JPH10124538A

JPH10124538A - 組立構造体の組立状態解析方法、組立構造体の製造方法および組立構造体の製造支援装置

Info

Publication number: JPH10124538A
Application number: JP8284152A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Tanaka; 太田中; Hideyuki Tanaka; 秀行田中
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-05-15
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JP3109443B2

Abstract

(57)【要約】【課題】建築用立体もしくは平面パネル材、服飾の型紙
パターン、建築用トラスなどの組立において、組立時の
形態を計算機による模擬実験により確認し、この結果を
もとに組立構造体の設計、部品の形状の設計および配置
を決定する方法を提供すること。【解決手段】組立部品の形状および物性、および部品の
結合条件などを入力し、材料の物理的特性を考慮した計
算機による模擬実験により組立後の構造体の形態を表示
する。この結果に基づいて組立部品のデザイン修正、材
料変更および接合条件の変更により最適な組立条件を決
定し、決定した結果に基づいて組立構造体の組立を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、建物などに用い
られる立体パネルなどの立体部材、平面パネル、衣服の
パーツ、型紙などの平面部材、トラスなどの棒材の組立
にあたり、組立時の状態を計算機による模擬実験により
予測し、組立後の形態または構造体に発生する応力等の
力学的状態を解析する方法、かかる解析の結果に基づい
て組立構造体を製造する方法、およびその支援装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築などに用いられるパネル材な
どの平面部材やトラスなどの線材を立体形状に組み上げ
る際、空間内に分散して配置された各部材から組立後の
状態を予測することは部材の点数や接合箇所が多くなる
と極めて困難であり、手作業による組立や３次元ＣＡＤ
を用いた手入力による立体モデル作成および表示により
組立状態を確認してきた。例えば、アパレルの分野にお
ける型紙作成の場合、型紙とデザインの間の関係を確認
する事は極めて困難であった。すなわち、手作業によ
り、型紙の作成、型紙に基づき作成した衣服のパーツの
人台上での立体への組立、確認とこれに基づく型紙の修
正を繰り返しながら試行錯誤の末、縫製後の衣服の立体
形状を作成し、これをもとに型紙をデザインし、作成し
てきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、ＣＡＤによる設
計技術が発達し、計算機を用いて製品や建築物のデザイ
ンを行うことが一般的になってきた。前述のアパレル分
野においてもアパレルＣＡＤにより型紙のデザインが可
能となってきたが、これまで計算機により平面の型紙
（衣服のパーツに対応した形状をした紙）から布縫製後
の立体組立形状を予測する有効な手段が存在しなかっ
た。

【０００４】本発明の目的は、空間に配置した立体部
材、平面あるいは棒状の部材を組み立てる際の、計算機
による模擬実験方法を提供することにあり、これまで困
難とされてきたＣＡＤによる立体、平面部材あるいは棒
材の自動的な組立形状予測を実現する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の部品の組立状態解析方法によれば、組立構
造体を構成する部品を、部品点数が1個の場合には屈折
ラインを含む部品モデルとしてモデル化し、一方、部品
点数が複数の場合には複数の部品モデルとしてモデル化
し、組立に際する部品の接合部位の接合データならびに
前記部品モデルの前記接合部位および/または前記屈折
ラインの仮想的な力学的特性を設定し、前記部品の形
状、前記接合データおよび前記仮想的な力学的特性に基
づいて前記部品が組み立てられてなる組立構造体の状態
を予測計算する組立構造体の組立状態解析方法が提供さ
れる。

【０００６】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記予測計算するに際し、前記部品の材料の特性に基づい
て計算する、組立構造体の組立状態解析方法が提供され
る。

【０００７】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記材料の特性は、材料の外力に対する変形特性を含む組
立構造体の組立状態解析方法が提供される。

【０００８】また、本発明の好ましい態様によれば、少
なくとも一部の前記部品の材料の特性として、材料が実
際の部品の材料よりも固いものであるとした場合の特性
を用いる、組立構造体の組立状態解析方法が提供され
る。

【０００９】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記予測計算により得られた組立構造体の形態を表示す
る、組立構造体の組立状態解析方法が提供される。

【００１０】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記部品のモデル化に際し、少なくとも一部の前記部品を
複数の面要素の集合体としてモデル化する組立構造体の
組立状態解析方法が提供される。

【００１１】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記部品のモデル化に際し、少なくとも一部の前記部品を
複数の線状要素の集合体としてモデル化する、組立構造
体の組立状態解析方法が提供される。

【００１２】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記予測計算は、前記部品を空間内に配置した状態を初期
状態とし、前記部品の接合部位が前記接合データに基づ
いて接合された接合状態を拘束条件とし、その後の各部
の運動を所定の力の作用に基づいて計算し、実質的な安
定状態に達した状態を計算結果とする、組立構造体の組
立状態解析方法が提供される。

【００１３】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記所定の力は、前記接合部位における部品の接合節点の
間の引力および／または前記部品の少なくとも一部に対
して部品法線方向に作用する外力を含む、組立構造体の
組立状態解析方法が提供される。

【００１４】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記所定の力は、前記接合部位の接合節点の強制変位に基
づく引力を含むものである、組立構造体の組立状態解析
方法が提供される。

【００１５】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記接合部位および/または前記屈折ラインの仮想的な力
学的特性は、接合部位にあっては接合屈折反力であり、
屈折ラインにあっては曲げ回復力である、組立構造体の
組立状態解析方法が提供される。

【００１６】また、本発明の組立構造体の製造方法によ
れば、組立構造体を構成する部品を、部品点数が1個の
場合には屈折ラインを含む部品モデルとしてモデル化
し、一方、部品点数が複数の場合には複数の部品モデル
としてモデル化し、組立に際する部品の接合部位の接合
データならびに前記部品モデルの前記接合部位および/
または前記屈折ラインの仮想的な力学的特性を設定し、
前記部品の形状、前記接合データおよび前記仮想的な力
学的特性に基づいて前記部品が組み立てられてなる組立
構造体の状態を予測計算し、該予測計算の結果に基づい
て前記部品の形状または材料を最終決定し、該最終決定
された条件に基づいて部品を製作し組み立てる、組立構
造体の製造方法が提供される。

【００１７】また、本発明の組立構造体の製造支援装置
によれば、組立構造体を構成する部品を、部品点数が1
個の場合には屈折ラインを含む部品モデルとしてモデル
化し、一方、部品点数が複数の場合には複数の部品モデ
ルとしてモデル化する部品モデル化手段と、組立に際す
る部品の接合部位の接合データならびに前記部品モデル
の前記接合部位および/または前記屈折ラインの仮想的
な力学的特性を設定する力学的特性設定手段と、前記部
品の形状、前記接合データおよび前記仮想的な力学的特
性に基づいて前記部品が組み立てられてなる組立構造体
の状態を予測計算する予測計算手段とを備えてなる、組
立構造体の製造支援装置が提供される。

【００１８】また、本発明の記録媒体によれば、上記の
いずれかの組立構造体の組立状態解析方法の各手順をコ
ンピュータを用いて実施できるようにコンピュータを動
作させるソフトウェアを記憶した記憶媒体が提供され
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態例の
概略手順を示すためのフローチャートである。この形態
では、部品の形状をもとに図2のように部品屈折ライン
１により分割された複数個の要素の集合体として部品を
モデル化する。以後、部品がこのライン１で屈折可能で
あるという意味で部品屈折ラインと称する。たとえば、
部材がトラスなど線材の場合では、図3のように部品を
線要素２の集合体としてモデル化する。また、型紙やパ
ネルなどの硬い部品の場合には図4のように部品屈折ラ
イン３により分割された比較的大きな領域の面要素４の
集合体としてモデル化する。また、布など柔軟な平面部
品の場合には図5のように微小な面要素の集合体として
モデル化し、屈折しやすさを大きくして多様な形を表現
可能とする必要がある。

【００２０】以後の説明では、部品屈折ラインが囲む領
域をモデルの要素と称する。ここでは、要素を構成する
点の座標の数値データの集合と、各要素を構成する節点
の番号より構成される要素定義データの集合を部品の形
状定義データとして入力する。このデータ構成の例を表
１に示した。

【００２１】

【表１】これは、図6のようなそれぞれ４つの辺と２つの３角形
要素から構成される平面部品を３つ空間内に配置した状
態をあらわすデータである。すなわち、節点座標を(x,
y,z)で表わすと、Ｎ１は（1,1,0）、Ｎ２は（2,1,0）、
Ｎ３は（3,1,0）、Ｎ４は（4,1,0）、Ｎ５は（5,1,
0）、Ｎ６は（6,1,0）、Ｎ７は（1,3,0）、Ｎ８は（2,
3,0）、Ｎ９は（3,3,0）、Ｎ１０は（4,3,0）、Ｎ１１
は（5,3,0）、Ｎ１２は（6,3,0）となる。また要素Ｅ１
は節点Ｎ１、Ｎ２、Ｎ７、要素Ｅ２はＮ２、Ｎ８、Ｎ
７、要素Ｅ３はＮ３、Ｎ４、Ｎ９、要素Ｅ４はＮ４、Ｎ
１０、Ｎ９、要素Ｅ５はＮ５、Ｎ６、Ｎ１１、要素Ｅ６
はＮ６、Ｎ１２、Ｎ１１より構成されていることが示さ
れている。さらに、部品Ｐ１は要素Ｅ１、Ｅ２、部品Ｐ
２は要素Ｅ３、Ｅ４、部品Ｐ３は要素Ｅ５、Ｅ６から構
成されている（ステップ１）。さらに、部品の伸張性や
部品屈折ラインの屈折しやすさなどを決定する物性値を
部品毎にあわせて入力する。物性値としては、弾性率、
曲げ剛性、せん断剛性などを入力する。部品屈折ライン
における屈折しやすさを決定する曲げ剛性を十分大きく
すると、部品は折れ曲がりがない平面の状態で安定する
（ステップ２）。

【００２２】次に部品を組み立てるための接合条件の設
定を実施する。ここで、データ構成の例を表２に示す。

【００２３】

【表２】組み立てる３つの部品Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３に接合条件を設
定するとき、Ｐ１とＰ２の接合条件として（Ｎ２、Ｎ
３）、（Ｎ８、Ｎ９）、Ｐ２とＰ３の接合条件として
（Ｎ４、Ｎ５）、（Ｎ１０、Ｎ１１）、Ｐ３とＰ１の接
合条件として（Ｎ６、Ｎ１）、（Ｎ１２、Ｎ７）の節点
ペアを入力し、各部品のうち組立により接合されるべき
部位の関係をあらわす接合データとする。ここでは、ペ
アとして入力された節点どうしが接合することとして設
定する（ステップ３）。

【００２４】加えて、組立の際移動しない任意の固定点
を少なくとも１点設定する。このとき、以上のデータ群
を入力ファイルとしてまとめて作成し、計算機にデータ
転送する方法をとると、条件変更や管理が容易になるの
で好ましい（ステップ４）。

【００２５】以上の入力データに基づき計算機による組
立形状作成を開始する。まず、部品の接合工程として、
接合データの各ペア毎の節点について各ペア同士を近づ
ける方向の力を接合節点に付与するか、各ペアどうしを
近づける方向に強制変位を加える(たとえば、節点を部
品を変形させつつ強制的に部品間の中間にある点に変位
させる)。各接合ペア節点間には図7に示すように引力５
が発生する（ステップ５）。

【００２６】次に、本形態では、接合データで定義され
た部位について、接合部で形成される接合角に相関のあ
る接合屈折反力を設定する。以下、上記の接合角および
接合屈折反力を、図8のように２つのパネルが接合する
場合について説明する。ここでいう接合角とは、パネル
６とパネル７が接合ライン８および９で接合する際、２
つのパネルが成す角度θを意味する。ただし、接合の過
程において、パネル６とパネル７が離れている場合につ
いても定義可能とするため、接合角はパネル６の法線ベ
クトル１０とパネル７の法線ベクトル１１が成す角度φ
により定義する。パネルが接合した状態においては、角
度θとφは一致する。また、接合屈折反力とはこの接合
角を小さくするようにパネルの法線方向に発生する力１
２、すなわち、接合ラインを軸として発生するモーメン
トによる力である。これは、接合部を部品のひとつの部
品屈折ラインと見たときに発生する曲げ回復力に相当す
る。したがって、定式化の際には、接合部の接合屈折反
力と部品屈折ラインで生じる曲げ回復力は等価の力とし
て見なすことが可能である。このケースでは、他に外力
が作用しない場合、接合屈折反力１２により接合角φは
ゼロの状態で安定となり、２つのパネルは１つの平面を
形成することになる。この作用を利用して、図9のよう
な４つのパネルの立体形状への組立を考えると、接合屈
折反力を接合ラインごとに変更することにより、図に示
されたように複数の形状の組立が可能となる（ステップ
６）。本発明において接合部位または屈折ラインの力学
的特性として、たとえば上記の接合屈折反力および/ま
たは曲げ回復力とを含んだものを用いる。

【００２７】更に、本形態では、上記の接合屈折反力と
は別に各部品を構成する各要素について法線方向の圧力
に相当する力を付与する。すなわち要素の全面に面積に
比例する仮想的な力が付与されると仮定する。以後、こ
れを仮想圧力とよぶ。これにより、図7のように、平面
上にばらばらに置かれた部材を空間内で組立が効率よく
実施できるように配列させながら組立を実施することが
可能となる。ただし、この仮想圧力は配列が完了した
後、ゼロとし、最終組立結果に仮想圧力により生じる部
材の歪が残らないようにするのが好ましい（ステップ
７）。仮想圧力は、必ずしも要素の全面に面積に比例す
る大きさが付与されるものでなくてもよく、要素の一部
に付与されるものであっても、要素の大きさに関係なく
付与されるものであっても差し支えない。また、力の方
向は要素の法線方向の力の成分を有しているものであれ
ば基本的に問題ない。

【００２８】この荷重条件下おける部品の変形および移
動を、計算機を用いた数値計算技術による模擬実験で再
現する。模擬実験において、それぞれの部品は空間内に
配置された状態を初期状態とし、接合節点ペア間の引
力、上述の仮想圧力および/または重力等の所定の力に
より最終的に接合部位の節点同士が接合することを拘束
条件として、移動および/または変形する。結果とし
て、たとえば、全体の屈折、すなわち曲率が出来るだけ
小さくなるような形に接合され、安定な立体形状に収束
する。

【００２９】模擬実験において、接合ペア節点間の引力
や接合屈折ラインで発生する接合屈折反力や仮想圧力な
どの外力と、変形に伴い部品の要素内部に発生する歪か
ら生じる内部力をもとに次のような部品を構成する要素
の節点に関する時刻tにおいて次の運動方程式が成立す
る。

【００３０】

【数１】式から時刻ｔにおける各節点の加速度を求める。このと
き得られた加速度ａは変位ｕの時間ｔによる２階微分
（ｄ²u／ｄｔ²)であるから加速度ａを時間積分すること
により微小時間△ｔ秒後の変位△ｕを求めることができ
る。ここで用いる時間積分法には中央差分法が好まし
い。

【００３１】上記の手法により求めた△ｔ秒後の部品の
モデルを構成する全ての節点の変位から、部品の変形を
求めることができる。この操作を繰り返すことで、部品
の組立時の変形を予測する。

【００３２】式の中で剛性マトリックス［Ｋ］、質量マ
トリックス［Ｍ］を部品の材料特性を考慮して組み立て
ることにより、模擬実験に部品の材料特性を反映させる
ことが可能となる。

【００３３】上記運動方程式に基づき、拘束条件、荷重
条件のもとで計算を進め、最終的に部品の安定組立状態
を求める。ここでいう、安定状態とは、組立構造体全体
のエネルギーが極小になった状態であり、外部からの力
と部品内部に発生する力などの総和が釣り合った状態で
ある。エネルギーが極小な状態を判定する方法として
は、組立構造体の形態を求める繰り返し計算において拘
束点における反力を含む外力と内力との総和を判定パラ
メータとしてチェックし、これが十分小さな設定値以下
となった状態をエネルギー極小の状態すなわち安定状態
とする。

【００３４】なお、安定状態を求めるために上記実施態
様例では運動方程式を用いて内力と外力とのバランスを
求める動的な解析手法によったが、初期状態として拘束
条件を満たした適当に展張材が変形した状態から変分法
等を用いてエネルギーの総和が極小となる状態を探索す
る静的な解析手法をとってもよい。

【００３５】以上の計算機による模擬実験の結果、最終
的に結果表示装置により立体状態が表示される（ステッ
プ８）。

【００３６】また、この立体組立状態での部品材料各部
に発生する内部応力などの力学的あるいは物理的状態を
カラーなどを用いて表示し、特定の要素すなわち部品の
特定部位に不当な応力がかかっていないかなどを確認す
ることもできる。

【００３７】こうした結果をもとに作業者は、部品の形
状修正、材料変更などの組立部品設計変更や、最適化な
どの組立方法変更を実施する（ステップ９）。

【００３８】上記ステップを繰り返し、最終的な立体構
造体の構造、材質等を最終決定し、その結果に基づい
て、立体構造体の部品を製造し、解析結果に基づいて決
定された接合条件等により接合することで、所望の立体
構造体を得ることができる。

【００３９】

【実施例】この発明の実施例を図に基づいて説明する。
図10は本実施例のハードウェア構成を示す図である。コ
ンピュータ１０１に入力装置１０３、表示装置１０４お
よび補助記憶装置１０２が接続されている。入力装置１
０３により、たとえば解析する部品の形状データ、材料
物性データ、接合データなどの入力が受け入れられ、こ
うしたデータは補助記憶装置１０２に格納される。オペ
レータの指示によりコンピュータ１０１がこのデータを
内部のＲＡＭ（ランダムアクセス可能な揮発性メモリ）
に読み込み、解析を行う。得られた解析結果はたとえば
表示装置１０４により表示される。必要に応じて、オペ
レータが部品の形状や材料物性、接合条件を変更し再び
解析を行うことができる。また、解析結果の出力はプリ
ンタ装置に対して行ってもよく、補助記憶装置１０２に
格納してもよい。この場合はたとえば別の解析装置の入
力データとしてこの出力を利用することもできる。な
お、本実施例の装置は、CD-ROMやフロッピディスク、光
ディスクなどの記録媒体に記録された状態や、ネットワ
ーク等の有線または無線の流通経路で流通されるコンピ
ュータソフトウェアとコンピュータ装置の組合わせとし
て実現されている。

【００４０】また図11は本実施例のブロックダイアグラ
ムであり、本実施例は部品の初期形状データと部品材料
の材料物性データ、部品の接合データを入力する解析用
データ入力部１と、部品材料の立体組立状態を予測する
組立解析部２と、組立解析部２より得られる部品材料の
組立状態を表示、出力する結果表示部３および、結果表
示部の出力をもとに部品材料の形状および接合条件の変
更を実施する組立条件変更部４を備えている。ここで、
服飾製造分野における８枚の平面の型紙パターンを用い
た立体組立構造体であるジャケットの縫製組立後の仕上
がり確認についての実施例を用いて上記の構成の模擬実
験動作を説明する。

【００４１】解析用データ入力部１は、パターンの部品
形状データ、および接合条件を読みとる部分である。パ
ターンの材料は、型紙に代表される紙あるいは、パタン
ナーが型紙を作成する際に用いるトワレと呼ばれる生
地、あるいは実際に縫製する生地が考えられる。本実施
例では、材料の物性として弾性率に１ＧＰａ、曲げ剛性
に１ＭＰａ、せん断剛性０．１ＧＰａ、密度１ｇ／ｃｍ
３、部品の厚さ１ｍｍを入力した。また、接合ラインに
設定する接合屈折剛性も材料の曲げ剛性と同様の値を入
力した。ここでは、曲げ剛性は実際の生地に比べて大き
な値を用い、あたかも実際よりも固い材料を用いて計算
しているが、このように実際より大きな曲げ剛性を用い
ることにより、組立形状を立体的に安定に保つことが容
易となる。

【００４２】展張解析部２は、空間内に配置された８つ
の平面パターンを縫製条件を考慮して縫製後の立体形状
を予測する部分である。アルゴリズムを図12に示す。ま
ず、ステップ１として組立部品を解析装置に読み込み、
ステップ２では部品の接合条件などの組立条件を読み込
む。次にステップ３では接合部に働く接合のための引力
の設定および接合の際の接合角から接合屈折反力を設定
する。次にステップ４では、部品の移動および変形を上
記引力および接合屈折反力を外力として、変形により部
品内部に発生する内部応力から成る運動方程式に基づき
組立模擬実験を実施する。そしてステップ５で部品が完
全に組立安定状態に到達したかどうかを判定し、安定状
態にある場合にはここで計算を打ち切り、この状態を組
立状態とする。また、ステップ５で組立状態に未到達の
場合にはステップ３に戻り、組立安定状態に達するまで
組立模擬実験を繰り返す。

【００４３】まず、図13に示すように初期のパターン形
状モデルを平面上に配置する。1個の軸を中心にこれを
取り囲むように配置してもよい。パターンの部品モデル
には、あらかじめ接合節点のペアを設定しておく（接合
データの設定）。次に、接合節点ペア間に引力を外力と
して付与する。この荷重条件の下で、前記の運動方程式
に基づき時間変化する節点の変位を計算する。

【００４４】この計算の過程におけるパターンの変形の
様子を図14および15に示す。パターンは、図14のように
接合節点間に作用する引力および組立の初期に作用する
仮想圧力により移動、配列、変形し、図15のようにさら
に接合する部位間に作用する接合ラインまわりの屈折反
力および要素内に材料物性として設定した部品屈折ライ
ンまわりの曲げ回復力により形状のつぶれを回避しつ
つ、形を整えていく。仮想圧力は図14では要素の外向き
法線方向に作用する要素面積に比例して働く力であり、
本実施例では各要素について１００ＫＰａの大きさの仮
想圧力を均一に加えた。以上の接合条件、荷重条件のも
とで、計算を進め、最終的に先に付与した仮想圧力を除
去した状態でパターン縫製後の立体安定形態を求める。
なお、仮想圧力は、小さすぎると部品の立体配置に時間
がかかり、計算時間が大きくなる。また、大きすぎると
仮想圧力付加の段階で部品が大きく膨張し、仮想圧力を
除いた後の形状安定に時間がかかるので、仮想圧力は、
主に部品材料料の弾性率を考慮して適当な値を決定する
のが好ましい。本実施例の衣服の場合、仮想圧力は10〜
1000KPaの範囲であれば実用的な計算ができる。また、
接合屈折反力については、各接合ラインでの設定を変え
ることにより、屈折しやすさが各ラインごとに制御可能
となり、組立後の形状を変えることができることに特徴
がある。結果表示部３では、図16のようにパターン縫製
組立後のジャケットの外観が表示され、ジャケットの縫
製組立形態の確認が可能である。

【００４５】以上の実施例では、重力は考慮しなかった
が、外力として重力による力を運動方程式に加えること
により、重力を考慮した形状を計算する事も可能であ
る。例えば、本実施例のジャケットの肩の部分を固定し
て重力を考慮して上記計算を実施すれば、ハンガーにか
けられたジャケットの形状が計算できる。

【００４６】次に、１つの部品について複数の部品屈折
ラインを設定してさいころ状の立体の組立を実施した例
を示す。まず、組立前の展開平面および部品屈折ライン
を初期モデルとして図17のように設定する。これについ
て、接合条件を設定し、ジャケットの実施例同様の模擬
実験を実施した結果が図18である。このように展開され
た１つの部品の組立にも本発明は適用可能である。

【００４７】仮想圧力は、小さすぎると部品の立体配置
に時間がかかり、計算時間が大きくなる。また、大きす
ぎると仮想圧力付加の段階で部品が大きく膨張し、仮想
圧力を除いた後の形状安定に時間がかかるので、仮想圧
力は、主に部品材料料の弾性率を考慮して適当な値を決
定する必要がある。また、接合屈折反力については、各
接合ラインでの設定を変えることにより、屈折しやすさ
が各ラインごとに制御可能となり、組立後の形状を変え
ることができる。

【００４８】本発明を適用可能な組立構造体としては、
上記の例のほかに、膜構造建築物、トラス構造建築物等
の建築構造物、ふとん、枕などの寝具類、鞄、靴、帽子
などの装身具など、屈折しうる構造を有する単一の部品
を組み立ててなる構造物や、複数の部品（もちろん、一
部または全部の部品が屈折可能なものであってもよい）
を組み立ててなる構造物が考えられる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、空間内に配置された部
品の形状および接合データ等に基づいて組立構造体の立
体組立後の様子を予測計算することができる。これによ
り、計算により得られた立体構造体の形態を表示手段に
よって表示出力したり、こうして得られた出力結果をも
とに部品の形状変更、接合条件変更などによる立体構造
体の修正を実施することができ、所望の立体構造体を容
易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例のフローチャートであ
る。

【図２】組立構造体を構成する部品の形状を定義するモ
デルを表した図である。

【図３】線材により構成される部品を定義するモデルを
表した図である。

【図４】硬い面材により構成される部品を定義するモデ
ルを表した図である。

【図５】柔軟な面材により構成される部品を定義するモ
デルを表した図である。

【図６】形状を定義する際のデータ構造を説明するため
の図である。

【図７】接合する節点間に作用する引力を説明するため
の図である。

【図８】接合部の屈折角および接合屈折回復力を説明す
るための図である。

【図９】平面パネル組立時の組立立体形態を示した図で
ある。

【図１０】本発明の一実施例のハードウェア構成を説明
するための図である。

【図１１】本発明の一実施例のブロックダイアグラムで
ある。

【図１２】組立の模擬実験の手順を示したフローチャー
トである。

【図１３】ジャケットパターン組立模擬実験のためのパ
ターン初期配置を説明するための図である。

【図１４】ジャケットパターン組立模擬実験におけるパ
ターンの移動、配列、変形を示した図である。

【図１５】ジャケットパターン組立模擬実験におけるパ
ターンの組立過程を示した図である。

【図１６】ジャケットのパターン組立模擬実験における
縫製組立後のジャケットの外観を表示した図である。

【図１７】さいころ組立模擬実験のための初期展開平面
モデルを説明するための図である。

【図１８】さいころ組立模擬実験における接合組立後の
さいころの外観を表示した図である。

【符号の説明】

１：部品屈折ライン２：部品の構成線材３：部品屈折ライン４：部品の構成面材５：接合節点間に作用する引力６：平面パネル７：平面パネル８：接合ライン９：接合ライン１０：パネル６の法線ベクトル１１：パネル７の法線ベクトル１２：接合屈折反力１０１：コンピュータ１０２：補助記憶装置１０３：入力装置１０４：表示装置 θ：接合角 φ：パネルの法線ベクトルのなす角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組立構造体を構成する部品を、部品点数が
1個の場合には屈折ラインを含む部品モデルとしてモデ
ル化し、一方、部品点数が複数の場合には複数の部品モ
デルとしてモデル化し、組立に際する部品の接合部位の
接合データならびに前記部品モデルの前記接合部位およ
び/または前記屈折ラインの仮想的な力学的特性を設定
し、前記部品の形状、前記接合データおよび前記仮想的
な力学的特性に基づいて前記部品が組み立てられてなる
組立構造体の状態を予測計算する組立構造体の組立状態
解析方法。
【請求項２】前記予測計算するに際し、前記部品の材料
の特性に基づいて計算する、請求項１の組立構造体の組
立状態解析方法。
【請求項３】前記材料の特性は、材料の外力に対する変
形特性を含む請求項2の組立構造体の組立状態解析方
法。
【請求項４】少なくとも一部の前記部品の材料の特性と
して、材料が実際の部品の材料よりも固いものであると
した場合の特性を用いる、請求項2または3の組立構造体
の組立状態解析方法。
【請求項５】前記予測計算により得られた組立構造体の
形態を表示する、請求項１〜4のいずれかの組立構造体
の組立状態解析方法。
【請求項６】前記部品のモデル化に際し、少なくとも一
部の前記部品を複数の面要素の集合体としてモデル化す
る請求項1〜5のいずれかの組立構造体の組立状態解析方
法。
【請求項７】前記部品のモデル化に際し、少なくとも一
部の前記部品を複数の線状要素の集合体としてモデル化
する、請求項1〜6のいずれかの組立構造体の組立状態解
析方法。
【請求項８】前記予測計算は、前記部品を空間内に配置
した状態を初期状態とし、前記部品の接合部位が前記接
合データに基づいて接合された接合状態を拘束条件と
し、その後の各部の運動を所定の力の作用に基づいて計
算し、実質的な安定状態に達した状態を計算結果とす
る、請求項1〜7のいずれかの組立構造体の組立状態解析
方法。
【請求項９】前記所定の力は、前記接合部位における部
品の接合節点の間の引力および／または前記部品の少な
くとも一部に対して部品法線方向に作用する外力を含
む、請求項1〜8のいずれかの組立構造体の組立状態解析
方法。
【請求項１０】前記所定の力は、前記接合部位の接合節
点の強制変位に基づく引力を含むものである、請求項９
の組立構造体の組立状態解析方法。
【請求項１１】前記接合部位および/または前記屈折ラ
インの仮想的な力学的特性は、接合部位にあっては接合
屈折反力であり、屈折ラインにあっては曲げ回復力であ
る、請求項1〜10のいずれかの組立構造体の組立状態解
析方法。
【請求項１２】組立構造体を構成する部品を、部品点数
が1個の場合には屈折ラインを含む部品モデルとしてモ
デル化し、一方、部品点数が複数の場合には複数の部品
モデルとしてモデル化し、組立に際する部品の接合部位
の接合データならびに前記部品モデルの前記接合部位お
よび/または前記屈折ラインの仮想的な力学的特性を設
定し、前記部品の形状、前記接合データおよび前記仮想
的な力学的特性に基づいて前記部品が組み立てられてな
る組立構造体の状態を予測計算し、該予測計算の結果に
基づいて前記部品の形状または材料を最終決定し、該最
終決定された条件に基づいて部品を製作し組み立てる、
組立構造体の製造方法。
【請求項１３】組立構造体を構成する部品を、部品点数
が1個の場合には屈折ラインを含む部品モデルとしてモ
デル化し、一方、部品点数が複数の場合には複数の部品
モデルとしてモデル化する部品モデル化手段と、組立に
際する部品の接合部位の接合データならびに前記部品モ
デルの前記接合部位および/または前記屈折ラインの仮
想的な力学的特性を設定する力学的特性設定手段と、前
記部品の形状、前記接合データおよび前記仮想的な力学
的特性に基づいて前記部品が組み立てられてなる組立構
造体の状態を予測計算する予測計算手段とを備えてな
る、組立構造体の製造支援装置。
【請求項１４】請求項１〜９のいずれかの組立構造体の
組立状態解析方法の各手順をコンピュータを用いて実施
できるようにコンピュータを動作させるソフトウェアを
記憶した記憶媒体。