JPH08166979A

JPH08166979A - 設計システム

Info

Publication number: JPH08166979A
Application number: JP6310473A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Ueda; 哲之上田; Hideto Kamimura; 英人上村; Akio Takato; 昭夫高藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】ＣＡＤシステムを用いた構造物の材料・寸法・
形状等の設計を短時間で行うことのできる設計システム
を提供する【構成】ＣＡＤシステム１は構造物の寸法・形状を決め
て、図面を作成する。データベース６乃至９は構造物の
設計に必要なデータを格納する。検索／登録部５はデー
タベース６乃至９に格納されたデータの検索及び更新を
行う。解析プログラム部３は、データベース６乃至９か
ら選択された材料あるいは新規に入力された材料からな
り、前記ＣＡＤシステムで決められた寸法・形状の構造
物の解析を行う。その解析の結果に基づき材料あるいは
寸法・形状を変更することにより構造物の設計が行われ
る。また、設計に使用されたデータによりデータベース
６乃至９の内容が更新される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は構造物の材料・寸法・形
状等を設計する設計システムに関し、特に設計を短時間
で行うことのできる設計システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＡＤシステムを利用して、構造物の材
料・寸法・形状を設計するには、材料物性パラメータや
拘束条件・荷重条件等の設計パラメータを必要とする。
従来、これらの設計パラメータは、当該構造物の設計に
関する過去の資料、信頼性試験一覧表における信頼性試
験の項目、材料に関するカタログ・ハンドブック・文献
などから探索され、ＣＡＤシステムに入力されていた。

【０００３】図５は、従来の設計システムによる構造物
の設計手順の一例を示す設計フロー図である。以下に図
４に基づいて、構造物設計の手順の説明をする。

【０００４】まず、ステップ１（Ｓ１）にて、ＣＡＤシ
ステムを用いて、設計仕様に基づいた構造物の寸法・形
状が決定される。その後、解析プログラム実行部（ここ
では、ＣＡＥシステム）にその寸法・形状に関するデー
タが手入力される。このとき、前記データは、ＣＡＥシ
ステムで利用できる形式のデータに変換された後、入力
される。

【０００５】次に、Ｓ２にて、以下に示す計算前準備が
行われる。その構造物あるいはそれに類似する構造物
の過去の設計事例データの収集。その構造物の特性を
判断するための解析プログラムの選択。この解析プログ
ラムには、例えば、構造解析プログラム，熱解析プログ
ラム，固有振動解析プログラム等がある。構造物を構
成する材料のパラメータ（例えば、ヤング率，ポアソン
比）のカタログやハンドブック等からの収集及び材料の
選択。で決定した解析プログラムを実行した結果と
して得られる効果の判定（解析プログラムの実行により
行う必要のなくなった試作の回数の判定やそれにより低
減されるコストの計算等）。

【０００６】上記の計算前準備が終了したら、Ｓ３に移
行し、ＣＡＥシステムの表示画面に、ＣＡＤシステムで
寸法・形状の決定された構造物がメッシュパターンで表
される（解析用データの作成）。

【０００７】そして、Ｓ４にて、解析条件の設定が行わ
れる。ここでは、以下に記す処理が行われる。構造物
を構成する材料の物性パラメータのＣＡＥシステムへの
入力。上記材料の単価のＣＡＥシステムへの入力。
構造物の拘束／荷重条件等の解析条件の設定。拘束／荷
重条件は、構造物を固定した状態で、構造物に力を加
え、構造物に加わる応力や構造物の変位を調べる際に必
要なものであり、拘束条件は構造物をどの部位で固定す
るかという条件であり、荷重条件は構造物に加える力の
方向と大きさに関する条件である。

【０００８】次に、Ｓ５にて、解析プログラムによる数
値計算が実行される。

【０００９】そして、Ｓ６にて、その結果が表示され
る。

【００１０】その後、Ｓ７で解析項目の技術基準の評価
判定値が決定される。このとき、当該構造物あるいはそ
れに類似する構造物の設計に関する過去の資料、信頼性
試験の判定基準等を参照する。

【００１１】次に、Ｓ８にて、解析結果を再表示し、そ
の解析結果と前ステップで決定された評価判定値と比較
する。そして、解析結果が評価判定値を満足する場合に
は、ＣＡＤシステムに戻り、図面を作成する。解析結果
が評価判定値を満足しない場合には、その内容により、
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４に分岐し、再度解析が行われる。

【００１２】また、解析終了後、他の解析プログラムを
実行する場合には、再度ＣＡＤシステムあるいはＣＡＥ
システムにデータの手入力を行い、図５のＳ１あるいは
Ｓ２の処理から解析を開始する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記設
計システムでは、Ｓ２における各種データの収集、Ｓ４
における構造物の材料物性パラメータの入力や拘束・荷
重条件等の解析条件の設定の際、及び、Ｓ７における解
析結果の評価判定値の設定等の際に、カタログやハンド
ブック及び当該構造物の過去の設計資料等を探索・参照
する必要があり、設計に長時間を要していた。

【００１４】また、解析プログラムにより構造物の解析
を行う前に、ＣＡＤシステムで決定した構造物の寸法・
形状を、解析プログラムを実行するＣＡＥシステムに手
入力するとともに、ＣＡＥシステムでの解析後、その結
果をＣＡＤシステムに手入力しなければならず、設計に
手間がかかっていた。

【００１５】更に、複数の解析（信頼性評価，コスト評
価等）を行う場合には、一旦ＣＡＥシステムから出た
後、再度ＣＡＤシステムあるいはＣＡＥシステムに入り
直さなければならなかった。

【００１６】本発明は、上記問題点を考慮したものであ
り、構造物の設計を短時間で行うことができる設計シス
テムを提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の設計システム
は、構造物の寸法・形状を決定し、図面を作成するＣＡ
Ｄシステムと、その構造物の設計に必要なデータを格納
したデータベースと、データベースに格納されたデータ
の検索及び更新を行う手段と、データベースの中から選
択された材料あるいは新規に入力された材料を指示する
手段と、ＣＡＤシステムにより決められた前記寸法・形
状及び前記材料からなる構造物の解析を行う手段と、を
備え、解析の結果に基づいて材料あるいは寸法・形状の
変更を繰り返すことにより構造物の設計を行うととも
に、設計に使用されたデータによりデータベースの内容
を更新するものである。

【００１８】

【作用】材料物性パラメータや過去の設計資料等の構造
物設計に必要なデータをデータベースとして格納してい
るため、設計データをカタログやハンドブック等から探
し出すための時間を短縮できる。また、ＣＡＤシステム
と解析手段とがリンクしているため、ＣＡＤシステムで
決定した構造物の寸法・形状を解析手段に手入力した
り、解析手段での解析結果をＣＡＤシステムに手入力す
る必要がなくなり、設計に要する時間を短縮できる。ま
た、複数の解析を行う際に、従来のようにＣＡＥシステ
ムを出てから再度ＣＡＤシステムあるいはＣＡＥシステ
ムに入り直す必要がなくなる。更に、設計に使用したデ
ータをデータベースに登録して、データベースの内容を
更新するため、次に設計を行う際に、新しいデータの使
用が可能となる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。

【００２０】本システムは解析報告書データベース６，
材料データベース７，拘束／荷重条件データベース８，
技術基準データベース９を備えている。解析報告書デー
タベース６は、以前に設計を行った際に使用した材料の
物理定数や解析プログラム，解析結果と実験結果の比
較，解析の効果等の過去の設計に活用したデータを格納
している。材料データベース７は材料の強度特性，熱物
特性，流動特性等のデータを記憶している。拘束／荷重
条件データベース８は荷重条件を数値化したものやボル
ト等の固定方法を格納している。技術基準データベース
９は安全率を考慮した許容応用値，変位量等の評価判定
値を記憶している。

【００２１】入出力部２はＣＡＤシステム１と解析プロ
グラム部３との間、及び、ＣＡＤシステム１または解析
プログラム部３とデータベース６，７，８，９との間の
データの送受を行う。検索／登録部５はデータベース
６，７，８，９に格納されたデータの検索と、データベ
ース６，７，８，９へのデータの登録を行う。情報処理
部４は検索／登録部５で検索／登録されたデータの処理
（例えば、解析結果と評価判定値の比較）を行う。尚、
本例ではＣＡＤシステムとして、３次元ＣＡＤシステム
を用いた。

【００２２】図２は、図１の設計システムによる処理手
順の一例を示す設計フロー図である。以下に図１，図２
に基づいて、本例の設計システムの処理の流れの一例を
説明する。

【００２３】まず、設計仕様に基づいて、ＣＡＤシステ
ム１にて構造物の寸法・形状を決定する（Ｓ１）。

【００２４】次に、ＣＡＤシステム１から操作し、入出
力部２，情報処理部４，検索／登録部５を介してデータ
ベース６，７，８を検索し、材料の選択（材料データベ
ース７に格納されている材料、または、新規に入力され
た材料からの選択），材料物性パラメータの調査，解析
プログラムの選択，解析の効果の判定等の計算前準備を
行う（Ｓ２）。

【００２５】そして、ＣＡＤシステム１の表示画面に、
Ｓ１で寸法・形状の決定された構造物をメッシュパター
ンで表し、解析用データを作成する（Ｓ３）。

【００２６】その後、材料物性パラメータ及び材料単価
の入力（情報処理部４により自動的に行われる。）、信
頼性試験の際に必要な拘束・荷重条件等の解析条件の設
定を行う（Ｓ４）。このとき、検索／登録部５，情報処
理部４，入出力部２を介して、必要なデータを材料デー
タベース７及び拘束／荷重条件データベース８からＣＡ
Ｄシステム１に転送する。

【００２７】次に、解析用データ，材料物性パラメータ
（ヤング率，ポアソン比等），拘束／荷重条件等が入出
力部２を介してＣＡＤシステム１から解析プログラム部
３に転送され、数値計算が実行される（Ｓ５）。

【００２８】そして、その結果を入出力部２を介してＣ
ＡＤシステム１に転送し、その表示画面に表示する（Ｓ
６）。

【００２９】その後、入出力部２，情報処理部４，検索
／登録部５を介して、技術基準データベース９を検索し
て、解析結果の評価判定値を決定する（Ｓ７）。

【００３０】そして、情報処理部４でその評価判定値と
上記の解析結果とを比較する（Ｓ８）。解析結果が評価
判定値を満足しない場合には、その内容によりＳ１，Ｓ
２，Ｓ４のいずれかに分岐する。解析結果が評価判定値
を満足する場合には、検索／登録部５により、設計に使
用したデータを解析報告書データベース６等に登録し
て、その内容を更新し、ＣＡＤシステム１により構造物
の図面を作成する。但し、他の解析を行う場合にはＳ１
あるいはＳ２に戻る。

【００３１】図３の（ｂ）部は図２の設計フローのタイ
ムチャートであり、図３の（ａ）部は従来の設計フロー
（図５）のタイムチャートである（但し、両図とも図
２，図５におけるＳ９の処理については記していな
い）。この図から明らかなように、本例の設計システム
では、計算前準備や材料物性パラメータ等の入力にかか
る時間が短縮されている。

【００３２】以上のように本例では、データベース６，
７，８，９を保持しており、且つ、ＣＡＤシステム１と
解析プログラム部３とをリンクしているため、従来のよ
うに材料物性パラメータ等の設計パラメータの調査や、
ＣＡＤシステムと解析プログラム部３との間のデータの
送受に必要な時間の短縮が図れる。また、複数の解析を
行う場合に、従来のようにデータの再入力を行う必要が
なく、設計時間の短縮及び設計者の労力の軽減が図れ
る。更に、設計に使用したデータをデータベース６，
７，８，９に登録して、データベース６，７，８，９の
内容を更新するため、次に設計を行う際に新たなデータ
の使用が可能となる。

【００３３】図４は図２の設計フローで洗濯機の上蓋の
ヒンジの設計を行った場合におけるＣＡＤシステム１の
表示画面を表す図である。ここでは、信頼性評価（強度
検証）とコスト評価を行っている。以下にその説明を行
う。

【００３４】まず、設計が新規設計であるか流用設計で
あるかを選択し、設計する構造物の機種名及び部品名の
入力を行い、設計を開始する（Ａ−１，Ａ−２）。

【００３５】次に、ＣＡＤシステム１を用いて、ヒンジ
の寸法・形状を決定する（Ｂ）。

【００３６】そして、材料データベース７を検索し（Ｃ
−１）、過去に使われた材料の一覧表を表示して（Ｃ−
２）、この一覧表の中から、情報処理部４において設計
仕様に合致する用途，特徴を有する材料を選択する。次
に、解析プログラムとして、信頼性試験の強度検証を選
択する（Ｃ−３，Ｃ−４）。

【００３７】その後、ＣＡＤシステム１で寸法・形状の
決定された構造物をメッシュパターンで表し、以後の解
析に備える（Ｄ）。

【００３８】そして、上記Ｃ−２で選択した材料の物性
パラメータ（ヤング率，ポアソン比等）がＣＡＤシステ
ム１に自動的に入力される。また、拘束／荷重条件デー
タベース８等が検索され、情報処理部４により解析に必
要な構造物の拘束／荷重条件等の条件がＣＡＤシステム
１に自動的に取り込まれる。

【００３９】次に、ＣＡＤシステム１から解析用デー
タ，拘束／荷重条件，材料物性パラメータ等が入出力部
２を介して自動的に解析プログラム部３に送られ、解析
プログラムが実行される。そして、その解析結果が入出
力部２を介して、ＣＡＤシステム１に取り込まれ、結果
を表示する（図４には示していない）。

【００４０】続いて、技術基準データベース９を検索
し、強度に関する評価条件、例えば、部品の使用年数，
荷重の状態，使用温度環境等の数値データを引き出し、
更に、屋外の使用，潤滑の有無，仕上げ等を考慮した場
合のヒンジの評価判定値（許容応力）を数値で設定する
（Ｅ−１，Ｅ−２）。

【００４１】次に、情報処理部４で上記の解析結果と評
価判定値とを比較し、解析結果が評価判定値を越えた部
分と越えない部分とを色分けして、ＣＡＤシステム１上
に分布を表示する（Ｆ）。Ｆはヒンジの断面を示してい
る。解析結果がすべての部分で評価判定値以下の場合に
は、続いてコスト評価を選択する。評価判定値以上の部
分がある場合には、ＣＡＤシステム１による形状定義，
材料の選択等を変更して、再度解析を行う。そして、解
析結果が評価判定値以下になるまで変更を繰り返す。

【００４２】コスト評価を選択すると（Ｇ−１）、ＣＡ
Ｄシステム１の機能により、ヒンジの体積を計算し、こ
の体積と材料データベース７から取り出した材料単価コ
ストから材料コストの計算を実行する（Ｇ−２）。ま
た、ＣＡＤシステム１の機能により、ヒンジの投影面積
から樹脂成型機の能力を予測して、金型費用を算出す
る。そして、このコスト評価結果と目標コストとを比較
し、コスト評価結果が目標コスト以下になるまで、材料
の変更あるいは形状の変更を繰り返す。

【００４３】コストが目標値に達したら、機種名、部品
コード、材料データ、技術基準、評価応力、材料コスト
などの項目が情報処理部４により自動的に取り込まれた
レポートが作成され、出力される（Ｈ−１，Ｈ−２）。
そして、そのレポートが検索／登録部５により解析報告
書データベースに登録されるとともに、材料データベー
ス７等のデータが更新される。

【００４４】尚、本例では、解析報告書データベース
６，材料データベース７，拘束／荷重データベース８，
技術基準データベース９を備えているが、これらに限ら
ず、例えば、特許情報データベースや品質／信頼性デー
タベース等も使用できる。

【００４５】また、設計フローも図２に示したものに限
らず、設計対象・目的等に合った適当な設計フローが使
用できる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明では、設計に必要
な材料物性パラメータ，過去の設計データ等を格納し、
設計したデータによって更新されるデータベースを備え
ているとともに、ＣＡＤシステムと解析手段とがリンク
しているため、信頼性評価，コスト評価等を短時間で実
行することができ、構造物の設計に要する時間を短縮で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の設計システムの一例を示すブロック図
である。

【図２】本発明の設計フローを示す図である。

【図３】設計に要する時間を示すタイムチャートであ
る。

【図４】全自動洗濯機のヒンジの設計を行っているとき
の、ＣＡＤシステムの表示画面を示す図である。

【図５】従来の設計フローを示す図である。

【符号の説明】

１ＣＡＤシステム２入出力部３解析プログラム部４情報処理部５検索／登録部６解析報告書データベース７材料データベース８拘束／荷重条件データベース９技術基準データベース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の寸法・形状を決めて、図面を作成
するＣＡＤシステムと、前記構造物の設計に必要なデータを格納したデータベー
スと、該データベースに格納されたデータの検索及び更新を行
う手段と、前記データベースの中から選択された材料あるいは新規
に入力された材料を指示する手段と、前記ＣＡＤシステムにより決められた前記寸法・形状及
び前記材料からなる構造物の解析を行う手段と、を備
え、前記解析の結果に基づいて前記寸法・形状あるいは前記
材料の変更を繰り返すことにより前記構造物の設計を行
うとともに、該設計に使用されたデータを前記データベ
ースに登録して、前記データベースの内容を更新するこ
とを特徴とする設計システム。