JP6654532B2 - 設計支援装置および設計支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動機にて組立可能な製品設計を実現する設計支援装置および設計支援方法に関する。

ロボットを用いた自動機で組み立てて製造する製品の設計において、製品設計者は設備設計者との協議にて設備上の制約を把握し、自動機での組立性を考慮して製品を設計する。また、設備設計者は製品設計者から提示された製品図面を見て、製品内の各部品を把持できるようロボットハンドを設計する。この２つの設計は、それぞれの設計の変更に応じて再設計する必要があり、製品設計の完了までに両設計者は協議と再設計に多くの時間を費やす。

製品設計を支援する手法として、製品の３次元設計情報から組立性を自動的に評価する手法が特許文献１により開示されている。また、ロボットハンドの設計を支援する手法として、製品とロボットハンドの３次元設計情報から任意の部品を把持する際の製品とロボットハンドの干渉をチェックし、干渉しないようにロボットハンドの形状モデルを自動的に変更する手法が特許文献２により開示されている。

特開２００７−２０００８２号公報 特開２００７−３３４６７８号公報

上記特許文献２の手法は、ロボットハンドの設計を自動的に改良するため、設備設計者の協議時間と設計時間の両方の短縮に寄与する。しかしながら、上記特許文献１の手法は、製品内の各部品が組み立てやすいか否かを製品設計者が判断した後、製品設計者自身が改良案を考えて再度製品設計する必要があるため、製品設計者の協議時間の短縮には寄与するものの、設計時間の短縮の効果は得られない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、製品の３次元設計情報と自動機の設備仕様の情報を用いた組立動作のシミュレーションによる干渉判定を行い、干渉する場合には製品設計の部品モデルを自動的に変更する製品の設計支援装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の自動機による組立を想定した製品の設計支援装置を、製品・部品の３次元設計情報と、組立順序情報と、製品を組み立てる自動機およびツールの性能情報を記憶する記憶部と、前記ツールにより組立対象部品を把持して、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の前記組立対象部品、ツール、および自動機稼動部と、製品との間の干渉を判定し、干渉が生じた場合には前記組立対象部品のツールによる把持面を拡張する設計改良案を作成し、部品把持面設計改良に従って前記ツールによる把持位置を変えて、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより再度製品との間の干渉を判定して、干渉の回避を確認した前記組立対象部品の設計改良案を算出する演算部と、前記演算部で算出した設計改良案を３次元の形状情報として出力する出力部とを備えて構成する。

また、本発明の他の特徴として、前記設計支援装置において、前記演算部は、前記組立対象部品の組立動作中に製品との間の干渉を起こす場合に、前記組立対象部品より後の組立順序であり、かつ前記組立対象部品と接触する部品を抽出し、前記組立対象部品と前記接触する部品とを組み立てた状態の一体化部品を想定して、前記一体化部品を自動機のツールにより把持して、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の干渉を判定し、干渉が無くなった場合の前記一体化部品を設計改良案として算出するように構成する。

また、本発明のその他の特徴として、前記設計支援装置において、前記演算部は、前記組立対象部品の組立動作中に製品との間の干渉を起こす場合に、干渉する周辺部品および干渉領域を抽出し、前記干渉領域の周囲に裕度αを加えた切除領域を生成して、前記周辺部品から前記切除領域を切除した３次元形状情報を前記周辺部品の設計改良案として算出し、前記設計改良案を用いて前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の干渉を判定し、干渉が生じない前記周辺部品の設計改良案を算出するように構成する。

また、上記課題を解決するために本発明の自動機による組立を想定した製品の設計支援方法を、設計支援装置のユーザが設計した製品・部品の３次元設計情報と、前記製品を構成する各部品の組立順序情報と、ユーザが使用を指定した自動機およびツールの性能情報との入力を受付けて、記憶部に記憶する工程と、前記ツールにより組立対象部品を把持して、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の前記組立対象部品、ツール、および自動機稼動部と、製品との間の干渉を判定する工程と、干渉が生じた場合には前記組立対象部品のツールによる把持面を拡張する設計改良案を作成する工程と、部品把持面設計改良に従って前記ツールによる把持位置を変えて、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより再度製品との間の干渉を判定して、干渉の回避を確認した前記組立対象部品の設計改良案を算出する工程と、前記算出した設計改良案を３次元の形状情報として出力する工程とを有するように構成する。

本発明によれば、自動機で組み立てる製品の設計において、自動機が製品に干渉せずに組立可能な製品の部品モデルの設計改良案を自動設計することができ、製品設計者の設計時間短縮に貢献する設計支援装置および設計支援方法を得ることができる。

本発明の実施例１，２，３に関わる設計支援装置の構成を示した図である。 製品と製品を構成する部品の情報を記憶する製品・部品情報テーブルを示した図である。 本発明の実施例に関わる工程割付情報を示した図である。 本発明の実施例に関わるツール性能情報を示した図である。 実施例１に関わる設計支援装置の設計支援処理フローを示した図である。 実施例１に関わる設計支援装置の部品把持面設計改良案算出処理フローを示した図である。 図７(Ａ)は組立位置の組立対象部品、図７(Ｂ)はツールの把持部と構成面、図７(Ｃ)は組立対象部品より抽出した把持候補面を示した図である。 図８(Ａ)は部品の最外周の寸法Ｂまで伸ばした把持候補面、図８(Ｂ)は必ずしも部品の最外周の寸法まで伸ばさない把持候補面を示した図である。 図９(Ａ)は拡張寸法を製品の最外周の寸法に広げた把持候補面、図９(Ｂ)は他の周辺部品と干渉しない範囲を最大として伸ばした把持候補面を示した図である。 図１０(Ａ)は＋Ｘ方向へアプローチするロボットハンド、図１０(Ｂ)は組立対象部品上に抽出した把持候補面を示した図である。 図１１(Ａ)は−Ｙ方向へアプローチするロボットハンド、図１１(Ｂ)は組立対象部品上に抽出した把持候補面を示した図である。 実施例１に関わる設計支援装置の部品一体化案算出処理フローを示した図である。 図１３(Ａ)は組立対象部品の周囲が覆われている場合は部品把持面設計改良案を算出できない例、図１３(Ｂ)は周辺に配置されている部品と一体化した部品の例を示した図である。 設計支援装置の設計改良案の算出結果の一覧表示例を示した図である。 設計支援装置の部品把持面設計改良案が算出された部品の算出結果の表示例を示した図である。 図１６(Ａ)は組立対象部品に対して部品把持面設計改良案算出により算出された改良把持面、図１６(Ｂ)は対向する改良把持面を２つの面とした直方体を構成する残りの４つの面を定義した例、図１６(Ｃ)は元の組立対象部品の構成面、改良把持面および直方体構成面の全てを重ね合わせて得られる部品モデル案を示した図である。 図１７(Ａ)は組立対象部品に対して算出された改良把持面、図１７(Ｂ)は拡張改良把持面、図１７(Ｃ)は対向する拡張改良把持面をその２つの面とする直方体、図１７(Ｄ)は元の組立対象部品の構成面、拡張改良把持面および直方体構成面の全てを重ね合わせて得られる部品モデル案を示した図である。 設計支援装置の部品一体化案が算出された部品の算出結果の表示例を示した図である。 実施例２に関わる設計支援装置の部品把持面設計改良案算出処理フローを示した図である。 図２０(Ａ)は２つの吸着パッドを有するロボットハンド、図２０(Ｂ)は組立対象部品上に抽出された把持候補面を示した図である。 最外周の寸法まで伸ばした把持面を設計改良案とした例を示した図である。 実施例３に関わる設計支援装置の設計支援処理フローを示した図である。 実施例３に関わる設計支援装置の周辺部品設計改良案算出処理フローを示した図である。 図２４(Ａ)はロボットハンドと周辺部品が干渉する場合を示す図であり、図２４(Ｂ)は干渉領域に裕度αを加えた切除領域を定義する例を示す図であり、図２４(Ｃ)は周辺部品のモデルから切除領域を切除した設計改良案を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜１８を用いて、本発明の第一の実施例を説明する。

《設計支援装置の構成》
図１は、本発明による設計支援装置１００の構成について説明した図である。
設計支援装置１００は、汎用の計算機上に構成することができて、そのハードウェア構成は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成される演算部３００、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどを用いたＳＳＤ（Solid State Drive）などにより構成される記憶部２００、キーボードやマウス等の入力デバイスより構成される入力部４１０、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置、各種出力装置などにより構成される出力部４２０、ＣＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなどの可搬性を有する可搬型記憶媒体の情報を読み出し・書き込みをするメディア入出力部４４０、ＮＩＣ（Network Interface Card）などにより構成される通信部４３０、などを備える。
通信部４３０は、ネットワーク５００を介して外部に接続する３次元ＣＡＤ装置５１０などと接続されている。または、３次元ＣＡＤ装置が、設計支援装置１００が実装されている同じ計算機上に実装されている構成でもよい。

記憶部２００は、３次元ＣＡＤ装置５１０などで設計された製品と製品を構成する部品の情報を図２に示す形式に変換して記憶する製品・部品情報記憶領域２１０と、製品を構成する各部品の組み立てられる順序を記憶する工程割付記憶領域２２０と、ロボットハンドの種類や寸法といった自動機に取り付けられるツールの性能を記憶するツール性能記憶領域２３０と、自動機の寸法、可動範囲および速度といった自動機の性能を記憶する自動機性能記憶領域２４０と、演算部３００にて算出された部品の把持位置を記憶する部品把持位置記憶領域２５０と、製品を組み立てる際に自動機が動作する経路の情報を記憶する自動機動作経路記憶領域２６０と、演算部３００にて算出された部品の把持面の設計改良案を記憶する部品把持面設計改良案記憶領域２７０と、演算部３００にて算出された部品一体化案を記憶する部品一体化案記憶領域２８０とを備えている。

演算部３００は、記憶部２００に記憶されている設計支援プログラム(図示せず)をＲＡＭへロードしてＣＰＵで実行することにより以下の各機能部を実現する。演算部３００は、記憶した製品・部品情報６００と工程割付情報７００から自動機で組立対象となる部品を抽出する組立対象部品抽出部３１０と、記憶した製品・部品情報とツール性能情報から各部品の把持位置を算出する部品把持位置算出部３２０と、製品を組み立てる際の自動機の動作経路を算出する自動機動作経路算出部３３０と、記憶した製品・部品、工程割付、ツール性能、自動機性能および自動機動作経路の各情報から組立動作中の干渉の有無を算出する干渉判定部３４０と、干渉判定部３４０にて干渉有りと判定された部品に対して部品の把持面を設計改良した案を算出する部品把持面設計改良案算出部３５０と、干渉判定部３４０にて干渉有りと判定された部品に対して他の部品と一体化する案を算出する部品一体化案算出部３６０と、干渉判定部３４０にて干渉有りと判定された部品の周辺に配置されている部品に対して部品形状を設計改良した案を算出する周辺部品設計改良案算出部３７０とを備えている。

設計支援装置１００で記憶する製品・部品情報６００は図２に示す要素が含まれる。各要素は製品を構成する各部品の情報であり、部品が複数個存在する場合にはＩＤにより識別する。それぞれの部品の情報として６項目が格納されており、部品の種別６００ｂ、最外周の寸法６００ｃ、構成面６００ｄ、構成面の寸法６００ｅ、製品内での位置座標６００ｆ、組付方向６００ｇ、および材質６００ｈとが格納されている。これらの情報は、３次元ＣＡＤモデルから抽出する方法やＸＭＬ形式などのテキスト情報として定義する方法などにより３次元ＣＡＤ装置５１０から入力される。

設計支援装置１００で記憶する工程割付情報７００は図３に示す要素が含まれる。要素は部品ＩＤ７００ａごとに３項目が格納されており、組立順序７００ｂ、親部品ＩＤ７００ｃ、および自動機組立フラグ７００ｅとが格納されている。部品ＩＤは前述の製品・部品情報６００のＩＤと紐づいており、自動機の組立対象となる部品、および非自動機の組立対象となる部品に、連続した組立順序が記述されている。部分的に組み立てた後に自動機で組み立てる部品(部組品)に関しては、部品間の親子関係を親部品ＩＤで紐づけ、子部品となる部品には組立順序は記述されない。自動機組立対象となる部品には、自動機組立欄７００ｅに組立対象部品抽出部３１０がフラグ○印を付与する。

設計支援装置１００で記憶するツール性能情報８００は図４に示す要素が含まれる。要素は自動機に装着されるツール(ハンド、トルクドライバ等)の情報であり、使用可能なツールを全て記述しておき、各ツールはＩＤ８００ａにより識別する。それぞれのツールの情報として６項目が格納されており、ツールの種別８００ｂ、把持部数８００ｃ、構成面８００ｄ、構成面の寸法８００ｅ、把持部面ＩＤ８００ｆおよび自動機装着面ＩＤ８００ｇとが格納されている。これらの情報は、ツールの３次元ＣＡＤモデルから抽出する方法や、ＸＭＬ形式などのテキスト情報として定義する方法などにより入力される。

《設計支援装置の動作》
図５は、本実施例の設計支援装置１００の動作フローについて説明した図である。ここでは、ロボットが把持・組立を行う部品に対して設計改良案を算出する場合を例にとって説明する。

ステップＳ１０１において、製品設計者は自ら設計した製品の３次元ＣＡＤデータを、３次元ＣＡＤ装置５１０からネットワーク５００、通信部４３０を介して、または、入力部４１０、メディア入出力部４４０を介して入力して、図２に示す形式の製品・部品情報に変換して、製品・部品情報記憶領域２１０に記憶する。また、製品設計者は工程割付情報７００を作成して、工程割付記憶領域２２０に記憶する。また、製品製造部門で現状使用可能なツール性能情報、および自動機性能情報をそれぞれツール性能記憶領域２３０、および自動機性能記憶領域２４０に記憶する。本設計支援処理でシミュレーションに使用する自動機、ツールは、設計支援装置のユーザ(製品設計者など)が指定入力する。

ステップＳ１０２において、組立対象部品抽出部３１０は、工程割付情報７００に組立順序が付与された全ての部品に対して、例えば製品・部品情報６００の種別６００ｂの項目の値より自動機の組立対象となる部品であるか否かを判定して、自動機の組立対象となる部品であるなら、工程割付情報７００の自動機組立欄７００ｅに○印を付与する。

ステップＳ１０３において、工程割付情報７００の自動機組立欄７００ｅに○印が付いた自動機の各組立対象部品に対して、組立順に、以降の処理をＳ１１６まで繰り返し実行する。なお、Ｓ１０１で設計支援装置のユーザが本設計支援処理でシミュレーションに使用するツールを複数指定したとすると、組立対象部品によっては複数種のツールを使用可能となる(Ｓ１０４で選択)。その場合には、当該組立対象部品に対して使用可能なツールごとに、Ｓ１０３〜Ｓ１１６までの処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１０４において、部品把持位置算出部３２０は、製品・部品情報、およびユーザが指定したツール性能情報８００を参照して、該当組立対象部品を把持し得るツールをツール性能情報から選択して(複数のツールが選択可能であれば、先ず１つのツールを選択して)、例えば把持ハンドであれば、最初にハンドを選択して把持位置を算出する場合は、部品の製品内での位置座標、組付方向、ツールの構成面の寸法情報などにより、該当組立対象部品の組み付けに最適な位置をハンドの爪で把持した場合の爪が接触する部品側の面積を部品把持位置として算出する。
なお、組立対象部品に対して複数種のツールを使用可能な場合は、最初はＳ１０４で選択したツールで部品把持位置を算出して、続いてＳ１０３で次のツールを選択した場合にはそのツールで部品把持位置を算出する。
また、部品把持面設計改良案を算出して、再び部品把持位置を算出する場合には、改良案を算出する前に最初に選択したハンドをそのまま選択して、最初の把持位置とは変えて、例えば改良した把持面の中央部、または改良した把持面の延長方向へずらせた把持位置を算出するようにする。
また、部品一体化案を算出して、再び部品把持位置を算出する場合には、一体化した新たな部品を把持することができるツールを選択して、その中の１つ(複数のツールが選択された場合)のツールを選択して、そのツールによる部品把持位置を算出する。
また、例えば吸着ハンドの場合には、把持位置とは、吸着パッドが吸着する部品上の面積のことを言い、その位置を算出する。

ステップＳ１０５において、自動機動作経路算出部３３０は、ユーザが指定した自動機の標準の部品供給装置に該当組立対象部品がＳ１０４で算出したハンドの把持位置に把持できるように供給されると仮定して、供給された組立対象部品を把持して、所定の組立位置(予め製品を組立てる自動機上の位置をユーザが設定しておく。)に組立てられていると仮定する製造途中の製品へ、所定の搬送動作(ユーザが予め標準の搬送動作を定義しておく。)により搬送して、製品・部品情報６００の組付方向６００ｇに従う組付け方向に、前記組立対象部品を組み立てる際の自動機の動作経路を算出する。算出した動作経路データを自動機動作経路記憶領域２６０に記憶する。

ステップＳ１０６において、干渉判定部３４０は、Ｓ１０５で算出した自動機の動作経路データに従って、自動機がハンドによって前記組立対象部品を把持して搬送して、製品へ前記組立対象部品を組付ける動作をシミュレーションにより行い、その動作の過程で、前記組立対象部品、自動機のアーム部(自動機稼動部)、またはハンドのいずれかが製品(該当組立対象部品より組立順序が前となる部品を全て組立てた後の製造過程の製品モデル)と干渉しないかを判定する。

ステップＳ１０７において、Ｓ１０６の干渉判定の結果、干渉があると判定された場合はＳ１０８へ移行し、干渉が無いと判定された場合はＳ１１３へ移行する。

ステップＳ１０８において、部品把持面設計改良案算出部３５０は、前記組立対象部品を把持するために必要な部品の把持面の設計改良案を算出する。算出の処理内容の詳細については後述する。

ステップＳ１０９において、Ｓ１０８の部品把持面設計改良案の算出処理の結果、改良案が算出された場合は把持面が改良された部品の改良案を前記組立対象部品と置き換えて、Ｓ１０４へ移行し、改良案が算出されなかった場合は入力された組立対象部品に対してＳ１１０へ移行する。

ステップＳ１１０において、部品一体化案算出部３６０は、組立対象部品と他の部品を一体化する設計改良案を算出する。算出の処理内容の詳細については後述する。

ステップＳ１１１において、Ｓ１１０の部品一体化案の算出処理の結果、部品一体化案が算出された場合は一体化された部品改良案を前記組立対象部品と置き換えて、Ｓ１０４へ移行し、部品一体化案が算出されなかった場合は入力された組立対象部品に対してＳ１１２へ移行する。

ステップＳ１１２において、出力部４２０より入力された組立対象部品が干渉のために自動機による選択されたハンドを使った組立動作が不可であり、設計改良案の算出も不可である状況を出力(表示)する。

ステップＳ１１３において、Ｓ１０６の干渉判定処理の結果干渉が無いと判定された場合に実行され、該当組立対象部品の設計改良案(部品一体化案も含む)が算出された場合であればＳ１１４へ移行し、該当組立対象部品が入力された組立対象部品の場合であればＳ１１５へ移行する。

ステップＳ１１４において、部品把持面設計改良案、または部品一体化案を出力部４２０より出力(表示)する。また、部品一体化案の場合は、工程割付情報７００の該当組立対象部品以降の部品の情報を修正する。

ステップＳ１１５において、Ｓ１０６の干渉判定処理で該当組立対象部品の組み付けに干渉が発生しなかった(自動機組立が可能である)旨の報告を出力部４２０より出力(表示)する。

ステップＳ１１６において、Ｓ１０４で該当組立対象部品を把持し得るツールが複数あると判定されて、その中の１つのツールが選択されてＳ１０５〜Ｓ１１５までの処理がなされ、未だ複数のツールの中に未選択のツールが残されている場合には、その中の１つのツールをＳ１０３で選択して、再びＳ１０３から該当組立対象部品に対する処理を繰り返す。
未選択のツールが残されていないならば、該当組立対象部品に対する処理は終了して、次の組立順序の組立対象部品が存在すればＳ１０３から処理を繰り返す。

《部品把持面設計改良案算出処理》
Ｓ１０８で実行する部品把持面設計改良案算出処理について、図６乃至図９を用いて説明する。
図６は、本実施例の設計支援装置１００における部品把持面設計改良案算出部３５０の処理フローについて説明した図である。ここでは、２つの爪を有するロボットハンドで組立対象部品を挟んで把持する場合を例にとって説明する。

ステップＳ２０１において、記憶部に記憶したツール性能のうちのＳ１０４で選定したツールの把持部面の情報を取得する。
ステップＳ２０２において、記憶部に記憶した製品・部品情報６００のうちの組立対象部品の構成面および構成面の寸法の情報を取得する。
ただし、組立対象部品が既に把持面が改良された設計改良案である場合は、組立対象部品の構成面および構成面の寸法の情報は設計改良案の構成面および構成面の寸法の情報とする。

ステップＳ２０３において、組立対象部品の構成面および構成面の寸法の情報から、把持可能な面を把持候補面として抽出する。
把持候補面の抽出方法について、図７(Ｂ)に示すロボットハンド１０を用いて−Ｚ方向へアプローチして図７(Ａ)に示す組立位置に組み付けられるべき組立対象部品２０を把持し、組み付ける場合を例にとって説明する。まず、ツール性能として記憶されているツールの把持部と構成面の情報から、図７(Ｂ)の斜線部で示したツールの把持部３０の高さｈを抽出する。次に、組立対象部品２０を把持する際のアプローチ方向（−Ｚ方向）と逆方向（＋Ｚ方向）に一致する法線ベクトルを持つ面を抽出し、該当面に隣接したアプローチ方向と直角方向の法線ベクトルを持つ面を抽出する。そして、抽出した該当面に隣接した直角方向の面のうち、図７(Ｃ)の斜線部で示したツールの把持部３０の高さｈ分の面４０および４１を抽出し、これを把持候補面とする。

ステップＳ２０４，Ｓ２０５，Ｓ２０６，Ｓ２０８，Ｓ２１０，Ｓ２１１，Ｓ２１３において、Ｓ２０３で抽出した把持候補面において設計改良候補を選定する。
設計改良候補の選定方法について、図７(Ｃ)に示した組立対象部品２０を例にとって説明する。まず、把持候補面が複数存在した場合について考える。把持候補面４１を設計改良候補として選定する場合、把持候補面４１のＸ方向の寸法と部品の最外周におけるＸ方向の寸法がともにＬで一致し、把持候補面４１のＹ方向の寸法と部品の最外周におけるＹ方向の寸法がともにＢで一致している。すなわち、把持候補面４１を設計改良して面を拡張しようとすると、部品の最外周の寸法を超えることになり、部品全体の寸法も変更になる。一方で、把持候補面４０を設計改良候補として選定する場合、部品の最外周におけるＸ方向の寸法Ｌと把持候補面４０のＸ方向の寸法Ｌｈとの差Ｌ−Ｌｈ、および部品の最外周におけるＹ方向の寸法Ｂと把持候補面４０のＹ方向の寸法Ｂｈとの差Ｂ−Ｂｈがともに０より大きくなるため、把持候補面４０を設計改良して面を拡張しようとしたときに、部品全体の寸法を変更しなくて良い可能性がある。よって、把持候補面４０を設計改良候補として優先的に選定する。さらに、把持候補面４０においては、部品の最外周におけるＸ方向の寸法Ｌと把持候補面４０のＸ方向の寸法Ｌｈとの差Ｌ−Ｌｈに対し、部品の最外周におけるＹ方向の寸法Ｂと把持候補面４０のＹ方向の寸法Ｂｈとの差Ｂ−Ｂｈのほうが大きいとしたとき、把持候補面４０を設計改良する際にはＹ方向のほうが改良の余地が大きい。よって、図７(Ｃ)に示した例においては、幅Ｂｈ、高さｈで表される把持候補面４２を設計改良候補として優先的に選定する。

ステップＳ２０５において、式：Ｌ−Ｌｈ≦Ｂ−ＢｈがYes ならばＳ２０６へ移行し、No ならばＳ２０８へ移行する。
ステップＳ２０６において、ＢｈがＢと改良済ならばＳ２０８へ移行し、改良済でなければＳ２０７へ移行する。

ステップＳ２０７において、Ｓ２０４〜Ｓ２０６で設計改良候補として選定された図７(Ｃ)の例の把持候補面４２を図８(Ａ)に示すように部品の最外周の寸法Ｂまで、Ｂｈ＝Ｂと伸ばした把持面５０を入力された組立対象部品の設計改良案として算出する。
なお、把持面を伸ばす範囲は、使用するロボットハンドの把持部の幅方向の寸法ｂより大きければよいため、図８(Ｂ)に示すように必ずしも部品の最外周の寸法まで伸ばす必要はない。把持面の設計改良案の算出後、前述の図５のフローチャートで説明したとおり、設計改良案にて把持位置算出(Ｓ１０４)から再度処理を実施し、干渉が無くなるまで処理を繰り返す。

ステップＳ２０８において、ＬｈがＬと改良済ならばＳ２１０へ移行し、改良済でなければＳ２０９へ移行する。
設計改良候補の選定の際に、優先される設計改良候補が既に改良済であった場合は、優先でない設計改良候補についても設計改良案を算出する。

ステップＳ２０９において、Ｌｈ＝Ｌとした把持面を入力された組立対象部品の設計改良案として算出する。

どちらの設計改良候補を部品の最外周の寸法まで拡張しても干渉が回避できなかった場合には、把持候補面の拡張寸法を製品の最外周の寸法に広げて探索する。例えば、図９(Ａ)に示すように、部品のＹ方向の把持候補面の寸法Ｂｈを製品の最外周のＹ方向の寸法Ｂｐまで伸ばした把持面５１を設計改良案として算出し、部品把持面設計改良案算出の処理が完了する。ただし、製品の最外周の寸法まで拡張する場合は図９(Ｂ)に示すように他の周辺部品６１と干渉する場合があるため、伸ばした把持面と他の周辺部品との干渉を判定し、干渉しない範囲を最大として把持候補面を伸ばす。ここで、図８および図９ではＹ方向を優先とした場合の部品把持面設計改良案の算出方法を説明したが、Ｙ方向に限定されるものではなく、Ｘ方向およびＺ方向に把持候補面を伸ばした設計改良案を算出してもよい。

ステップＳ２１０において、式：Ｌｐ−Ｌｈ≦Ｂｐ−Ｂｈ がYes ならばＳ２１１へ移行し、No ならばＳ２１３へ移行する。
ステップＳ２１１において、ＢｈがＢｐと改良済ならばＳ２１３へ移行し、改良済でなければＳ２１２へ移行する。

ステップＳ２１２において、Ｂｈ＝Ｂｐとした把持面を入力された組立対象部品の設計改良案として算出する。
ステップＳ２１３において、ＬｈがＬｐと改良済ならば部品把持面設計改良案算出処理を終了し、改良済でなければＳ２１４へ移行する。

ステップＳ２１４において、Ｌｈ＝Ｌｐとした把持面を入力された組立対象部品の設計改良案として算出する。
ステップＳ２１５において、伸ばした把持面が他の周辺部品と干渉する場合はＳ２１６へ移行し、干渉しなければ部品把持面設計改良案算出処理を終了する。
ステップＳ２１６において、該当把持面を干渉しない範囲に縮小する。

なお、部品把持面設計改良案の算出方法は、組立対象部品を把持する際のアプローチ方向によって変化する。図１０(Ａ)に示すロボットハンド１０を用いて＋Ｘ方向へアプローチして図１０(Ｂ)に示す組立対象部品２０を把持する場合は、組立対象部品２０を把持する際のアプローチ方向（＋Ｘ方向）と逆方向（−Ｘ方向）の法線ベクトルを有する面を抽出し、該当面に隣接した直角方向の面を抽出する。そして、該当面に隣接した直角方向の面のうち、図１０(Ｂ)の斜線部で示したツールの把持部３０のＸ方向奥行き分ｈの幅の面４０および４１を抽出し、これを把持候補面とする。抽出した把持候補面のうち、設計改良候補を選定する際には、部品のＹ方向の寸法ＢとＢｈ、およびＺ方向の寸法ＨとＨｈのそれぞれの差分から優先順位を決定する。

一方、図１１(Ａ)に示すロボットハンド１０を用いて−Ｙ方向へアプローチして図１１(Ｂ)に示す組立対象部品２０を把持する場合は、組立対象部品２０を把持する際のアプローチ方向（−Ｙ方向）と逆方向（＋Ｙ方向）の法線ベクトルを有する面を抽出し、該当面に隣接した直角方向の面を抽出する。そして、該当面に隣接した直角方向の面のうち、図１１(Ｂ)の斜線部で示したツールの把持部３０のＹ方向奥行き分の幅ｈの面４０および４１を抽出し、これを把持候補面とする。抽出した把持候補面のうち、設計改良候補を選定する際には、部品のＸ方向の寸法ＬとＬｈ、およびＺ方向の寸法ＨとＨｈのそれぞれの差分から優先順位を決定する。

《部品一体化案算出処理》
Ｓ１１０の部品一体化案算出処理について、図１２、図１３を用いて説明する。ここでいう一体化とは、２つ以上の部品を１つの部品に置き換えること、または２つ以上の部品を事前に組み立てておいたものを１つの部品とみなすことである。

図１２に示す本実施例による設計支援装置１００の部品一体化案算出部３６０の処理フローを、図１３に示す例を用いて説明する。
図１３(Ａ)に示すように組立対象部品２２の周囲が覆われている場合は、前述の部品把持面設計改良案算出において組立対象部品２２に対する設計改良案が算出できず、その部品単体で設計変更を行っても自動機で組み立てることができない。そのため、図１３(Ｂ)に示すように周辺に配置されている部品７２と一体化した部品２９とした場合に自動機で把持して組み立てることが可能か否か判定し、可能と判定した場合は一体化した部品を設計改良案として算出する。

ステップＳ３０１において、記憶部に記憶した製品・部品情報６００、工程割付情報の組立順序７００ｂの情報を取得する。

ステップＳ３０３において、組立対象部品の組立順序を判定し、組立対象部品が組立順序の最後の部品でない場合はＳ３０４へ移行し、組立順序の最後の部品であれば部品一体化案算出処理を終了する。これは、組立対象部品よりも後に組み立てる部品に対して一体化案算出を行うためである。

ステップＳ３０４において、組立順序がＮ部品後の部品の種別情報を取得する。
ステップＳ３０５において、部品種別情報が締結部品ならばＳ３０８へ移行し、締結部品でなければＳ３０６へ移行する。これは、締結部品を一体化しても把持面の拡張の効果が期待できないためである。

ステップＳ３０６において、組立順序がＮ部品後の部品の製品内での位置情報を取得する。
ステップＳ３０７において、組立対象部品と組立順序がＮ部品後の部品が接触している場合はＳ３０９へ移行し、接触していない場合はＳ３０８へ移行する。

ステップＳ３０９において、組立対象部品と組立順序がＮ部品後の部品とを一体化した部品の設計改良案を算出する。
ステップＳ３１０において、組立対象部品と一体化の対象となった部品が締結部品で締結されている場合は、その締結部品も一体化して部品一体化案算出処理を完了する。

《部品モデルの出力》
本実施例による設計支援装置１００で算出した設計改良案の出力について、図１４〜１６を用いて説明する。

図１４は、設計改良案の算出結果の一覧表示例について説明した図である。表示画面１は、設計改良とした製品を構成する各部品の組立順序１ａ、部品ＩＤ１ｂ、部品種別１ｃ、設計改良案の有無１ｄ、一体化案の有無１ｅおよび組立順序の変更１ｆについて表示されている。組立順序、および部品ＩＤは、記憶部に記憶した製品・部品情報６００および工程割付情報７００から得られる。Ｓ１０８の部品把持面設計改良案算出により設計改良案が得られた場合、設計改良の欄に「有」のボタンが表示され、該ボタンのクリックによって別画面にて設計改良案の詳細を表示する。Ｓ１１０の部品一体化案算出により設計改良案が得られた場合、一体化のベースとなる部品の欄に「有」のボタンが表示され、該ボタンのクリックによって別画面にて設計改良案の詳細を表示する。また、一体化のベースとなる部品に一体化される部品の欄には、一体化のベースとなる部品の部品ＩＤが表示される。

図１５は、部品把持面設計改良案が算出された部品の算出結果の表示例２について説明した図である。この画面２は、前述の設計改良案の算出結果の一覧表示画面における設計改良の欄に表示された「有」ボタン押下から遷移して表示される。画面は、複数のタブにより使用するツールが切り替えられ、複数のツールに対する設計改良案が表示される。各ツールのタブ２ａ内には、算出前における使用するツールの形状情報２ｂおよび使用するツールで組立対象部品を把持する際の位置関係情報２ｃが示されている。部品把持情報欄２ｃには、設計改良前の部品２ｆをツールで把持して、組立途中の製品２ｇに組み付け動作をすると、周辺部品とツールが２ｈの領域で干渉することを示している。
また、各ツールのタブ２ａ内には、設計改良案算出後のアプローチ方向から見た部品把持面の設計改良箇所の情報２ｄ、および設計改良の部品モデル案が複数種表示２ｅされる。部品モデル案には「出力」のボタンが表示され、ＳＴＥＰやＳＴＬなどの３次元図面形式やＸＭＬなどのテキスト形式で設計改良後のモデル情報が出力できる。

部品モデル案の生成方法について、図１６、図１７に示す２つの例を用いて説明する。
図１６の例では、まず図１６(Ａ)に示すように、組立対象部品２５と図５に示したＳ１０８の部品把持面設計改良案算出により算出された改良把持面５５を重ね合わせる。次に、図１６(Ｂ)に示すように、対向する改良把持面５５を２つの面とした直方体を構成する残りの４つの面を定義する。そして、元の組立対象部品２５の構成面、改良把持面５５および直方体構成面５７の全てを重ね合わせて得られる図１６(Ｃ)に示す３次元形状を部品モデル案２７として生成する。

図１７の例では、まず図１７(Ａ)に示すように、組立対象部品２６と図５に示したＳ１０８の部品把持面設計改良案算出により算出された改良把持面５６を重ね合わせる。次に、図１７(Ｂ)に示すように、改良把持面５６と高さの最大値Ｈｒとで構成される拡張改良把持面５９を生成する。そして、図１７(Ｃ)に示すように、対向する拡張改良把持面５９をその２つの面とする直方体を構成する残りの４つの面５８を定義する。そして、元の組立対象部品２６の構成面、拡張改良把持面５９および直方体構成面５８の全てを重ね合わせて得られる図１７(Ｄ)に示す３次元形状を部品モデル案２８として生成する。

図１８は、部品一体化案が算出された部品の算出結果の表示例について説明した図である。この画面は、前述の設計改良案の算出結果の一覧表示画面における一体化の欄に表示された「有」ボタン押下から遷移して表示される。画面は、算出前における一体化の対象となる各部品の位置関係情報と、算出後における一体化した部品の位置関係情報および部品モデル案が表示される。部品モデル案には「出力」のボタンが表示され、ＳＴＥＰやＳＴＬなどの３次元図面形式やＸＭＬなどのテキスト形式で設計改良後のモデル情報が出力できる。また、一体化の対象となる部品において、記憶した製品・部品情報６００のうちの部品の材質の情報を取得し、材質が同一であれば一体化した部品が一体成型できる部品と判断し表示する。

以上説明した実施例によれば、自動機で組み立てる製品の設計において、各部品の組立順序および部品を挟んで把持するツールを考慮して組立動作中の干渉を判定し、自動機が製品に干渉せずに組立可能な製品の部品モデルの設計改良案を自動設計することができ、製品設計者の設計時間短縮に貢献する設計支援装置を得ることができる。

図１９乃至図２１を用いて、本発明の第二の実施例として、２つの吸着パッドを有するロボットハンドで組立対象部品を吸着把持する場合を例にとって説明する。

《部品把持面設計改良案算出処理》
図１９は、本実施例の設計支援装置１００における部品把持面設計改良案算出部３５０の処理フローについて説明した図である。

ステップＳ４０１において、記憶部に記憶したツール性能のうちのＳ１０４で選定したツールの把持部面の情報を取得する。
ステップＳ４０２において、記憶部に記憶した製品・部品情報６００のうちの組立対象部品の構成面および構成面の寸法の情報を取得する。
ただし、組立対象部品が既に把持面が改良された設計改良案である場合は、組立対象部品の構成面および構成面の寸法の情報は設計改良案の構成面および構成面の寸法の情報とする。

ステップＳ４０３において、組立対象部品の構成面および構成面の寸法の情報から、把持可能な面を把持候補面として抽出する。
把持候補面の抽出方法について、図２０(Ａ)に示すロボットハンド１３で図２０(Ｂ)に示す組立対象部品２３を把持する場合を例にとって説明する。この例では、組立対象部品２３を把持する際のアプローチ方向（−Ｚ方向）と逆方向（＋Ｚ方向）の法線ベクトルを有する該当面４３および４４を抽出し、これを把持候補面とする。

抽出した把持候補面において設計改良候補を選定する。設計改良候補の選定方法について、図２０(Ｂ)に示した組立対象部品２３を例にとって説明する。把持候補面が複数存在した場合について考える。把持候補面４４を設計改良候補として選定する場合、把持候補面４４のＸ方向の寸法と部品の最外周におけるＸ方向の寸法がともにＬで一致し、把持候補面４４のＹ方向の寸法と部品の最外周におけるＹ方向の寸法がともにＢで一致している。すなわち、把持候補面４４を設計改良して面を拡張しようとすると、部品の最外周の寸法を超えることになり、部品全体の寸法も変更になる。一方で、把持候補面４３を設計改良候補として選定する場合、部品の最外周におけるＸ方向の寸法Ｌと把持候補面４３のＸ方向の寸法Ｌｈとの差Ｌ−Ｌｈ、および部品の最外周におけるＹ方向の寸法Ｂと把持候補面４３のＹ方向の寸法Ｂｈとの差Ｂ−Ｂｈがともに０より大きくなるため、把持候補面４３を設計改良して面を拡張しようとしたときに、部品全体の寸法を変更しなくて良い可能性がある。よって、把持候補面４３を設計改良候補として優先的に選定する。

ここで、把持候補面４３においては、部品の最外周におけるＸ方向の寸法Ｌと把持候補面４３のＸ方向の寸法Ｌｈとの差Ｌ−Ｌｈに対し、部品の最外周におけるＹ方向の寸法Ｂと把持候補面４３のＹ方向の寸法Ｂｈとの差Ｂ−Ｂｈのほうが大きいとしたとき、把持候補面４３を設計改良する際にはＹ方向のほうが改良の余地が大きい。よって、図２０(Ｂ)に示した例においては、幅Ｂｈの方向に把持候補面４３を拡張することを優先する。

設計改良候補として選定された把持候補面に対し、図２１に示すように最外周の寸法まで伸ばした把持面を設計改良案として算出し、部品把持面設計改良案算出の処理が完了する。処理後、前述の図５で説明したとおり、設計改良案にて把持位置算出から再度処理を実施し、干渉が無くなるまで処理を繰り返す。

図１９に示した部品把持面設計改良案算出処理のＳ４０４，Ｓ４０５，Ｓ４０７，Ｓ４０９，Ｓ４１０，Ｓ４１２の設計改良候補の選定の際に、すでに優先される設計改良候補が改良済であった場合は、優先でない設計改良候補についても設計改良案を算出する。どちらの設計改良候補を部品の最外周の寸法まで拡張しても干渉が回避できなかった場合には、把持候補面の拡張寸法を製品の最外周の寸法(Ｌｐ，Ｂｐ)に広げて探索する。また、部品把持面設計改良案の算出方法は実施例１と同様に、組立対象部品を把持する際のアプローチ方向によって変化する。

図１９のＳ４０４〜Ｓ４１５までの処理は、図６のＳ２０４〜Ｓ２１６までの処理と比較して、設計改良候補を選定する不等号が異なっているが、実質的に同じ処理を行っているので説明は省略する。

以上説明した実施例によれば、自動機で組み立てる製品の設計において、各部品の組立順序および部品を吸着して把持するツールを考慮して組立動作中の干渉を判定し、自動機が製品に干渉せずに組立可能な製品の部品モデルの設計改良案を自動設計することができ、製品設計者の設計時間短縮に貢献する設計支援装置を得ることができる。

図２２〜２４を用いて、本発明の第三の実施例として、ロボットが把持・組立を行う部品の周辺に配置された部品に対して設計改良案を算出する場合を例にとって説明する。

《設計支援装置の動作》
図２２は、本実施例の設計支援装置１００の動作フローについて説明した図である。
ステップＳ５０１において、製品設計者は自ら設計した製品の３次元ＣＡＤデータを、３次元ＣＡＤ装置５１０からネットワーク５００、通信部４３０を介して、または、入力部４１０、メディア入出力部４４０を介して入力して、図２に示す形式の製品・部品情報に変換して、製品・部品情報記憶領域２１０に記憶する。また、製品設計者は工程割付情報７００を作成して、工程割付記憶領域２２０に記憶する。また、製品製造部門で現状使用可能なツール性能情報、および自動機性能情報をそれぞれツール性能記憶領域２３０、および自動機性能記憶領域２４０に記憶する。本設計支援処理でシミュレーションに使用する自動機、ツールは、設計支援装置のユーザ(製品設計者など)が指定入力する。

ステップＳ５０２において、組立対象部品抽出部３１０は、工程割付情報７００に組立順序が付与された全ての部品に対して、例えば製品・部品情報６００の種別６００ｂの項目の値より自動機の組立対象となる部品であるか否かを判定して、自動機の組立対象となる部品であるなら、工程割付情報７００の自動機組立欄７００ｅに○印を付与する。

ステップＳ５０３において、工程割付情報７００の自動機組立欄７００ｅに○印が付いた自動機の各組立対象部品に対して、組立順に、以降の処理をＳ５１１まで繰り返し実行する。なお、Ｓ５０１で設計支援装置のユーザが本設計支援処理でシミュレーションに使用するツールを複数指定したとすると、組立対象部品によっては複数種のツールを使用可能となる(Ｓ５０４で選択)。その場合には、当該組立対象部品に対して使用可能なツールごとに、Ｓ５０３〜Ｓ５１１までの処理を繰り返し実行する。

ステップＳ５０４において、部品把持位置算出部３２０は、製品・部品情報、およびユーザが指定したツール性能情報８００を参照して、該当組立対象部品を把持し得るツールをツール性能情報から選択して(複数のツールが選択可能であれば、先ず１つのツールを選択して)、例えば把持ハンドであれば、最初にハンドを選択して把持位置を算出する場合は、部品の製品内での位置座標、組付方向、ツールの構成面の寸法情報などにより、該当組立対象部品の組み付けに最適な位置をハンドの爪で把持した場合の爪が接触する部品側の面積を部品把持位置として算出する。
なお、組立対象部品に対して複数種のツールを使用可能な場合は、最初はＳ５０４で選択したツールで部品把持位置を算出して、続いてＳ５０３で次のツールを選択した場合にはそのツールで部品把持位置を算出する。
また、例えば吸着ハンドの場合には、把持位置とは、吸着パッドが吸着する部品上の面積のことを言い、その位置を算出する。

ステップＳ５０５において、自動機動作経路算出部３３０は、ユーザが指定した自動機の標準の部品供給装置に該当組立対象部品がＳ１０４で算出したハンドの把持位置に把持できるように供給されると仮定して、供給された組立対象部品を把持して、所定の組立位置(予め製品を組立てる自動機上の位置をユーザが設定しておく。)に組立てられていると仮定する製造途中の製品へ、所定の搬送動作(ユーザが予め標準の搬送動作を定義しておく。)により搬送して、製品・部品情報６００の組付方向６００ｇに従う組付け方向に、前記組立対象部品を組み立てる際の自動機の動作経路を算出する。算出した動作経路データを自動機動作経路記憶領域２６０に記憶する。

ステップＳ５０６において、干渉判定部３４０は、Ｓ５０５で算出した自動機の動作経路データに従って、自動機がハンドによって組立対象部品を把持して搬送して、製品へ前記組立対象部品を組付ける動作をシミュレーションにより行い、その動作の過程で、前記組立対象部品、自動機のアーム部、またはハンドのいずれかが製品(該当組立対象部品より組立順序が前となる部品を全て組立てた後の製造過程の製品モデル)と干渉しないかを判定する。

ステップＳ５０７において、Ｓ５０６の干渉判定の結果、干渉があると判定された場合はＳ５０８へ移行し、干渉が無いと判定された場合はＳ５１０へ移行する。

ステップＳ５０８において、周辺部品設計改良案算出部３７０は、組立対象部品を組み立てるために必要なスペースを確保するように周囲に配置されている部品の設計改良案を算出する。算出の処理内容の詳細については後述する。

ステップＳ５０９において、Ｓ５０８で周辺部品の設計改良案が算出できた場合には、周辺部品の設計改良案に変更した製造過程の製品モデルを作成してＳ５０６へ移行し、周辺部品の設計改良案が算出できなかった場合はＳ５１１へ移行する。

ステップＳ５１０において、出力部４２０から周辺部品の設計改良案を含む部品モデルを出力する
ステップＳ５１１において、Ｓ５０４で該当組立対象部品を把持し得るツールが複数あると判定されて、その中の１つのツールが選択されてＳ５０５〜Ｓ５１０までの処理がなされ、未だ複数のツールの中に未選択のツールが残されている場合には、その中の１つのツールをＳ５０３で選択して、再びＳ５０３から該当組立対象部品に対する処理を繰り返す。
未選択のツールが残されていないならば、該当組立対象部品に対する処理は終了して、次の組立順序の組立対象部品が存在すればＳ５０３から処理を繰り返す。

《周辺部品設計改良案算出処理》
Ｓ５０８の周辺部品設計改良案算出処理について、図２３、図２４を用いて説明する。
図２３は、本実施例の設計支援装置１００における周辺部品設計改良案算出の処理フローについて説明した図である。ここでは、２つの爪を有するロボットハンドで組立対象部品を挟んで把持する場合を例にとって説明する。

ステップＳ６０１において、記憶部に記憶したツール性能のうちのＳ５０４で選定したツールの把持部面の情報を取得する。
ステップＳ６０２において、記憶部に記憶した製品・部品情報６００のうちの該当組立対象部品の構成面および構成面の寸法の情報を取得する。

ステップＳ６０３において、部品把持位置算出部３２０により算出された組立対象部品の把持位置の情報を取得する。
ステップＳ６０４において、干渉判定部３４０の処理により得られた組立対象部品を組み立てる際に干渉する周辺部品を抽出する。ここで、抽出する周辺部品は、組立対象部品の組立順序よりも前の組立順序の部品に限定される。

ステップＳ６０５において、組立対象部品の組み付け動作と干渉している周辺部品との干渉領域を算出する。

ステップＳ６０６において、周辺部品の設計改良案を算出する。
周辺部品の設計改良案の算出方法について、図２４に示したロボットハンド１４、組立対象部品２４および周辺部品６４を例にとって説明する。ロボットハンド１４で把持した組立対象部品２４を周辺部品６４に組み付ける際、図２４(Ａ)に示す寸法Ｕ、Ｖ、Ｗで表わされる斜線部分でロボットハンド１４と周辺部品６４が干渉する場合、図２４(Ｂ)に示すように干渉領域８４に裕度αを加えた寸法Ｕ＋α、Ｖ＋α、Ｗ＋αの領域を切除領域９４として生成する。この領域を干渉すると判定された周辺部品６４のモデルから切除し、図２４(Ｃ)に示すような干渉を回避する周辺部品の設計改良案が算出できる。なお、ここではロボットハンドと周辺部品が干渉する場合を例にとって説明したが、組立対象部品と周辺部品が干渉する場合においても同様に切除する領域を生成し、周辺部品の設計変更案を算出することも可能である。

以上説明した実施例によれば、自動機で組み立てる製品の設計において、組立動作中の組立対象部品の周辺に配置された部品との干渉を判定し、自動機が製品に干渉せずに組立可能な製品の部品モデルの設計改良案を自動設計することができ、製品設計者の設計時間短縮に貢献する設計支援装置を得ることができる。

以上、本発明について実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、製品設計を行う際の設計支援装置において、その要旨を逸脱しない範囲において変更可能であることは言うまでもない。

１００・・・設計支援装置
２００・・・記憶部
２１０・・・製品・部品情報記憶領域
２２０・・・工程割付記憶領域
２３０・・・ツール性能記憶領域
２４０・・・自動機性能記憶領域
２５０・・・部品把持位置記憶領域
２６０・・・自動機動作経路記憶領域
２７０・・・部品把持面設計改良案記憶領域
２８０・・・部品一体化案記憶領域
３００・・・演算部
３１０・・・組立対象部品抽出部
３２０・・・部品把持位置算出部
３３０・・・自動機動作経路算出部
３４０・・・干渉判定部
３５０・・・部品把持面設計改良案算出部
３６０・・・部品一体化案算出部
３７０・・・周辺部品設計改良案算出部
４１０・・・入力部
４２０・・・出力部
４３０・・・通信部
４４０・・・メディア入出力部
５００・・・ネットワーク
５１０・・・３次元ＣＡＤ装置
６００・・・製品・部品情報
７００・・・工程割付情報
８００・・・ツール性能情報
１０、１３、１４・・・ロボットハンド
２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２９・・・組立対象部品
３０、３３・・・ツールの把持部
４０、４１、４２、４３、４４・・・組立対象部品の把持候補面
５０、５１、５２、５３、５５、５６・・・改良把持面
２７、２８・・・部品モデル案
５７、５８・・・直方体構成面
５９・・・拡張改良把持面
６０、６１、６２、６４・・・周辺部品
７２・・・周辺部品
８４・・・干渉領域
９４・・・切除領域
１、２、３・・・出力の表示画面
ｈ・・・ロボットハンドの把持部の高さ
ｂ・・・ロボットハンドの把持部の幅
Ｌ・・・組立対象部品の長さ
Ｂ・・・組立対象部品の幅
Ｌｈ・・・組立対象部品の把持部の長さ
Ｂｈ・・・組立対象部品の把持部の幅
Ｂ’・・・改良把持面の幅
Ｌｐ・・・製品の高さ
Ｂｐ・・・製品の幅
ｐ・・・ロボットハンドの把持部のピッチ
ｄ・・・ロボットハンドの把持部の直径
Ｕ、Ｖ、Ｗ・・・干渉領域の寸法
α・・・干渉領域に対する切除領域の裕度

Claims (11)

1. 自動機による組立を想定した製品の設計支援装置であって、
   製品・部品の３次元設計情報と、組立順序情報と、製品を組み立てる自動機およびツールの性能情報を記憶する記憶部と、
   選択されたツールにより組立対象部品を把持して、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の前記組立対象部品、前記ツール、および自動機稼動部と、既組立部品より構成される製品との間の干渉の有無を判定し、
   干渉が生じた場合には、前記ツールにより前記組立対象部品を把持する把持候補面を所定の範囲まで拡張する設計改良を、拡張可能方向に従って優先順位を付けて順次、把持候補面を拡張した部品把持面設計改良案を作成し、
   前記各部品把持面設計改良案に対して前記ツールによる把持位置を変えて、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより再度製品との間の干渉の有無の判定を干渉が無くなるまで、または拡張可能範囲まで繰り返して、干渉の回避を確認した前記組立対象部品の部品把持面設計改良案を算出する演算部と、
   前記演算部で算出した前記組立対象部品の部品把持面設計改良案を３次元の形状情報として出力する出力部と、
   を備えたことを特徴とする設計支援装置。
2. 請求項１に記載の設計支援装置において、
   前記演算部では、
   前記ツールで前記組立対象部品を把持する際のアプローチ方向に垂直な、または逆方向の法線ベクトルを有する前記組立対象部品の把持候補面を抽出し、
   前記把持候補面の寸法を所定の範囲まで拡張した面を生成し、
   前記拡張した面に対して拡張前の把持位置と変えた把持位置を算出し、
   前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の干渉の有無を判定し、
   干渉が無くなった場合の前記組立対象部品の部品把持面設計改良案を出力することを特徴とする設計支援装置。
3. 請求項２に記載の設計支援装置において、
   前記拡張した面は、前記組立対象部品の最外周の寸法を超えない範囲で生成されることを特徴とする設計支援装置。
4. 請求項２に記載の設計支援装置において、
   前記拡張した面は、前記製品の最外周の寸法を超えない範囲で、かつ前記組立対象部品の周囲に配置された部品と干渉しない範囲で生成されることを特徴とする設計支援装置。
5. 請求項１に記載の設計支援装置において、
   前記演算部は、
   前記組立対象部品の組立動作のシミュレーション中に前記製品との間の干渉を起こす場合に、前記組立対象部品より後の組立順序であり、かつ前記組立対象部品と接触する部品を抽出し、
   前記組立対象部品と前記接触する部品とを組み立てた状態の一体化部品を想定して、前記一体化部品を前記自動機の前記記憶部より選択したツールにより把持して、前記自動機による組立動作のシミュレーションを行って組立動作中の干渉の有無を判定し、
   干渉が無いと判定した場合に、前記一体化部品を前記組立対象部品の設計改良案として算出することを特徴とする設計支援装置。
6. 請求項５に記載の設計支援装置において、
   前記出力部は、前記一体化部品を前記組立対象部品の設計改良案として出力すると共に、前記一体化部品の構成部品の材質、及び一体成型の可否判定を出力することを特徴とする設計支援装置。
7. 請求項１に記載の設計支援装置において、
   前記演算部は、
   選択されたツールにより組立対象部品を把持して、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の前記組立対象部品、前記ツール、および自動機稼動部と、既組立部品より構成される製品との間の干渉の有無を判定し、
   干渉が生じた場合には、前記組立対象部品の部品把持面設計改良案の作成に代えて、干渉する周辺部品および干渉領域を抽出し、
   前記干渉領域の周囲に裕度を加えた切除領域を生成して、前記周辺部品から前記切除領域を切除した３次元形状情報を前記周辺部品の設計改良案として算出し、
   前記設計改良案を用いて前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の干渉の有無を判定し、
   干渉が生じない前記周辺部品の前記設計改良案を算出することを特徴とする設計支援装置。
8. 請求項７に記載の設計支援装置において、
   前記３次元形状情報は、前記組立対象部品よりも前に組み立てられる前記周辺部品を対象に算出することを特徴とする設計支援装置。
9. 自動機による組立を想定した製品の設計支援方法であって、
   計算機が、
   設計支援装置のユーザが設計した製品・部品の３次元設計情報と、前記製品を構成する各部品の組立順序情報と、ユーザが使用を指定した自動機およびツールの性能情報との入力を受付けて、記憶部に記憶する工程と、
   選択されたツールにより組立対象部品を把持して、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の前記組立対象部品、前記ツール、および自動機稼動部と、既組立部品より構成される製品との間の干渉の有無を判定する工程と、
   干渉が生じた場合には、前記ツールにより前記組立対象部品を把持する把持候補面を所定の範囲まで拡張する設計改良を、拡張可能方向に従って優先順位を付けて順次、把持候補面を拡張した部品把持面設計改良案を作成する工程と、
   前記各部品把持面設計改良案に対して前記ツールによる把持位置を変えて、前記自動機による組立動作のシミュレーションにより再度製品との間の干渉の有無の判定を干渉が無くなるまで、または拡張可能範囲まで繰り返して、干渉の回避を確認した前記組立対象部品の部品把持面設計改良案を算出する工程と、
   算出した前記組立対象部品の部品把持面設計改良案を３次元の形状情報として出力する工程と、
   を有することを特徴とする設計支援方法。
10. 請求項９に記載の設計支援方法において、
    計算機が、
    前記組立対象部品の組立動作のシミュレーション中に前記製品との間の干渉を起こす場合に、前記組立対象部品より後の組立順序であり、かつ前記組立対象部品と接触する部品を抽出する工程と、
    前記組立対象部品と前記接触する部品とを組み立てた状態の一体化部品を想定して、前記一体化部品を前記自動機の前記記憶部より選択したツールにより把持して、前記自動機による組立動作のシミュレーションを行って組立動作中の干渉の有無を判定する工程と、
    干渉が無いと判定した場合に、前記一体化部品を前記組立対象部品の設計改良案として算出する工程と、
    を更に有することを特徴とする設計支援方法。
11. 請求項９に記載の設計支援方法において、
    計算機が、
    前記組立対象部品の組立動作のシミュレーション中に前記製品との間に干渉が生じた場合には、前記組立対象部品の部品把持面設計改良案の作成に代えて、干渉する周辺部品および干渉領域を抽出する工程と、
    前記干渉領域の周囲に裕度を加えた切除領域を生成して、前記周辺部品から前記切除領域を切除した３次元形状情報を前記周辺部品の設計改良案として算出する工程と、
    前記設計改良案を用いて前記自動機による組立動作のシミュレーションにより組立動作中の干渉の有無を判定し、干渉が生じない前記周辺部品の前記設計改良案を算出する工程と、
    を更に有することを特徴とする設計支援方法。

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