戻りの削減の効果が得られる。より詳細には、以下のような効果を得ることができる。

（１）組立順序生成装置１００は、３ＤＣＡＤモデル情報取得部１１１、部品種別分類部１１２、特徴形状検出部１１３、径方向・軸方向部品検出部１２１、有向グラフ生成部１２２、分解順序案生成部１２３、アセンブリグラフ生成部１１４、組立順序・方向・動作生成部１１５を有する。

これにより、３ＤＣＡＤモデル情報取得部１１１では、複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する。また、部品種別分類部１１２では、３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する。また、特徴形状検出部１１３では、３ＤＣＡＤモデルから、指定した特徴形状を検出する。

そして、径方向・軸方向部品検出部１２１では、３ＤＣＡＤモデルにおいて、特徴形状検出部１１３で検出した特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品を検出する。さらに、有向グラフ生成部１２２では、径方向・軸方向部品検出部１２１で検出した結果をもとに、結合優先関係として、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジとした有向グラフにて表現する。さらに、分解順序案生成部１２３では、有向グラフ生成部１２２の結合優先関係をもとに、分解単位および分解順序案を生成する。また、アセンブリグラフ生成部１１４では、３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の関係を表現する。

そして、組立順序・方向・動作生成部１１５では、分解順序案生成部１２３で生成した分解単位および分解順序案、およびアセンブリグラフ生成部１１４のアセンブリグラフをもとに、分解可能な方向を生成して分解方向および分解順序を生成し、この生成した分解方向および分解順序の逆変換を行って組立順序および組立方向を導出することができる。

（２）有向グラフ生成部１２２では、３ＤＣＡＤモデルにおいて、特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品の検出結果から、軸となる部品に対して結合している部品との関係について、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジで表現した結合優先関係の有向グラフを生成することができる。

（３）分解順序案生成部１２３では、有向グラフ生成部１２２で生成した有向グラフにおいて、各部品ノードのアウターエッジとインナーエッジの出入り数を算出し、この算出した値が正となる部品ノードをベース部品候補とし、このベース部品候補を接続するエッジと、ベース部品候補までを接続しているエッジをそれぞれ別工程に区分けし、この区分けして纏めた工程ごとの有向エッジの繋がりをもとに優先関係を導出することができる。この方法は、部品数が多く、複数の作業工程を階層的に区切ることが必要である場合に有効である。

（４）分解順序案生成部１２３では、締結部品の分解方向に存在する部品の検出結果から、この締結部品の分解方向に存在して障害と検出した部品ノードは、この部品ノードのアウターエッジにて工程を区切ることができる。この方法は、分解方向で障害となる部品の順序も考慮した組立工程を生成する場合に有効である。

（５）分解順序案生成部１２３では、特定の部品種別については予め定義したルールをもとに工程を定義することができる。この方法は、光線走査によって得た結合優先関係では判定できないケースがある場合に有効であり、この場合でも、予め定義したルールにも従って分解単位、分解順序を導出することができる。

＜実施の形態の限定例＞
本実施の形態において、特徴形状を円筒穴に限定した組立順序生成装置および組立順序生成方法は、以下のような特徴を有する。

（１１）本実施の形態の限定例の組立順序生成装置は、組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を、コンピュータを用いて生成する生成装置である。前記組立順序生成装置は、前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した前記組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する情報取得部と、前記３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する部品種別分類部と、前記３ＤＣＡＤモデルから円筒穴を検出する特徴形状検出部と、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状検出部で検出した円筒穴に存在する部品とその距離を検出する部品検出部と、前記円筒穴と前記円筒穴内の部品の関係から部品間の結合優先関係を有向グラフで表現する有向グラフ生成部と、前記円筒穴に存在する部品の部品種別と部品形状から分解方向を予測してその分解方向に存在する部品とその距離を検出する分解順序案生成部と、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の隣接関係を表現するアセンブリグラフ生成部と、前記結合優先関係の有向グラフをもとに分解する単位と分解順序を生成し、前記アセンブリグラフをもとにその分解順序での分解可能な方向を生成し、これら生成した分解単位、分解順序および分解方向をもとにその逆変換を行い組立順序、組立方向を導出する組立順序生成部と、を有する。

（１２）本実施の形態の限定例の組立順序生成方法は、組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を、コンピュータを用いて生成する生成方法である。前記コンピュータによる処理ステップとして、前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した前記組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する情報取得ステップと、前記３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する部品種別分類ステップと、前記３ＤＣＡＤモデルから円筒穴を検出する特徴形状検出ステップと、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状検出ステップで検出した円筒穴に存在する部品とその距離を検出する部品検出ステップと、前記円筒穴と前記円筒穴内の部品の関係から部品間の結合優先関係を有向グラフで表現する有向グラフ生成ステップと、前記円筒穴に存在する部品の部品種別と部品形状から分解方向を予測してその分解方向に存在する部品とその距離を検出する分解順序案生成ステップと、を有する。さらに、前記３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の隣接関係を表現するアセンブリグラフ生成ステップと、前記結合優先関係の有向グラフをもとに分解する単位と分解順序を生成し、前記アセンブリグラフをもとにその分解順序での分解可能な方向を生成し、これら生成した分解単位、分解順序および分解方向をもとにその逆変換を行い組立順序、組立方向を導出する組立順序生成ステップと、を有する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれ、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記した実施の形態は、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、各実施の形態、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。

１００ 組立順序生成装置
１１０ 制御部
１１１ ３ＤＣＡＤモデル情報取得部
１１２ 部品種別分類部
１１３ 特徴形状検出部
１１４ アセンブリグラフ生成部
１１５ 組立順序・方向・動作生成部
１２０ 結合優先関係生成部
１２１ 径方向・軸方向部品検出部
１２２ 有向グラフ生成部
１２３ 分解順序案生成部
１３０ 記憶部
１３１ ３ＤＣＡＤモデル情報
１３２ 部品種別情報
１３３ 解析計算プログラム・計算条件
１３４ 分解順序条件・分解単位条件
１３５ 結合優先関係有向グラフ
１３６ アセンブリグラフ
１３７ 組立シーケンスデータ
１４０ 入力部
１５０ 表示部
１６０ 通信部
２００ ３ＤＣＡＤ装置
２１０ ネットワーク

Claims (10)

1. 組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を、コンピュータを用いて生成する生成装置であって、
   前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した前記組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する情報取得部と、
   前記３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する部品種別分類部と、
   前記３ＤＣＡＤモデルから、指定した特徴形状を検出する特徴形状検出部と、
   前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状検出部で検出した特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品を検出する部品検出部と、
   前記部品検出部で検出した結果をもとに、結合優先関係として、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジとした有向グラフにて表現する有向グラフ生成部と、
   前記有向グラフ生成部の結合優先関係をもとに、分解単位および分解順序案を生成する分解順序案生成部と、
   前記３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の関係を表現するアセンブリグラフ生成部と、
   前記分解順序案生成部で生成した分解単位および分解順序案、および前記アセンブリグラフ生成部のアセンブリグラフをもとに、分解可能な方向を生成して分解方向および分解順序を生成し、この生成した分解方向および分解順序の逆変換を行って組立順序および組立方向を導出する組立順序生成部と、を有する、組立順序生成装置。
2. 請求項１に記載の組立順序生成装置において、
   前記有向グラフ生成部では、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品の検出結果から、軸となる部品に対して結合している部品との関係について、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジで表現した結合優先関係の有向グラフを生成する、組立順序生成装置。
3. 請求項２に記載の組立順序生成装置において、
   前記有向グラフ生成部では、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品の検出結果から、軸となる部品に対して結合している部品との関係について、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジで表現した結合優先関係の有向グラフを生成し、
   前記分解順序案生成部では、前記有向グラフ生成部で生成した有向グラフにおいて、各部品ノードのアウターエッジとインナーエッジの出入り数を算出し、この算出した値が正となる部品ノードをベース部品候補とし、このベース部品候補を接続するエッジと、ベース部品候補までを接続しているエッジをそれぞれ別工程に区分けし、この区分けして纏めた工程ごとの有向エッジの繋がりをもとに優先関係を導出する、組立順序生成装置。
4. 請求項３に記載の組立順序生成装置において、
   前記分解順序案生成部では、締結部品の分解方向に存在する部品の検出結果から、この締結部品の分解方向に存在して障害と検出した部品ノードは、この部品ノードのアウターエッジにて工程を区切る、組立順序生成装置。
5. 請求項３に記載の組立順序生成装置において、
   前記分解順序案生成部では、特定の部品種別については予め定義したルールをもとに工程を定義する、組立順序生成装置。
6. 組立品を構成する複数の部品を組み立てる組立順序の情報を、コンピュータを用いて生成する生成方法であって、
   前記コンピュータによる処理ステップとして、
   前記複数の部品のそれぞれの部品属性と部品配置と他の部品との隣接関係の情報を、ＣＡＤから取得した前記組立品の３ＤＣＡＤモデルから抽出する情報取得ステップと、
   前記３ＤＣＡＤモデルの情報から部品種別を分類する部品種別分類ステップと、
   前記３ＤＣＡＤモデルから、指定した特徴形状を検出する特徴形状検出ステップと、
   前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状検出ステップで検出した特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品を検出する部品検出ステップと、
   前記部品検出ステップで検出した結果をもとに、結合優先関係として、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジとした有向グラフにて表現する有向グラフ生成ステップと、
   前記有向グラフ生成ステップの結合優先関係をもとに、分解単位および分解順序案を生成する分解順序案生成ステップと、
   前記３ＤＣＡＤモデルの部品間の隣接関係の情報から、部品をノード、隣接関係をエッジとしたアセンブリグラフにて、部品間の関係を表現するアセンブリグラフ生成ステップと、
   前記分解順序案生成ステップで生成した分解単位および分解順序案、および前記アセンブリグラフ生成ステップのアセンブリグラフをもとに、分解可能な方向を生成して分解方向および分解順序を生成し、この生成した分解方向および分解順序の逆変換を行って組立順序および組立方向を導出する組立順序生成ステップと、を有する、組立順序生成方法。
7. 請求項６に記載の組立順序生成方法において、
   前記有向グラフ生成ステップでは、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品の検出結果から、軸となる部品に対して結合している部品との関係について、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジで表現した結合優先関係の有向グラフを生成する、組立順序生成方法。
8. 請求項７に記載の組立順序生成方法において、
   前記有向グラフ生成ステップでは、前記３ＤＣＡＤモデルにおいて、前記特徴形状の径方向に存在する部品、およびこの部品の軸方向に存在する部品の検出結果から、軸となる部品に対して結合している部品との関係について、部品をノード、部品間の結合優先関係を有向エッジで表現した結合優先関係の有向グラフを生成し、
   前記分解順序案生成ステップでは、前記有向グラフ生成ステップで生成した有向グラフにおいて、各部品ノードのアウターエッジとインナーエッジの出入り数を算出し、この算出した値が正となる部品ノードをベース部品候補とし、このベース部品候補を接続するエッジと、ベース部品候補までを接続しているエッジをそれぞれ別工程に区分けし、この区分けして纏めた工程ごとの有向エッジの繋がりをもとに優先関係を導出する、組立順序生成方法。
9. 請求項８に記載の組立順序生成方法において、
   前記分解順序案生成ステップでは、締結部品の分解方向に存在する部品の検出結果から、この締結部品の分解方向に存在して障害と検出した部品ノードは、この部品ノードのアウターエッジにて工程を区切る、組立順序生成方法。
10. 請求項８に記載の組立順序生成方法において、
    前記分解順序案生成ステップでは、特定の部品種別については予め定義したルールをもとに工程を定義する、組立順序生成方法。
    
    

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