JPH07160909A - 設計支援方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は設計支援方法において、従来に比して
簡易な操作によつて公差や部品の動きの影響による全体
の形状を調べることができ、これにより組立時における
適切な公差や適切な位置関係を簡単に設定する。 【構成】表示画面上に表示された部品上に部品を取り付
ける第１の処理及び又は動きについての自由度に従つて
複数の部品の接合位置を決定する第２の処理を繰り返し
てなる組み立て完了後、複数の機械部品のうち一部の機
械部品について公差が設定された場合には、第１及び又
は第２の処理による組み立て手順に従つて機械部品を再
度組み立て、公差による影響を画面上に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図５、図１０及び図１５） 作用（図５、図１０及び図１５） 実施例 （１）全体構成（図１及び図２） （２）公差を考慮した解析（図３及び図４） （２─１）公差のある部品の再組み立て（図４〜図６） （２─２）再組み立ての結果表示（図４及び図６〜図
８） （３）可動部品の動きに伴う全体形状変化の解析 （３─１）リンク機構でつながれた２つのアームの動作
解析（図９） （３─２）連動する可動部品の再組み立てと結果表示
（図９〜図１１） （３─３）噛み合つて回るギアの動作解析（図４、図
９、図１０及び図１２〜図１４） （３─４）ギアを含む可動部品の再組み立てと結果表示
（図１０、図１２、図１５及び図１６） （４）他の実施例（図１０及び図１５） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は設計支援方法に関し、例
えばＣＡＤ（Computer Aided Design ）による機械部品
の設計を支援する方法に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、機械部品の設計にはＣＡＤといわ
れるドローイングツールが一般に用いられている。この
ＣＡＤを用いた機械部品の設計は、個々の部品形状を記
述するだけではない。すなわち部品形状を記述すると同
時にこれらの部品が組み合わせられるときの位置や組み
合わせられるときに動く可動部品の軌跡も解析してい
る。この軌跡の解析を基にして設計者の考え通りに機械
部品が動くかどうか、又は部品どうしの接触が有るかど
うかを確認している。また実際に部品が量産される場合
に生じる部品精度のひずみを考慮にいれて適切な公差値
を設定するということも必要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが設計の現場で
はこのような位置の計算、軌跡の解析、公差の設定とい
つた作業には、机上における手計算を用いることが多
い。またドローイングツールを用いて何枚もの絵を描き
なおすことによつて確認する方法等も用いられている。
しかし、現在市販されている機構解析用のソフトウエア
や公差解析用のソフトウエアでは操作が煩雑で使い勝手
が悪いためいくつかの問題がある。

【０００５】例えば公差解析用のソフトウエアとして
は、誤差を有するブロツク状の物体を積み重ねる場合の
感度を統計的に解析するためのツールであり、機械部品
のように動きに自由度のある部品の解析には不向きであ
るという問題がある。

【０００６】一方、機構解析用のソフトウエアには運動
学解析や動力学解析等の動きに対応する機能があるが、
任意の条件を満たす位置関係まで動いたところで静止さ
せて調べるという場合には不向きである。また力の解析
に重点がおかれているため各部品のリンク情報を予めユ
ーザが抜けなく全て指定しておく必要があるという問題
がある。

【０００７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来に比して簡易な操作によつて公差や部品の動き
の影響による全体の形状を調べることができ、これによ
り組立時における適切な公差や適切な位置関係を簡単に
設定することができる設計支援方法を提案しようとする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、表示画面上に表示された機械部品
を画面上で組み立てることにより機械設計を支援する機
械設計システムの設計支援方法において、表示画面上に
既に表示されている部品上の所定位置に各部品を実際の
組み立て工程と同様に取り付ける第１の処理（ステツプ
ＳＰ６及びステツプＳＰ１５）と、第１の処理（ステツ
プＳＰ６及びステツプＳＰ１５）によつて取り付けられ
た部品が動きについての自由度を有するため取り付け位
置が一意に定まらない場合には、当該部品と組み合わさ
れる部品を動かすことにより複数の部品の接合位置を決
定する第２の処理（ステツプＳＰ７及びステツプＳＰ１
８）との組み合わせによつてなる組み立て手順を記憶
し、組み立て完了後、複数の機械部品のうち一部の機械
部品について公差が設定された場合には、第１（ステツ
プＳＰ６及びステツプＳＰ１５）及び又は第２の処理
（ステツプＳＰ７及びステツプＳＰ１８）による組み立
て手順に従つて機械部品を再度組み立て、公差による影
響を画面上に表示する。

【０００９】また本発明においては、表示画面上に表示
された機械部品を画面上で組み立てることにより機械設
計を支援する機械設計システムの設計支援方法におい
て、表示画面上に既に表示されている部品上の所定位置
に各部品を実際の組み立て工程と同様に取り付ける第１
の処理（ステツプＳＰ６及びステツプＳＰ１５）と、第
１の処理（ステツプＳＰ６及びステツプＳＰ１５）によ
つて取り付けられた部品が動きについての自由度を有す
るため取り付け位置が一意に定まらない場合には、当該
部品と組み合わされる部品を動かすことにより複数の部
品の接合位置を決定する第２の処理（ステツプＳＰ７及
びステツプＳＰ１８）との組み合わせによつてなる組み
立て手順を記憶し、組み立て完了後、複数の機械部品の
うち一部の可動部品について自由度の範囲内での動きが
設定された場合には、当該可動部品及び当該可動部品と
の間に一定の制約条件がある部品を第１（ステツプＳＰ
６及びステツプＳＰ１５）及び又は第２の処理（ステツ
プＳＰ７及びステツプＳＰ１８）による組み立て手順に
従つて再度組み立て、可動部品を動かしたことにより全
体形状の変化を画面上に表示する。

【００１０】

【作用】表示画面上に表示された部品上に部品を取り付
ける第１の処理（ステツプＳＰ６及びステツプＳＰ１
５）及び又は動きについての自由度に従つて複数の部品
の接合位置を決定する第２の処理（ステツプＳＰ７及び
ステツプＳＰ１８）を繰り返してなる組み立て完了後、
複数の機械部品のうち一部の機械部品について公差が設
定された場合には、第１（ステツプＳＰ６及びステツプ
ＳＰ１５）及び又は第２の処理（ステツプＳＰ７及びス
テツプＳＰ１８）による組み立て手順に従つて機械部品
を再度組み立て、公差による影響を画面上に表示するこ
とにより、公差がもたらす感度の確認が画面上で容易に
できる。これにより部品の適切な公差を容易に設定する
ことができる。

【００１１】また上述の組み立て完了後、複数の機械部
品のうち一部の可動部品について自由度の範囲内での動
きが設定された場合には、当該可動部品及び当該可動部
品との間に一定の制約条件がある部品を第１（ステツプ
ＳＰ６及びステツプＳＰ１５）及び又は第２の処理（ス
テツプＳＰ７及びステツプＳＰ１８）による組み立て手
順に従つて再度組み立て、可動部品を動かしたことによ
り全体形状の変化を画面上に表示することにより、可動
部品の動きがもたらす全体形状の変化を画面上で容易に
確認できる。これにより部品の適切な位置を設定するこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１３】（１）全体構成 図１において１は全体として本発明の機能を実現する機
械部品組立シミユレーシヨンシステムを示し、部品管理
モジユール２、データベース３、形状エデイタ４、組み
立てシミユレータ５及び軌跡計算モジユール（ユニフア
イ）６の５つの機能モジユールによつて構成されてい
る。

【００１４】部品管理モジユール２はユーザが登録した
部品の扱いについてユーザとデータベース３との間でイ
ンターフエースをとるものであり、ユーザのキー操作Ｓ
１によつて指定された部品名を部品名データＳ２として
データベース３に書き込むと共に、指定された部品名に
対応するデータＳ２をデータベース３から読みだして画
面上に表示するようになされている。

【００１５】データベース３は取り扱われる部品を階層
構造によつて管理しており、機構、部品、図形要素の順
に階層が低くなる構造がとられている。このように機構
はひとまとまりの機能を果たすもので複数の部品から構
成されている。また図形要素は部品の形状を表現する最
小単位である。また機械部品組立シミユレーシヨンシス
テム１で扱う部品の形状データは２次元形状であり、こ
れらを構成する要素は線、円弧、点のいずれかであるた
め、個々の部品に対応する部品データは図２に示すよう
に、その部品を構成する線、円弧、点のデータを持ち、
線データと円弧データはその両端に対応する点データを
持つている。

【００１６】形状エデイタ４は部品形状の作成及び編集
を受け持つている。部品形状の作成方法には汎用ドロー
イングツールによつて作成された部品データＳ３を読み
込む方法と実際に部品形状Ｓ４を入力する方法の２種類
がある。また編集機能としては線、円弧、点の入力及び
削除の機能とこれらの形状要素に名前をつける機能とが
ある。このように名前をつけることにより複数の図形が
画面上に重なつたときにも見やすくでき、また操作の指
示を名前を用いることによつて確実な制御ができるよう
になされている。さらに、編集機能の他に属性を設定す
る機能もある。

【００１７】組み立てシミユレータ５はこれら５つのモ
ジユールのうち核となるモジユールであり、組立作業を
実行する機能とユーザの指示によつて図形の形を少し変
えた後に組立作業を再現する機能の２つの機能を有して
いる。この２つの機能によつて理想通り（すなわち公差
などを考慮せず）組み立てたときの各部品の位置と部品
に歪みがあるときの感度の解析ができるようになされて
いる。

【００１８】軌跡計算モジユール６は動かす部品の着目
している部分の図形データ、また自由度の種類や動ける
範囲の制約条件等の計算情報Ｓ５を受け取つて着目点の
移動軌跡を表す式を生成すると共に、その式を解く機能
も有している。この計算結果はデータＳ６として組み立
てシミユレータ５に伝送される。この他、軌跡計算モジ
ユール６はカルク（calc）ボタンの操作が指示された場
合に線や円弧の交点座標を計算する機能も有している。

【００１９】（２）公差を考慮した解析 部品の形状に公差を与えて解析するという場合、機械部
品組立シミユレーシヨンシステム１内の形状エデイタ４
によつて、部品の形状を構成する要素（すなわち線、円
弧、点）についての公差を設定する。部品の形状を構成
する要素のうち、線の公差としては平行にどれだけ変動
し得るかが設定され、円弧の公差としては中心点がＸ方
向、Ｙ方向のプラス方向又はマイナス方向にどれだけ変
動し得るか、また半径が長く又は短くなる場合どれだけ
変動し得るかが設定される。さらに点の公差としてはＸ
方向、Ｙ方向のプラス方向又はマイナス方向にどれだけ
変動し得るかが設定される。

【００２０】ユーザはマウスカーソルを公差設定したい
図形に近づけ、ボタンをクリツクすることによつて公差
設定のための入力用ウインドを画面上に表示させること
ができる。円弧の公差を設定する場合の例として、図３
に示すように円弧の中心点がＸ方向、Ｙ方向のプラス方
向又はマイナス方向に0.05変動し、また半径が±0.05変
動し得るように公差範囲を入力する。このようにして設
定された公差情報は、各要素が属性としてデータベース
３のフアイルに保存される。

【００２１】公差がある場合の組み立て結果を解析する
ためには、組み立てシミユレータ５で、まず理想的な
（すなわち公差を考慮していない）部品を用いて組み立
てを行う。

【００２２】例えば基板７の上にカム８とスライダ９と
を乗せて組み立てる例とこの組み立てに対応する組み立
て手順の記憶リストを図４に示す。カム８とスライダ９
は、基板の上に乗せられ、その後カム８上の点Ｃとスラ
イダ９上の点Ｓとが一致するように任意の範囲で動かさ
れることによつてカム８とスライダ９の配設位置が決ま
る。このようにカム８やスライダ９の部品データを基板
７に乗せる操作をマージ（merge）という。また、予め
定義された動きの自由度を考慮して部品を動かし、部品
の配設位置を決める操作をユニフアイ（ unify）とい
う。

【００２３】ここで、動きの自由度としては「回転」と
「平行移動」の２つを定義することができる。回転はす
でに定義されている任意の点を中心として部品全体を回
転させるものであり、平行移動はすでに定義されている
任意の線に沿つて部品全体を平行移動させるものであ
る。

【００２４】カム８とスライダ９とを基板７上に組み合
わせる際における画面上の一連の操作を図４をもとに説
明すると以下のようになる。まず基板７のデータが読み
込まれ画面上に表示される。第１のマージ処理では、ま
ずカム８のデータが読み込まれる。次にカム８から突出
しているピンＣ１を基板７上に差し込む位置Ｆ１が指示
される。続いてカム８の動きの自由度が「回転」と指定
される。

【００２５】第２のマージ処理では、まずスライダ９の
データが読み込まれる。次にスライダ９から突出してい
るピンＳ１を基板７上に差し込む位置Ｆ２が指示され
る。続いてスライダ９の動きの自由度が「平行移動」と
指定される。ここでスライダ９が移動可能である範囲は
画面上に線で表示される。実際の部品においては基板７
に穿設された長穴Ｆ２の中にスライダ９のピンＳ１が差
し込まれて長穴Ｆ２の範囲内で移動するという制約条件
に対応している。

【００２６】最後にユニフアイ処理では、カム８上の点
Ｃとスライダ９上の点Ｓが一致するように指示し終了す
る。以上の組み立て手順は、図４に示すように各組み立
て処理を順に手順記憶リストとして記憶される。

【００２７】（２─１）公差のある部品の再組み立て 次に、公差のある部品の再組み立ての手順を示す。まず
第１の処理として、理想的な（すなわち公差を考慮して
いない）部品を用いた組み立ての後で、公差を考慮させ
る部品とこの部品に考慮させる公差範囲とを指定する。
次に第２の処理として、図４のような形で手順記憶リス
トとして記憶してある組み立て手順に従つて部品を再度
組み立てる。ここで公差のある部品を組み立てるときに
は公差の範囲内で図形要素をずらす。第３の処理は、組
み立てた結果としての部品データをひとまとまりにして
保存する。また公差の範囲内で前の処理とは異なるずら
し方により図形要素をずらし、部品を再度組み立てるた
めに第２の処理を繰り返す。最後にこれらの組み立て結
果としての形状をまとめて画面上に表示する。

【００２８】上述した公差のある部品の再組み立ての手
順中の第２の処理のフローチヤートを図５に示す。すな
わち図５は記憶した組み立て手順にしたがつて部品を再
度組み立てるときのフローチヤートである。まずステツ
プＳＰ１において、公差を考慮させる部品をユーザが指
定し、この部品の公差を与える要素が線、円弧、点のう
ちのどれであるかを指定する。次にステツプＳＰ２にお
いて、部品の取り得る公差の範囲を調べ、ステツプＳＰ
３へ移る。又は、ユーザがこの公差の範囲を指定し、ス
テツプＳＰ３へ移る。

【００２９】ステツプＳＰ３では、図４のような形で手
順記憶リストとして記憶してある各組み立て処理を順に
読み込む。このステツプＳＰ３にて読み込まれた組み立
て処理がマージの場合は、ステツプＳＰ４へ移り、この
部品を変形させる指定があるか否かを判定する。ここで
肯定結果が得られる場合には、ステツプＳＰ５によつて
部品データの値を変更する。変更後、ステツプＳＰ６で
マージ処理し、ステツプＳＰ３に戻つて次の組み立て処
理を読み込む。これに対して否定結果が得られる場合に
は、ステツプＳＰ６に移つてマージ処理し、ステツプＳ
Ｐ３に戻つて処理を続ける。

【００３０】またステツプＳＰ３にて読み込まれた組み
立て処理がユニフアイの場合は、ステツプＳＰ７へ移つ
てユニフアイ処理し、ステツプＳＰ３に戻つて処理を続
ける。さらにステツプＳＰ３にて記憶されている組み立
て処理の残りがない場合はステツプＳＰ８へ移り、処理
を終了するようになされている。

【００３１】また、上述した公差のある部品の再組み立
ての手順中の第３の処理では部品を再度組み立てて得ら
れる部品データが保存されるため、この保存の様子を図
６に示す。まず公差がないときに各部品を組み立てた後
の各部品データの線、円弧及び点からなる要素の座標値
を保存している。これらの要素のうち線と円弧は、それ
ぞれ両端に対応する点データを座標値として保存してい
る。

【００３２】次に、公差が部品Ａの点Ｐ１をＸ方向に＋
0.05であるときに、この公差の分だけ図形要素をずらし
て組み立てた後の各部品データの各要素の座標値を保存
する。また図形要素の別のずらし方として、公差が部品
Ａの点Ｐ１をＸ方向に−0.05であるときに、この公差の
分だけ図形要素をずらして組み立てた後の各部品データ
の各要素の座標値を保存する。このように公差のある部
品の図形要素を公差の範囲内でずらして組み立て、組み
立てた後の各部品データの各要素の座標値を全て保存す
る。

【００３３】（２─２）再組み立ての結果表示 公差のある部品の図形要素を公差の範囲内でずらし再度
組み立て、この結果としての形状がまとめて画面上に表
示される。この表示された状態で、各公差によつて各要
素の位置と理想状態（すなわち公差を考慮しない状態）
のときの位置との差を表示することができる。

【００３４】図７には、図４の組み立て後、基板７の穴
Ｆ１をＸ、Ｙ方向にプラス方向又はマイナス方向それぞ
れ 0.1ずつずらして組み立て直した結果と、このときの
スライダ９の下端の点Ａの座標を表示させたようすを示
す。各再組み立ての結果で得られたスライダ９の下端の
点Ａの座標は、図６に示した再組み立て結果の集合それ
ぞれに対応する点の座標を調べて理想状態との差を計算
する。

【００３５】図７に示した画面上の表示例における座標
値は、基板部品（basepart）の座標系に変換して表示さ
れている。この表示されている座標系以外での座標値で
検証することも考えられるため、画面上に表示される座
標系を変換するためのボタン（AXISボタン）を押すこと
で座標系を他の部品の座標系に変えることができる。図
７の場合でいうと、カム８の座標系でスライダ９及び基
板７の各座標値を表示でき、またスライダ９の座標系で
カム８及び基板７の各座標値を表示できる。これはマー
ジ処理やユニフアイ処理を用いて部品の回転や移動の割
合を計算することによつて実現できる。この結果、部品
の座標系での座標値に変換することができる。

【００３６】例えば、点Ｐの座標値を点Ｐを有する部品
の座標系から部品Ａの座標系に変換するときのマージ処
理についてのフローチヤートを図８に示す。まずステツ
プＳＰ９においてマージ処理直前に部品Ａの任意の２点
について座標値を記憶する。記憶後、マージ処理しステ
ツプＳＰ１０へ移る。このステツプＳＰ１０ではステツ
プＳＰ９において記憶した２点についてマージ処理後の
座標値を調べる。次にステツプＳＰ１１において、マー
ジ処理の前後における２点の座標値を比較して、移動量
を計算する。その後ステツプＳＰ１２にて、点Ｐの座標
値に関して、ステツプＳＰ１１で求めた移動方向と逆方
向の移動量の値を表示することで、変換できる。

【００３７】ここでマージ処理ではなくユニフアイ処理
する場合には、図８のステツプＳＰ９からステツプＳＰ
１０へ移るときにユニフアイ処理する。またステツプＳ
Ｐ１１の処理で移動量だけでなく回転量も計算する。さ
らにステツプＳＰ１２ではステツプＳＰ１１で求めた移
動方向と逆方向の移動量及び回転方向と逆方向の回転量
の各値を表示することで変換できる。

【００３８】 （３）可動部品の動きに伴う全体形状変化の解析 可動部品の動きがもたらす影響を解析するという場合、
機械部品組立シミユレーシヨンシステム１の５つの機能
モジユールの内の組み立てシミユレータ５上で、まず可
動部品を組み立てることによつてシステムに組み立て手
順を記憶させる。次に可動部品を動かした位置で記憶し
た手順どおりに再度組み立てをさせる。

【００３９】（３─１）リンク機構でつながれた２つの
アームの動作解析 基板上に２つの部品アームを乗せて組み立てる場合の例
とこの組み立てに対応する組み立て手順の記憶リストを
図９に示す。この例は、基板７上に２つのアームＡ及び
Ｂをリンク機構でつないでいる。このアームＡの点Ａ１
は固定され、アームＢの点Ｂ１は固定されないが、アー
ムＡの点Ａ２とアームＢの点Ｂ１とはリンク機構でつな
がれる。

【００４０】このときの画面上での一連の操作を説明す
ると以下のようになる。まず基板のデータが読み込まれ
画面上に表示される。次に、アームＡのデータが読み込
まれる。このアームＡにはピンＡ１が突出しており、こ
のピンＡ１を基板７上の穴Ｋ１に差し込むことによつて
アームＡの初期的な位置が決定する。画面上の操作は、
アームＡのデータを読み込んだ後、ピンＡ１を差し込む
位置を指示し、アームＡについて設定される動きの自由
度を「回転」と指示する。

【００４１】その後、アームＢはピンＢ１をアームＡの
穴Ａ２に差し込むことによつて初期的な位置が決定す
る。画面上の操作は、アームＢのデータを読み込んだ
後、ピンＢ１を差し込む位置を指示し、アームＢについ
て設定される動きの自由度を「回転」と指示する。最後
にアームＢ上の点Ｂ２と基板７上の溝Ｍが一致するよう
にシステムに指示し終了する。以上の組み立て手順は、
図９に示すように各操作を順に手順記憶リストとして記
憶される。

【００４２】 （３─２）連動する可動部品の再組み立てと結果表示 次に、連動する可動部品の再組み立ての手順を示す。ま
ず第１の処理として、初期的な位置での組み立ての後
で、移動させる部品と部品の移動先とを指定する。次に
第２の処理として、図９のような形で手順記憶リストと
して記憶してある組み立て手順にしたがつて部品を再度
組み立てる。ここで移動させる部品を組み立てるときに
は初期的な位置に一旦置いた後、指定した位置までユニ
フアイ処理で動かす。最後にこれらの組み立て結果とし
ての形状をまとめて画面上に表示する。

【００４３】上述した可動部品を動かしたことに対応す
る再組み立ての手順のうち、第２の処理のフローチヤー
トを図１０に示す。まずステツプＳＰ１３において、移
動させる部品と部品の移動後の位置とを指示する。ここ
で画面上には理想的な（すなわち何も考慮しない）状態
で部品を組み立てたようすが表示してあり、この画面上
の部品のうち、移動させる部品をユーザがマウスで選
ぶ。さらに部品の移動先をマウスで選びステツプＳＰ１
４へ移る。

【００４４】ステツプＳＰ１４では、図９のような形で
手順記憶リストとして記憶してある組み立て処理を順に
読み込む。このステツプＳＰ１４にて読み込まれた組み
立て処理がマージの場合は、ステツプＳＰ１５にてマー
ジ処理し、ステツプＳＰ１６へ移る。ステツプＳＰ１６
では、ステツプＳＰ１５にてマージ処理された部品がス
テツプＳＰ１３において動きを設定されたものか否かを
判定する。ここで肯定結果が得られる場合には、ステツ
プＳＰ１７によつてこの部品をステツプＳＰ１３で指定
されたようにユニフアイ処理で指定の位置まで動かし、
ステツプＳＰ１４へ戻つて次の組み立て処理を読み込
み、処理を続ける。これに対して否定結果が得られる場
合には、ステツプＳＰ１４へ戻り処理を続ける。

【００４５】またステツプＳＰ１４にて読み込まれた組
み立て処理がユニフアイの場合は、ステツプＳＰ１８へ
移り、ユニフアイ処理する。このとき画面上ではシステ
ムによりデータの位置が決まる。ユニフアイ処理を終え
るとステツプＳＰ１４に戻り、処理を続ける。さらにス
テツプＳＰ１４にて記憶されている組み立て処理の残り
がない場合はステツプＳＰ１９へ移り、処理を終了する
ようになされている。

【００４６】また、図１１に図９のアームＡを基板７上
の点Ｐまで回転させた状態を求めるようすを示す。この
図は図９の各部品を組み立てた後に、その中の部品（ア
ームＡ）を動かした例である。これを図１０のフローチ
ヤートに従つて説明する。まず始めに図９のように組み
立てる。ステツプＳＰ１３で、アームＡの１辺を基板７
上の点Ｐと一致するところまで動かすと指示する。

【００４７】ステツプＳＰ１４では、図９に示すように
記憶された手順記憶リストの組み立て処理を順に読み込
む。ここでは基板７、アームＡ、アームＢの順に読み込
む。最初にステツプＳＰ１４で読み込まれる基板７に関
する組み立て処理はステツプＳＰ１３において特に指示
はないのでステツプＳＰ１５でマージ処理し、ステツプ
ＳＰ１４に戻る。次にステツプＳＰ１４で読み込まれる
アームＡに関する組み立て処理はまずステツプＳＰ１５
でマージ処理した後、ステツプＳＰ１３の指示に従つて
１辺を基板７上の点Ｐとユニフアイ処理し、ステツプＳ
Ｐ１４に戻る。さらにステツプＳＰ１４で読み込まれる
アームＢに関する組み立て処理は基板７と同様に特に指
示はないのでマージ処理し、ステツプＳＰ１４に戻る。
このときすでにアームＡの位置は図９に示すアームＡの
位置と異なる。

【００４８】最後に読み込まれる組み立て処理はアーム
Ｂのユニフアイであるため、ユニフアイ処理しステツプ
ＳＰ１４に戻る。すでにアームＡの位置が図９に示すア
ームＡの位置と異なるため、結果的にアームＢのユニフ
アイ後の位置も図９とは異なる。すなわち、アームＡを
矢印方向ａに回転するとき、アームＢはアームＡと連動
し、アームＢの点Ｂ２も溝Ｍ上を矢印ｂ方向に動く様子
が画面上で確認できる。

【００４９】（３─３）噛み合つて回るギアの動作解析 組み立てる部品にギアが含まれる場合の例とそれに対応
する記憶すべき組み立て手順のデータ構造を図１２に示
す。ここで部品にギアが含まれているが、各ギアが噛み
合つて回るということを考慮に入れず、部品にカム８と
スライダ９を含む図４や部品にアームＡ及びＢを含む図
９に示すように、部品名、自分要素名、相手要素名及び
自由度の情報のみを組み立て手順として手順記憶リスト
に記憶させる。

【００５０】このとき画面上での一連の操作を説明する
と以下のようになる。組み立て手順の記憶リストとし
て、まず基板７のデータが記憶される。次に、部品１の
ギアＣ上の点Ｃ１を基板７上の点Ｐ１に対応させ動きの
自由度を「回転」としたというデータを記憶させる。そ
の後、部品２のギアＤについてもギアＣと同様にギアＤ
上の点Ｄ１を基板７上の点Ｐ２に対応させ動きの自由度
を「回転」としたというデータを記憶させ、一連の組み
立て手順の記憶リストができる。

【００５１】ここでギアＣを回転させるとき、図１０に
示すような方法で部品を再度組み立てると、ギアＣは回
転するがギアＤは回転しない。すなわちギアの場合、単
純なリンクやカムと違い、回転の伝播をなんらかの方法
で行う必要がある。このため、部品名、自分要素名、相
手要素名及び自由度の情報以外にも歯数設定、噛み合う
ギアの指定及びギア回転の計算が必要となる。

【００５２】まずギアの歯数の設定は、形状エデイタ４
で円弧の持つ属性として設定する。次に噛み合うギアの
指定は、組み立てシミユレータ５でギア部品をマージ処
理するときに指定する。すなわち、ギア部品を含む部品
をマージ処理したときにはどのギアの回転に影響を受け
るか、又は駆動源であるかというシステムの質問にユー
ザが答えることにより、その噛み合わせの情報を手順記
憶リストに記録する。

【００５３】ここで、従来のマージ操作は部品の初期的
な位置決めをするために、読み込んだ部品のどの部分を
既にある部品のどの部分に対応させるかを指定する。こ
のため、ギアの動作にも対処できるようにマージ直前に
処理するフローチヤートを図１３に示す。ステツプＳＰ
２０からギアに対応するマージ前の処理を開始する。ス
テツプＳＰ２１にて、システムは今読み込んだ部品がギ
アを含むか否か、すなわち形状エデイタ４で部品要素に
ギア属性として歯数を設定しているか否かを判定する。
ここでギアを含まない場合は、ステツプＳＰ２２にてマ
ージ前の処理を終了し、マージ処理を行う。

【００５４】これに対しギアを含む場合は、ステツプＳ
Ｐ２３に移り、この部品が直接駆動源となつているか否
かについて判定する。この判定で肯定結果が得られる場
合には、ユーザが画面上に表示されている「駆動源」と
いうボタンを押すことによりステツプＳＰ２４へ移り、
このギアを駆動源としていることを手順記憶リストの組
み立て処理内にに記録し、ステツプＳＰ２２にてマージ
前の処理を終了する。また否定結果が得られる場合に
は、ステツプＳＰ２５にて、この部品のギアがどのギア
の影響を受けるのかを指定する。これは、既に画面上に
表示されている部品の中で影響を与えるギア及び影響を
受けるギアをユーザがマウスでピツクすることにより指
定する。この後、ステツプＳＰ２６に移り、ステツプＳ
Ｐ２５で指定された影響を与えるギア及び影響を受ける
ギアを組み立て処理内に記録し、ステツプＳＰ２２にて
マージ前の処理を終了する。

【００５５】図１４では、ギアであることを考慮に入れ
マージ処理する場合の組み立て手順の記憶リストを示
す。図１２に示すような部品の組み立て手順の記憶リス
トは部品がギアであることを考慮に入れず、影響を与え
るギア及び影響を受けるギアの情報を手順リストに記憶
させていないため、ギアＣを回転させた状態で再度組み
立てたときにギアＤにその動きが伝わらない。このため
図１２の組み立て手順の記憶の方法に加え、ギアが回転
する際の影響関係としてギアＣが駆動源であることを示
す情報とギアＤがギアＣの影響を受けるという情報を手
順記憶リスト内の各組み立て処理にそれぞれ記憶する。
この情報の記憶は図１３のステツプＳＰ２４にて処理さ
れる。

【００５６】 （３─４）ギアを含む可動部品の再組み立てと結果表示 ギアを動かすことに対応する再組み立ては次のように行
う。（再組み立ての手順を示す。）第１の処理として、
初期的な位置での組み立ての後で、ギアの移動先を指定
する。次に第２の処理として、図１４のような形で手順
記憶リストとして記憶してある組み立て手順に従つて部
品を再度組み立てる。ここで移動させるギアを組み立て
る場合には、初期的な位置に一旦ギアを置いたあと、指
定した位置までユニフアイ処理で動かす。このとき、ギ
アの回転量を記録する。またその他のギアを組み立てる
場合には、ギアに影響を与えているその他のギアがこの
組み立て時にどれだけ回転したかを調べ、歯数の比を計
算してギアが回転すべき量を求め、その回転量だけ回転
した状態でマージ処理する。第３のすなわち最後の処理
として、これらの組み立て結果としての形状を画面上に
表示する。

【００５７】ここで第２の処理の再組み立ての処理のフ
ローチヤートを図１５に示す。図１５には、ギアを考慮
に入れていない可動部品の再組み立て処理におけるフロ
ーチヤートを示す図１０との対応部分に同一符号を付
し、ギアを考慮に入れる場合における再組み立て処理を
示す。

【００５８】以下では、図１０に追加された部分である
ステツプＳＰ１６、ステツプＳＰ２７及びステツプＳＰ
２８について説明する。図１０では、読み込んだ部品に
ついて、移動の指示がなければ何もせずに処理を続けた
が、ギアを考慮に入れると、部品の移動の指示がないと
きでも、この部品のギアに影響を与えるギアが回転して
いる場合にはその影響を受けるギアも回転させなくては
ならないということがある。そこで、ステツプＳＰ１６
において読み込んだ部品を移動させるという指示が無い
場合、ステツプＳＰ２７にてギアであるか否かを判定す
る。

【００５９】ステツプＳＰ２７の判定で、肯定結果が得
られる場合には、図１０と同様に何もせずステツプＳＰ
１４に戻り処理を続ける。これに対して否定結果が得ら
れる場合には、ステツプＳＰ２８へ移る。ステツプＳＰ
２８では、ギアに影響を与えている他のギアが、最初の
組み立て時と比較してどれだけ回転したか回転量を調
べ、ギアをそれに対応するだけ回転させ、ステツプＳＰ
１４へと戻り処理を続ける。ここで、影響を与えるギア
の歯数をＡＮ、回転角をＡＲ、影響を受けるギアの歯数
をＢＮとすると、影響を受けるギアの回転角は

【数１】 で表される。

【００６０】また図１６に、図１２の組み立てを行い図
１４の組み立て手順の記憶リストを用いてギアＣ上の点
ＣＰを基板７上の線Ｌと重なるところまで回転させた状
態を求めるようすを示す。まずギアＣを回転させる。次
に、ギアＣの回転角を調べると４０度なので記憶する。
記憶後、ギアＤをマージ処理する際にどのギアの影響を
受けるかを調べる。このとき図１４の手順記憶リストよ
りギアＤはギアＣの影響を受けることが分かる。ギアＣ
の歯数は８０、ギアＤの歯数は４０と記憶されているた
め、ギアＤはギアＣの２倍の角度回転する。この場合ギ
アＣの回転角は４０度であるため８０度となる。よつて
ギアＤをギアＣとは逆方向に８０度回転させる。

【００６１】以上の構成によれば、組み立てたい各部品
を基板上に置き、その部品の位置が単独では決まらない
場合には動きの自由度を与え、さらに別の自由度を持つ
た他の部品を動かして一致点を計算して見いだす、とい
う一連の操作によつて実際に画面上で機械部品を組み立
てることにより部品の位置関係や可動部品の動く様子を
画面上で見ることができる。

【００６２】（４）他の実施例 なお上述の実施例において、公差を与えて解析するとい
う場合の例として基板７の上にカム８とスライダ９とい
う部品を乗せて組み立てるものについて述べたが、本発
明はこれに限らず、基板上にカムとスライダ以外の部品
を乗せて組み立てるものでも公差を与えることにより同
様の結果を得ることができる。

【００６３】また上述の実施例において、部品の動きが
もたらす影響を解析するという場合の例として、基板上
に２つの部品アームを乗せて組み立てる例と組み立てる
部品にギアが含まれる例を述べ、それぞれの再組み立て
の処理手順としてフローチヤートを図１０及び図１５に
示したが、本発明はこれに限らず、基板上に複数の可動
部品を乗せて組み立てる場合についても再組み立ての手
順として図１５のフローチヤートに従い処理することに
より同様の結果を得ることができる。

【００６４】さらに上述の実施例において機械部品の組
み立て処理と一部部品の組み立て再現処理の２つの処理
を含むシステムについて述べたが、本発明はこれに限ら
ず、機械部品の組み立て処理のみをシステムに組み込む
ようにしても良い。

【００６５】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、従来に比
して簡易な操作によつて公差や部品の動きの影響による
全体の形状を調べることができ、これにより組み立て時
における適切な公差や適切な位置関係を簡単に設定する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による機械設計支援方法を用いた設計シ
ステムの一実施例を示すブロツク図である。

【図２】部品データの構造を示す略線図である。

【図３】円弧に対する公差範囲設定画面を示す略線図で
ある。

【図４】設計部品の一例を示す略線図及び組み立て手順
を示すブロツク図である。

【図５】公差を持つ部品の組み立て操作の再現と変形処
理の説明に供するフローチヤートである。

【図６】組み立て操作の再現結果のデータ保存を示すブ
ロツク図である。

【図７】再組み立ての全ての結果と位置を示す略線図で
ある。

【図８】任意の座標系への変換処理の説明に供するフロ
ーチヤートである。

【図９】可動部品を有する設計部品の一例を示す略線図
及び組み立て手順を示すブロツク図である。

【図１０】可動部品を有する組み立て操作の再現と変形
処理の説明に供するフローチヤートである。

【図１１】図９における設計部品の組み立て操作の再現
を示す略線図である。

【図１２】ギアを有する設計部品の一例を示す略線図及
び組み立て手順を示すブロツク図である。

【図１３】ギアを有する設計部品の変形処理の説明に供
するフローチヤートである。

【図１４】ギアを考慮に入れた組み立て手順を示すブロ
ツク図である。

【図１５】ギアを有する設計部品の組み立て操作の再現
と変形処理の説明に供するフローチヤートである。

【図１６】ギアを考慮に入れた動きの解析を示す略線図
である。

【符号の説明】 １……機械部品組立シミユレーシヨンシステム、２……
部品管理モジユール、３……データベース、４……形状
エデイタ、５……組み立てシミユレータ、６……軌跡計
算モジユール、７……基板、８……カム、９……スライ
ダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示画面上に表示された機械部品を画面上
   で組み立てることにより機械設計を支援する機械設計シ
   ステムの設計支援方法において、 上記表示画面上に既に表示されている部品上の所定位置
   に各部品を実際の組み立て工程と同様に取り付ける第１
   の処理と、 上記第１の処理によつて取り付けられた部品が動きにつ
   いての自由度を有するため取り付け位置が一意に定まら
   ない場合には、当該部品と組み合わされる部品を動かす
   ことにより複数の部品の接合位置を決定する第２の処理
   との組み合わせによつてなる組み立て手順を記憶し、 組み立て完了後、複数の機械部品のうち一部の機械部品
   について公差が設定された場合には、 上記第１及び又は第２の処理による組み立て手順に従つ
   て上記機械部品を再度組み立て、 公差による影響を画面上に表示することを特徴とする設
   計支援方法。
2. 【請求項２】表示画面上に表示された機械部品を画面上
   で組み立てることにより機械設計を支援する機械設計シ
   ステムの設計支援方法において、 上記表示画面上に既に表示されている部品上の所定位置
   に各部品を実際の組み立て工程と同様に取り付ける第１
   の処理と、 上記第１の処理によつて取り付けられた部品が動きにつ
   いての自由度を有するため取り付け位置が一意に定まら
   ない場合には、当該部品と組み合わされる部品を動かす
   ことにより複数の部品の接合位置を決定する第２の処理
   との組み合わせによつてなる組み立て手順を記憶し、 組み立て完了後、複数の機械部品のうち一部の可動部品
   について自由度の範囲内での動きが設定された場合に
   は、 当該可動部品及び当該可動部品との間に一定の制約条件
   がある部品を上記第１及び又は第２の処理による組み立
   て手順に従つて再度組み立て、 可動部品を動かしたことにより全体形状の変化を画面上
   に表示することを特徴とする設計支援方法。