JPH07249052A - 三次元機構概念図作画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 三次元機構概念図を簡単に描くことができる
作画装置を得ることを目的とする。 【構成】 配置された立体のどの面を作業平面にするの
かを選択する手段６と、選択された作業平面を移動する
手段７と、三次元のデータを持つ概念図記号を選択する
手段８と、選択された概念図記号の大きさを変更する手
段９と、選択された概念図記号の方向を変える手段１０
と、選択された概念図記号を作業平面上に配置する手段
１１と、配置された概念図記号の位置および方向を三次
元座標と方向ベクトルに変換しデータを構築する手段１
２と、配置された概念図記号の間を線で結ぶ手段１３
と、概念図記号間の結合関係のデータを構築する手段１
４により三次元機構概念図を作成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械の動作を簡単に理
解できることを目的とした三次元機構概念図の作成法に
したがってコンピュータを利用して作成する三次元機構
概念図作画装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２２は例えば特開平４−２９６９７６
号公報に示された機構概念図入力例である。画面の中央
に描かれている機構概念図を入力する場合、マウスなど
の入力装置によって画面右側のメニューより概念図記号
を選択し、画面中央の作業領域に配置する。概念図記号
の配置終了後、線分のメニューを選択して概念図記号間
を線で結ぶと、機構概念図は完成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成され
た従来の機構概念図作画装置においては、二次元データ
しかもたないため、複雑な機構を描くと概念図記号が重
なりあって見にくく理解しにくいことがあり、理解しや
すくするためには、さらに別の方向からみた機構概念図
を最初から描きなおす必要が生じ手間がかかるという問
題点があった。

【０００４】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、簡単な入力方法で三次元のデータ
を構築しながら機構概念図を作成できる装置を得ること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる三次元機
構概念図作画装置は、配置された立体のどの面を作業平
面にするのかを選択する手段と、選択された作業平面を
移動する手段と、三次元のデータを持つ概念図記号を選
択する手段と、選択された概念図記号の大きさを変更す
る手段と、選択された概念図記号の方向を変える手段
と、選択された概念図記号を作業平面上に配置する手段
と、配置された概念図記号の位置および方向を三次元座
標と方向ベクトルに変換しデータを構築する手段と、配
置された概念図記号の間を線で結ぶ手段と、概念図記号
間の結合関係のデータを構築する手段とを備えたもので
ある。

【０００６】また、本発明にかかる三次元機構概念図作
画装置は、表示装置の画面に、概念図記号を配置し機構
概念図を作成していく作業領域と設定領域とを設けると
ともに、上記設定領域に、概念図記号を選択する記号選
択部と、概念図記号の向きを変換する記号方向変換部
と、作業領域に配置される概念図記号の視点を変える視
点位置設定部と、作業領域に配置される概念図記号を拡
大したり縮小したりする倍率設定部と、作業平面を選択
する作業平面選択部と、作業平面を移動させる作業平面
移動部と、選択された作業平面，選択された概念図記
号，その概念図記号の向きおよび座標軸を表示する状態
表示部とを設けたものである。

【０００７】また、本発明にかかる三次元機構概念図作
画装置は、立体内の概念図記号を選択する手段と、この
選択した概念図記号を移動する手段と、この移動された
概念図記号の三次元座標を書き換える手段と、この書き
換えられたデータを基に概念図を描画しなおす手段とを
備えたものである。

【０００８】また、選択した概念図記号が現在選択し表
示されている作業平面上にある場合、当該概念図記号を
前記作業平面上を移動しうるようにしたものである。

【０００９】また、選択した概念図記号が現在選択し表
示されている作業平面上にない場合、当該概念図記号を
前記作業平面と平行な平面のうち、当該概念図記号と交
わる平面上を移動しうるようにしたものである。

【００１０】また、作業平面上にある概念図記号と作業
平面上にない概念図記号の色を異なる色で表示するよう
にしたものである。

【００１１】

【作用】本発明においては、配置された立体のどの面を
作業平面にするのかを選択する手段、選択された作業平
面を移動する手段、三次元のデータを持つ概念図記号を
選択する手段、選択された概念図記号の大きさを変更す
る手段、選択された概念図記号の方向を変える手段、選
択された概念図記号を作業平面上に配置する手段、配置
された概念図記号の位置および方向を三次元座標と方向
ベクトルに変換しデータを構築する手段、配置された概
念図記号の間を線で結ぶ手段、概念図記号間の結合関係
のデータを構築する手段により三次元機構概念図を作成
する。

【００１２】また、表示装置の画面に設けた作業領域に
作業平面を設定する。また、画面設定領域に表示した概
念図記号を選択する記号選択部、概念図記号の向きを変
換する記号方向変換部、作業領域に配置される概念図記
号の視点を変える視点位置設定部、作業領域に配置され
る概念図記号を拡大したり縮小したりする倍率設定部、
作業平面を選択する作業平面選択部、および作業平面を
移動させる作業平面移動部を選択することで、作業領域
に表示した作業平面に概念図記号を配置し、機構概念図
を作成する。

【００１３】また、立体内の概念図記号を選択する手段
と、選択した概念図記号を移動する手段と、移動された
概念図記号の三次元座標を書き換える手段と、書き換え
られたデータを基に概念図を描画しなおす手段により、
作業平面上に配置された概念図記号を移動させる。

【００１４】また、選択した概念図記号が現在選択し表
示されている作業平面上にある場合、当該概念図記号を
前記作業平面上を移動させる。

【００１５】また、選択した概念図記号が現在選択し表
示されている作業平面上にない場合、当該概念図記号を
前記作業平面と平行な平面のうち、前記概念図記号と交
わる平面上を移動させる。

【００１６】また、作業平面上にある概念図記号と作業
平面上にない概念図記号は異なる色で表示される。

【００１７】

【実施例】

実施例１．図１は実施例１のシステム構成を示す図であ
る。図において、１は集積回路等で構成された演算装
置、２は集積回路等で構成された記憶装置、３は磁気記
録装置で構成された補助記憶装置、４はＣＲＴ等で構成
された表示装置、５は座標位置指示装置とキーボードで
構成された入力装置である。

【００１８】図２は実施例１の作画手順のフローチャー
トである。図において、６は概念図を作画するために基
準となる立体のどの平面を作業平面にするのかを選択す
る作業平面選択手段、７は選択された作業平面を移動す
る作業平面移動手段、８は概念図記号を選択する記号選
択手段、９は選択された概念図記号のサイズを変える記
号サイズ変更手段、１０は選択された概念図記号の向き
を変える記号方向変換手段、１１は選択された概念図記
号を作業平面上に配置する記号配置手段、１２は配置さ
れた概念図記号の位置および方向を三次元座標と方向ベ
クトルに変換しデータを構築する三次元データ構築手
段、１３は配置された概念図記号の間を線で結ぶ記号結
線手段、１４は概念図記号間の結合関係のデータを構築
する結線データ構築手段である。

【００１９】図３は実施例１のメニュー画面である。図
において、１５は概念図記号を配置する基準となり中心
に原点がある立体、１６は概念図記号が配置され０．１
刻み幅の作業平面、１７は作業平面１６が置かれた作業
領域、１８は概念図記号を選択する記号選択部、１９は
概念図記号のサイズを変更したり、作業平面上に配置さ
れた概念図記号を移動させたりする命令群がある補助命
令部、２０は入力時のエラーメッセージや、作業平面に
配置された概念図記号の座標情報を表示したり、概念図
の入出力する際のファイル名の入力を行うメッセージ表
示部、２１は作業領域１７に作成された概念図を拡大し
たり縮小したりする倍率設定部、２２は選択された概念
図記号の向きを変換する記号方向変換部、２３は作業領
域１７に作成された概念図を別の角度からみたりするた
めの視点位置設定部、２４は作業平面１６を選択する作
業平面選択部、２５は選択された作業平面１６をプラス
方向に移動するプラスボタン２５ａとマイナス方向に移
動するマイナスボタン２５ｂからなる作業平面移動部、
２６は選択された作業平面１６と、選択された概念図記
号と、その概念図記号の向きと、座標軸を表示する状態
表示部、２７は１８〜２６で構成されている設定領域で
ある。

【００２０】次に動作について説明する。図４（ａ），
（ｂ）は作業平面１６を選択する過程を示した図であ
る。図において、作業平面１６を選択するには、作業平
面選択部２４の面Ａ、Ｂ、Ｃのうち、作画しようとする
平面に平行な面を１つ選択する。例えば、初期設定とし
て既に図３に示すｘｚ平面が作業平面１６として選択さ
れているが、ｘｙ平面を作業平面にしたい場合は、作業
平面選択部２４の面Ｂを選択することによりｘｙ平面が
作業平面３１として表示される。

【００２１】図５（ａ），（ｂ）は作業平面を移動させ
る過程を示した図である。選択されている作業平面３１
の＋方向、−方向は、状態表示部２６にある座標軸によ
って決定され、作業平面移動部２５で実行される。図に
おいて、作業平面３１を矢印Ｄの方向に移動させるに
は、状態表示部２６にある座標軸と作業平面からｚ軸が
パラメータになっていることが分かり、同時にプラス方
向、マイナス方向が識別できる。この例では、矢印Ｄは
ｚ軸のマイナス方向であるので作業平面移動部２５のマ
イナスボタン２５ｂを選択することにより作業平面３１
が移動する。ここでプラスボタン２５ａ，マイナスボタ
ン２５ｂは、１回選択すると０．１移動する。図５
（ｂ）はマイナスボタン２５ｂを８回押し、ｚ＝０の作
業平面３１からｚ＝−０．８の作業平面３２へ移動した
様子を示している。

【００２２】図６（ａ），（ｂ）は状態表示部２６の拡
大図で、概念図記号を選択して方向を変換する過程を示
した図である。図において、作業平面３１を決定した
後、記号選択部１８から所望の概念図記号、例えば回動
記号を選択する。選択された概念図記号は状態表示部２
６に表示される。回動記号の方向を変えるのは記号方向
変換部２２により行う。ｘボタン、ｙボタン、ｚボタン
はそれぞれｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に対応し、１回選択すると
軸回りに９０度回転する。図６（ａ）において、矢印Ｅ
の方向、つまり状態表示部２６の座標軸から（０，１，
０）を回動記号の方向ベクトルと規定すると、記号方向
変換部２２のｘボタンを選択すると回動記号は図６
（ｂ）のように回転し、方向ベクトルが矢印Ｅ’の方向
の（０，０，１）に変換される。このように選択された
概念図記号を方向変換して作業領域１７の作業平面３１
の所望の位置に配置すると、図７のようになる。このと
き配置された概念図記号の位置と方向は、三次元の座標
値と方向ベクトルの三次元機構概念図データとして登録
される。

【００２３】図８は、固定記号２８、回動記号２９、不
動記号３０を配置した例である。図９（ａ），（ｂ）は
概念図記号の間を線で結ぶ過程を示した図である。図に
おいて、記号結線手段１３として記号選択部１８より線
分メニューを選択し、固定記号２８と回動記号２９、回
動記号２９と不動記号３０を選択すると、選択された概
念図記号間が結合され、この結合関係のデータは先に登
録された三次元機構概念図データに追加される。図１０
は、図９から作業平面を消去し、視点位置設定部２３に
より視点位置を変更した様子を示した図である。

【００２４】図１１は三次元のデータ構造を示す図であ
る。図において、４０は概念図記号の入力順序に対応し
た番号、４１は概念図記号の種類を表す番号で固定記号
は１、回動記号は２、摺動記号は３、不動記号は４とい
ったような固有の番号をもっている。４２は概念図記号
の三次元座標、４３は概念図記号の方向ベクトル、４４
は平面ベクトルで方向ベクトルだけでは決定されない概
念図記号のための補助データ、４５は概念図記号間の結
合関係を表すデータで、結合相手の入力順序に対応する
番号が入力される。４６はサイズのデータで規定値は１
である。４７は表示するかしないかを表すデータで、配
置されると１と入力され、消去すると０と入力される。
入力順序の番号４０のそれぞれに４１から４７が従属す
る。例えば、図９（ｂ）の概念図のデータ構造は図１２
のようになる。

【００２５】概念図を作成していく過程で、作業平面を
切り換えたり、移動させたりしていくと立体１５内の概
念図記号は複雑になり、作業平面上にあるのか、ないの
かを識別しにくい場合が生じる。このようなとき、例え
ば作業平面上にあるものは赤色表示、作業平面上にない
ものは緑色表示とすると識別しやすくなる。図１３は選
択されている作業平面５０がｙ＝０の平面で、図９
（ｂ）のような概念図記号が配置されているものであ
る。図において、図１２に示したデータ構造の三次元座
標値から作業平面５０と同じｙ＝０である回動記号は赤
色表示され、他の概念図記号は緑色表示される。このよ
うに色を異ならすことで回動記号は作業平面上にあるか
否かが一目で識別可能となる。

【００２６】実施例２．図１４は実施例２による概念図
記号の移動手順を表すフローチャートである。６０は立
体１５内に配置された概念図記号のうち移動させる概念
図記号を選択する移動記号選択手段、６１は選択された
概念図記号を移動する手段、６２は移動する前の座標値
から移動された後の座標値に書き換えるデータ書換え手
段、６３は書き換えられたデータ構造を基に概念図を書
き換える再描画手段である。

【００２７】次に動作について説明する。図１５
（ａ），（ｂ）は回動記号を移動する過程を示した図で
ある。なお、図１５（ａ）は図１３に示した概念図と同
じものである。図において、移動記号選択手段６０によ
り回動記号を選択し、記号移動手段６１により図１５
（ｂ）に示す位置に回動記号を移動すると、回動記号は
ｙ＝０の作業平面５０上にあるのでｙ座標はｙ＝０で固
定され、ｘ座標とｚ座標がデータ書換え手段６２により
書き換えられる。変更後のデータ構造は座標値のみが変
わり概念図記号間の接続関係は変更がない。そして再描
画手段６３によって概念図が描かれる。

【００２８】また、図１６（ａ），（ｂ）は固定記号を
移動する過程を示した図である。なお、図１６（ａ）は
図１３に示した概念図と同じものである。図において、
移動記号選択手段６０により固定記号を選択し、記号移
動手段６１により図１６（ｂ）に示す位置に固定記号を
移動すると、固定記号のｙ座標はｙ＝０．５で、表示さ
れているｙ＝０の作業平面５０上にない。このようなと
き固定記号は作業平面５０と平行で固定記号が載ってい
るｙ＝０．５の仮想平面５１上を移動する。そしてｙ座
標はｙ＝０．５で固定され、ｘ座標とｚ座標がデータ書
換え手段６２によって書き換えられる。変更後のデータ
構造は座標値のみが変わり概念図記号間の接続関係は変
更がない。そして再描画手段６３によって概念図が描か
れる。

【００２９】実施例３．図１７は回動記号、摺動記号、
不動記号、固定記号、ばね記号からなる機構概念図の作
画例を示す図で、図中の丸１〜丸９は記号の入力順序を
表す番号である。図１８は図１７のデータ構造を表す図
である。図において、結合関係より例えば入力番号丸１
の回動記号は入力番号丸２の回動記号と入力番号丸８の
不動記号と結合し、また入力番号丸４の摺動記号は入力
番号丸３の回動記号と入力番号丸５のばね記号と入力番
号丸９の不動記号と結合していることを表している。こ
れらから入力番号丸２の回動記号を起点に考えると、図
１９に示すような動作経路が明らかになる。つまり三次
元の機構概念図のデータ構造は、結合関係と同時に動作
経路も表していることが分かる。この動作経路によっ
て、動作の起点となる記号、固定させる記号、動作方向
などの情報を与えることで動作解析が可能となる。

【００３０】図２０は図１７に示した機構概念図におい
て入力番号丸２の回動記号を入力番号丸１の回動記号を
中心に矢印Ｆの方向に６０°毎に回転させたときの変化
の様子を示した図である。図において、回動記号丸１、
摺動記号丸４、不動記号丸７、不動記号丸８、不動記号
丸９は固定、回動記号丸２は回動記号丸１を中心に回転
運動、回動記号丸３、固定記号丸５、ばね記号丸６はｘ
軸方向に平行運動という情報を与えている。本発明によ
る三次元機構概念図作画装置は上記のように概念設計の
段階で動作解析が行えるため、図２１に示すような構造
体を設計する際のツールとして非常に有効である。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マウスな
どにより簡単な入力方法で三次元の機構概念図を作画
し、三次元のデータを構築することが可能となる。

【００３２】さらに、入力画面を作業領域と設定領域に
分離し、さらに設定領域を記号選択部、記号方向変換
部、視点位置設定部、倍率設定部、作業平面選択部、作
業平面移動部、状態表示部にといった各設定部の細分化
を図ったので、選択された概念図記号や作業平面等の状
態が視覚的に把握しやすいようになるとともに、三次元
機構概念図の作画途中、もしくは完成後においてもリア
ルタイムで別の方向からの視点で表示装置上に投影でき
る効果が得られる。

【００３３】さらに、作業立体内に配置された概念図記
号を簡単に移動させることができる。

【００３４】さらに、移動させる概念図記号が現在選択
し表示されている作業平面上にある場合、その概念図記
号をその作業平面上で移動させることができる。

【００３５】さらに、移動させる概念図記号が現在選択
し表示されている作業平面上にない場合、その概念図記
号は表示されている作業平面と平行な平面のうち、その
概念図記号と交わる平面上を移動させることができる。

【００３６】さらに、三次元機構概念図を作画する際、
作業平面上にある概念図記号と作業平面上にない概念図
記号を異なる色にしたので、概念図記号が重なりあって
も識別しやすい効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による三次元機構概念図作画
装置の構成を示す図である。

【図２】実施例１の三次元機構概念図作画装置のフロー
チャートである。

【図３】実施例１の入力画面を示す図である。

【図４】実施例１の作業平面を選択する過程を示した図
である。

【図５】実施例１の作業平面を移動する過程を示した図
である。

【図６】実施例１の状態表示部の拡大図で、概念図記号
を選択して方向を変換する過程を示した図である。

【図７】実施例１の回動記号を配置した入力画面を示す
図である。

【図８】実施例１の固定記号、回動記号、不動記号を配
置した入力画面を示す図である。

【図９】実施例１の概念図記号の間を線で結んで機構概
念図を完成させていく過程を示した図である。

【図１０】図９（ｂ）に示した機構概念図の作業平面を
消し、視点位置を変えた入力画面を示す図である。

【図１１】実施例１のデータ構造を示すブロック図であ
る。

【図１２】図９（ｂ）に示した機構概念図のデータ構造
を示す図である。

【図１３】実施例１の作業平面上に存在する機構概念図
記号と存在しない機構概念図記号とを色を変えて表示し
た例を示した図である。

【図１４】本発明の実施例２の三次元機構概念図作画装
置の概念図記号を移動させる手順のフローチャートであ
る。

【図１５】図１３に示した機構概念図の回動記号を移動
する過程を示した図である。

【図１６】図１３に示した機構概念図の固定記号を移動
する過程を示した図である。

【図１７】本発明の実施例３の機構概念図の作画例を表
した図である。

【図１８】図１７のデータ構造を表した図である。

【図１９】図１７の動作経路を表した図である。

【図２０】図１７に示した機構概念図の動作している様
子を示した図である。

【図２１】図２０に示した機構概念図を基に他の作画装
置で作成した構造体を表す図である。

【図２２】従来の機構概念図作画装置の機構概念図の完
成状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 演算装置 ２ 記憶装置 ３ 補助記憶装置 ４ 表示装置 ５ 入力装置 ６ 作業平面選択手段 ７ 作業平面移動手段 ８ 記号選択手段 ９ 記号サイズ変更手段 １０ 記号方向変換手段 １１ 記号配置手段 １２ 三次元データ構築手段 １３ 記号結線手段 １４ 結線データ構築手段 １５ 立体 １６ 作業平面 １７ 作業領域 １８ 記号選択部 ２１ 倍率設定部 ２２ 記号方向変換部 ２３ 視点位置設定部 ２４ 作業平面選択部 ２５ 作業平面移動部 ２６ 状態表示部 ２７ 設定領域 ２８ 固定記号 ２９ 回動記号 ３０ 不動記号 ３１ 作業平面 ３２ 作業平面 ５０ 作業平面 ５１ 仮想平面 ６０ 移動記号選択手段 ６１ 記号移動手段 ６２ データ書換え手段 ６３ 再描画手段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 演算装置、記憶装置、補助記憶装置、表
   示装置、入力装置で構成され、三次元データを持つ立体
   を表示装置の画面に投影して配置し、配置された立体の
   頂点、辺、面などを基準にした作業平面上に三次元デー
   タを持つ概念図記号を配置し、立体内に概念図を作成す
   る三次元機構概念図作画装置において、配置された立体
   のどの面を作業平面にするのかを選択する手段、選択さ
   れた作業平面を移動する手段、概念図記号を選択する手
   段、選択された概念図記号の大きさを変更する手段、選
   択された概念図記号の方向を変える手段、選択された概
   念図記号を上記作業平面上に配置する手段、配置された
   概念図記号の位置および方向を三次元座標と方向ベクト
   ルに変換しデータを構築する手段、配置された概念図記
   号の間を線で結ぶ手段、概念図記号間の結合関係のデー
   タを構築する手段を備えたことを特徴とする三次元機構
   概念図作画装置。
2. 【請求項２】 三次元機構概念図作画装置において、表
   示装置の画面に、選択した作業平面に概念図記号を配置
   して機構概念図を作成する作業領域と設定領域とを設け
   るとともに、上記設定領域に、概念図記号を選択する記
   号選択部と、概念図記号の向きを変換する記号方向変換
   部と、上記作業領域に配置される概念図記号の視点を変
   える視点位置設定部と、上記作業領域に配置される概念
   図記号を拡大したり縮小したりする倍率設定部と、上記
   作業平面を選択する作業平面選択部と、作業平面を移動
   させる作業平面移動部と、選択された作業平面，選択さ
   れた概念図記号，その概念図記号の向きおよび座標軸を
   表示する状態表示部とを設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の三次元機構概念図作画装置。
3. 【請求項３】 立体内の概念図記号を選択する手段と、
   この選択された概念図記号を移動させる手段と、この移
   動された概念図記号の三次元座標を書き換える手段と、
   この書き換えられたデータを基に概念図を描画しなおす
   手段とを備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の三次元機構概念図作画装置。
4. 【請求項４】 移動させる概念図記号が作業平面上にあ
   る場合、当該概念図記号が選択されている作業平面上を
   移動しうるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、第２項または第３項記載の三次元機構概念図作
   画装置。
5. 【請求項５】 作業平面を移動したり他の作業平面に切
   り換えることによって移動させる概念図記号が作業平面
   上にない場合、当該概念図記号が選択されている作業平
   面と平行な平面のうち、当該概念図記号と交わる平面上
   を移動しうるようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項、第２項または第３項記載の三次元機構概念図
   作画装置。
6. 【請求項６】 作業平面上にある概念図記号の色と作業
   平面上にない概念図記号の色を異なる色で表示するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の三次元機構概念図作画装置。