KR20090107424A - 해석장치 및 해석방법 - Google Patents

Abstract

기록매체 종류 설정부는, 입력부로 입력된 정보에 근거해서, 해석 대상이 되는 기록매체 종류를 선택한다. 임계값 설정부는, 기록매체 종류 설정부에 의해 선택된 기록매체 종류마다 계산 결과를 파일 출력할지 여부의 판단의 기준이 되는 임계값을 설정한다. 변화량 산출부는, 시간 스텝마다 반력을 계산하고, 이 계산 중에, 시간 적분의 현재의 시간 스텝에서의 반력을 RAM에 보존하며, 다음의 시간 스텝과 각 시간 스텝과의 사이의 반력의 변화량을 모니터한다. 파일 출력 제어부는, 변화량 산출부에 의해 보존된 반력과 현재의 시간 스텝에 있어서의 반력과의 차를 산출하고, 이 차가 임계값보다 큰 경우, 파일 출력을 행한다.

해석장치, 기록매체, 임계값, 시간 스텝, 반력

Description

해석장치 및 해석방법{ANALYSIS APPARATUS AND ANALYSIS METHOD}

본 발명은 해석장치 및 해석방법에 관한 것으로, 특히 시트 형상의 기록매체의 반송 경로의 설계에 관한 것이다.

물체의 설계에 있어서, 물체 또는 그 물체의 시작품을 제조하기 전에, 여러 가지의 조건 하에서 해당 물체의 기능을 검토하는 것은, 해당 물체의 시작품의 제조 및 시험에 필요한 공정수를 줄일 수 있고, 또 개발 기간 및 비용을 줄일 수 있다는 점에서 바람직하다. 이것은, 복사기 또는 레이저 빔 프린터(laser-beam printer;LBP) 등의 화상형성장치에 있어서의 종이 또는 필름의 시트 등, 시트 형상의 기록매체의 반송 경로의 설계에도 적용된다.

따라서, 시트 형상의 기록매체의 반송시의 거동을 시뮬레이션에 의해 해석한다. 예를 들면, 기록매체의 거동을 시뮬레이션하는 기술은, Katsuhito Sudoh, 2000, "Modeling a String from Observing the Real Object", Proc. of Int. Conf. on Virtual Systems and Multimedia(VSMM 2000), pp.544-553에 개시된 기술을 포함하고, 이 개시된 기술에서는 기록매체를 간이적으로 질량 및 스프링으로 표 현하고 있다. 질량-스프링계로 이산적으로 표현된 기록매체의 운동 방정식을 고안해 내고, 해석 대상시간을 유한의 폭을 갖는 시간 스텝으로 분할하며, 시간 0으로부터 시간 스텝마다 미지수인 가속도, 속도, 및 변위를 순차 산출하는 수치 시간 적분에 의해, 기록매체의 운동에 대한 해(solution)를 구하고 있다. 이러한 시뮬레이션에 대하여, 예를 들면 Newmark의 β법, Wilson의 θ법, Euler법, Kutta－Merson법 등이 널리 사용되고 있다.

기록매체의 반송시의 시뮬레이션에서는, 기록매체의 충돌 등의 현상을 정량적으로 평가하기 위해서 계산 결과를 출력하고 있다. 기록매체의 충돌 등, 매우 단시간에 일어나는 현상은, 순간적인 피크를 가진 파형이 된다. 이 파형을 평가하기 위해서는 짧은 시간 스텝에서의 정보가 필요하다.

이와 같이 해서 계산된 기록매체의 계산 결과에 대해 시간 스텝마다 모든 데이터의 출력을 행하면, 결과의 파일의 사이즈가 방대하게 된다. 이 때문에, 결과의 파일의 판독에 대한 부하가 생성되고, 더욱, 파형을 화면에 표시하기 위한 처리에 시간이 걸린다. 상기의 문제를 해결하기 위해서, 일반적으로는, 어느 정도의 시간 스텝마다 파일을 출력해서, 파일 사이즈를 작게 하고 있다.

방대한 사이즈의 파일 출력의 결과를 화면에 표시시킬 때에 부하가 증가하는 문제를 해결하기 위해서, 예를 들면 특징적인 부분만 상세히 표시하고 나머지 부분은 대략 표시하는 방법이 일본국 공개특허공보 특개평 9－91316호에 개시되어 있다.

그렇지만, 어느 정도의 시간 스텝마다 파일을 출력했을 경우에는, 어떤 파일 출력과 다음의 파일 출력과의 사이에 계산된 정보는, 이 정보를 기록해 두는 것이 바람직하다고 하는 사실에도 불구하고 파일 출력되지 않는다고 하는 문제가 있다.

또, 기록매체의 강성에 의존해서 평가에 필요한 부분에 대한 정보량이 변화한다. 예를 들면, 강성을 높게 설정한 기록매체 및 강성을 낮게 설정한 기록매체가 제공되어 있다고 가정한다. 이 경우, 강성을 증가시키는 만큼, 기록매체의 충돌시의 반력은 피크가 높고 피크의 폭이 좁은 날카로운 파형을 갖기 때문에, 파형의 특징을 파악하기 위해서 짧은 시간 스텝에서 파일을 출력할 필요가 있다. 반대로, 강성을 감소시키는 만큼, 반력은 피크가 낮고 피크의 폭이 넓은 파형을 갖기 때문에, 강성이 높은 기록매체보다 긴 시간 스텝에서 파일을 출력하게 된다. 이러한 조건 하에서는, 서로 다른 종류의 기록매체에 같은 조건으로 파일 출력을 행하면, 어떤 종류의 기록매체에서는 적절하게 파일 출력을 행할 수 있지만, 어떤 종류의 기록매체에서는 상세하게 파일 출력을 행할 수가 없다. 또, 어떤 종류의 기록매체에서는 필요이상으로 상세한 파형이 바람직하지 않게 출력된다.

본 발명의 실시 예는, 파일 출력을 실시하는 경우의 파일 사이즈의 방대화를 억제하면서, 반송 경로의 상세한 분석을 가능하게 하는 해석장치 및 해석방법을 제공한다.

본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 해석장치는, 해석 대상이 되는 기록매체의 종류 및 임계값을 설정하도록 구성된 임계값 설정부와, 설계된 반송 경로 내에서 상기 기록매체가 반송될 때의 상기 기록매체에 관한 물리량을 산출하고, 산출된 물리량을 기억부에 기억하도록 구성된 산출부와, 상기 산출부에 의해 산출된 상기 물리량의 변화량이 상기 임계값 이하인 경우에, 상기 변화량이 상기 임계값을 넘는 경우보다 짧은 사이클로 상기 물리량을 출력하도록 구성된 출력부를 구비한다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예에 따른 해석방법은 해석 대상이 되는 기록매체의 종류 및 임계값을 설정하는 것과, 설계된 반송 경로 내에서 상기 기록매체가 반송되고 있을 때의 상기 기록매체에 관한 물리량을 산출하고, 산출된 물리량을 기억부에 기억하는 것과, 상기 산출된 물리량의 변화량이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 변화량이 상기 임계값을 넘는 경우보다 짧은 사이클로 상기 물리량을 출력하는 것을 포함한다.

본 발명의 그외의 특징들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.

이하, 본 발명의 예시적인 실시 예에 대해 첨부의 도면을 참조해서 구체적으로 설명한다.

도 1은, 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 설계 지원 장치(해석장치)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 이 설계 지원 장치에는, CPU(중앙처리장치)(11), 표시부(12), 기억부(13), ROM(read only memory;14), RAM(random access memory;15), 및 입력부(16)가 설치되어 있다. ROM(14)에는, 제어 프로그램, 각종 응용 프로그램 및 데이터가 기억되어 있다. CPU(11)는, 상기의 프로그램 및 데이터를 이용해서 설 계 지원 장치 전체를 제어한다. 상기의 각종 응용 프로그램에는, 설계 지원 프로그램이 포함되어 있다. RAM(15)은, 예를 들면, 상기의 제어 프로그램 및 응용 프로그램을 이용해서 CPU(11)가 각 부를 제어하면서 처리를 수행할 때에, 작업 영역으로서 이용된다. 기억부(13)로서는, 예를 들면 하드 디스크가 이용되고, 이 기억부(13)는, CPU(11)가 처리를 행할 때에 CPU(11)에 의한 해석의 결과 등을 보존한다. 입력부(16)로서는, 예를 들면 키보드 및 마우스가 이용되고, 이 입력부는 유저로부터의 입력을 수신한다. 표시부(12)는, 상기의 제어 프로그램 또는 각종 응용 프로그램에 근거하는 CPU(11)로부터의 명령에 응답해서 입력부(16)에서 유저에 의해 입력된 정보와 해석의 결과 등을 표시한다.

다음에, 설계 지원 프로그램의 내용의 개요에 대해서 설명한다. 도 2는, CPU(11)가 설계 지원 프로그램을 실행함으로써 구현되는 블록 구성을 나타내는 기능 블럭도다.

이 블록 구성에는, 기록매체 종류(기록매체의 타입) 설정부(21), 임계값 설정부(22), 변화량 산출부(23) 및 파일 출력 제어부(24)가 포함된다.

기록매체 종류 설정부(21)는, 입력부(16)로 입력된 정보에 근거해서, 해석 대상이 되는 기록매체 종류를 선택한다. 임계값 설정부(22)는, 기록매체 종류 설정부(21)에 의해 선택된 기록매체 종류마다 계산 결과를 파일 출력할지 여부의 판단의 기준이 되는 임계값을 설정한다. 이 임계값의 설정은, 후술한 바와 같이, 디폴트의 설정에 근거해 행해져도 되고, 입력부(16)로 입력된 정보에 근거해 행해져도 된다. 변화량 산출부(23)는, 시간 스텝마다 반력을 계산하고, 이 계산 동안, 시간 적분의 현재의 시간 스텝에서의 반력을 기억부(13) 또는 RAM(15)에 보존하며, 각 시간 스텝과 다음의 시간 스텝 간의 반력의 변화량을 모니터한다. 파일 출력 제어부(24)는 변화량 산출부(23)에 의해 보존된 반력과 현재의 시간 스텝에 있어서의 반력과의 차(연속하는 시간 스텝 간의 반력의 변화량)를 산출하고, 그 차가 임계값 설정부(22)에 의해 설정된 임계값보다 큰 경우, 파일 출력을 행한다.

도 2에는 도시하지 않지만, 소정의 구성의 화면을 표시부(12)에 표시시키고, 입력부(16)로 입력된 지시 내용을 화면에 반영시키는 표시 제어부도 블록 구성에 포함되어 있다.

여기에서는, 표시부(12)에 표시되는 화면(유저 인터페이스：UI)의 예에 대해 설명한다. 도 3~도 5는, 설계 지원 프로그램에 근거해서 표시되는 화면의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 설계 지원 프로그램에 근거해서 표시되는 화면에는, 주로 설정하려고 하는 항목 간의 전환에 사용되는 메뉴 바(1)와, 메뉴 바(1)로 선택되는 항목마다 설정된 서브 구성 메뉴(2)가 포함되어 있다. 화면은 또한 그래픽 화면(3) 및 커멘드란(4)을 포함한다. 서브 구성 메뉴(2)로 입력된 정보, 예를 들면 정의된 반송 경로 및 반송 경로의 결과가 그래픽 화면(3)에 표시된다. 프로그램 메세지는 커멘드란(4)에 출력되고, 필요에 따라 수치가 커멘드란(4)에 입력된다. 메뉴 바(1)에는, 예를 들면, "파일", "반송 경로", "매체 정의", "반송 조건" 및 "결과 표시"의 버튼이 포함된다.

메뉴 바(1)로부터 "반송 경로"의 버튼이 선택되면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 반송 경로 정의용의 메뉴가 서브 구성 메뉴(2)로서 예를 들면 화면의 좌측에 표시된다. 이 반송 경로 정의용의 서브 구성 메뉴(2)에는, 예를 들면, 한 개의 반송 롤러로서 기능하는 1쌍의 롤러를 정의하기 위해 사용된 롤러쌍 정의 버튼(2A), 1개의 롤러를 단독으로 정의하기 위해서 사용된 롤러 정의 버튼(2B), 및 직선의 반송 가이드를 정의하기 위해서 사용된 직선 가이드 정의 버튼(2C)이 포함된다. 반송 경로를 정의하기 위한 서브 구성 메뉴(2)는 또한 원호의 반송 가이드를 정의하기 위해서 사용된 원호 가이드 정의 버튼(2D), 스프라인(spline) 곡선의 반송 가이드를 정의하기 위해서 사용된 스프라인 가이드 정의 버튼(2E), 및 기록매체의 반송 경로의 분기를 행하는 플래퍼(flapper)(포인트)를 정의하기 위해 사용된 플래퍼 정의 버튼(2F)도 포함한다. 반송 경로를 정의하기 위한 서브 구성 메뉴(2)는 기록매체가 반송 경로 내의 소정의 위치에 있는지 아닌지를 검출하는 센서를 정의하기 위해서 사용된 센서 정의 버튼(2G)도 더 포함한다. 이러한 롤러쌍 정의 버튼(2A) 내지 센서 정의 버튼(2G)의 각 버튼은, 복사기 또는 프린터 등의 화상형성장치의 반송 경로를 구성하는 부품에 해당한다. 종이 등의 기록매체의 반송 경로를 설정하기 위해서 필요한 부품의 모두가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 버튼이 조작되면, 해당 부품을 그래픽 화면(3) 내에 표시하는 것이 가능해진다.

메뉴 바(1)로부터 "매체 정의" 버튼이 선택되면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 매체 정의용의 메뉴가 서브 구성 메뉴(2)로서 예를 들면 화면의 좌측에 표시된다. 이 매체 정의용의 서브 구성 메뉴(2)에는, 예를 들면, 묘화 형상 선택란(2I), 매체종류 선택란(2J), 분할법 선택란(2K), 및 컬 설정 버튼(2L)이 포함된다.

묘화 형상 선택란(2I)에는, 예를 들면 "직선", "원호" 및 "스프라인"이 선택 가능하게 표시된다. "직선"이 선택되면, 커멘드란(4)에는, 기록매체의 양단부(시작점과 종료점)의 좌표값의 입력을 재촉하는 메세지가 표시된다. 유저(설계자)는, 좌표값으로서 커멘드란(4)에 수치를 입력해도 되고, 또는 마우스 등의 포인팅 디바이스를 이용해서 그래픽 화면(3)에 직접 좌표값을 지시해도 된다. 반송 가이드와 같이, "원호" 또는 "스프라인"을 선택하는 것도 가능하다.

기록매체의 양 단부의 좌표값이 규정되면, 그래픽 화면(3)에 양 단부(121)를 연결하는 라인 세그먼트(line segment)(파선)(122)가 묘화된다. 이 라인 세그먼트(122)를 관찰하는 것으로 기록매체가 어떻게 반송 경로 내에 설치되는지를 유저가 확인할 수 있다.

매체 종류 선택란(2J)에는, 1 또는 그 이상의 기록매체의 종류가 선택적으로 표시된다. 이러한 기록매체의 종류는, 설계 전에 데이터베이스에 등록하는 것이 가능하다. 예를 들면, 범용되고 있는 기록매체의 종류를 등록해 두는 것이 바람직하다. 데이터베이스에의 기록매체의 종류의 등록에 있어서는, 기록매체의 종류마다 영률, 밀도 및 두께 등의 해당 기록매체의 거동의 계산에 이용되는 파라미터도 등록된다. 이러한 파라미터의 등록을 실시해 두면, 매체 종류 선택란(2J)으로부터 어떤 항목이 선택되었을 때에, 해당 기록매체에 대한 파라미터를 용이하게 읽어내 이용하는 것이 가능해진다. 여기에서는, 기록매체의 종류로서 "재생지 A"가 선택되어 있다고 가정하고, 또, "재생지 A"에 대해서는, 미리 "영률：5409 Mpa, 밀도：6.8×10^-7kg/mm³, 두께：0.0951mm"라고 하는 파라미터가 데이터베이스에 등록되어 있다고 가정한다. 영률 등으로부터 해당 기록매체의 강성률이 산출될 수 있기 때문에, 이 데이터베이스에서는 기록매체의 종류와 기록매체의 강성을 관련지을 수 있다.

분할법 선택란(2K)에는, 예를 들면 "등분할", "부등분할" 및 "자동"이 선택적으로 표시된다. 묘화 형상 선택란(2I)으로부터 형상이 선택되고, 기록매체의 양단부의 좌표값이 입력되면, "등분할", "부등분할" 또는 "자동"의 선택 결과에 따라 메세지가 커멘드란(4)에 표시된다. 예를 들면, "등분할"이 선택되어 있는 경우에는, 기록매체를 복수의 스프링-질량계로 이산화할 때의 분할수 또는 분할 사이즈의 입력을 재촉하는 메세지가 커멘드란(4)에 표시된다. 도 4의 예와 같이, "직선"이 선택되어 있는 경우에 분할수(예를 들면, 수치 "10")가 입력되면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 이 입력값을 반영시킨 반송 경로의 설계 내용이 그래픽 화면(3)에 표시된다. 도 5를 참조하면, 질점(material point)(51)을 연결하는 회전 스프링(52)은, 기록매체를 탄성체로서 간주했을 때의 휨 강성을 나타내고, 또 병진 스프링(53)은 인장 강성을 나타낸다. 양 스프링 정수는 탄성 이론으로부터 도출되는 것이 가능하다.

컬 설정 버튼(2L)은, 기록매체의 초기 형상으로서 곡율을 갖는 컬 형상을 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 예를 들면, 기록매체가 전체에 걸쳐서 컬(curl)하고 있는 형상을 형성하기 위해서, 곡율 반경을 지정해서 컬을 정의할 수 있다. 곡율 반경은, 예를 들면 커멘드란(4)에 수치를 입력하는 것으로 지정된다.

메뉴 바(1)에 있어서의 "반송 조건" 버튼은, 각 기록매체의 반송 롤러의 회전 속도를 설정하기 위해서 이용된다. 유저가 "반송 조건" 버튼을 누르는 것으로, 각각의 롤러의 회전 속도의 수치를, 커멘드란(4)에 순차 지정한다.

이와 같이 해서, 화상형성장치의 반송 경로를 설계한다. 본 예시적인 실시 예에서는, 기록매체의 종류마다 소정의 파라미터가 등록되고, 이 파라미터가 기록매체의 종류의 선택에 따라 이용 가능하게 되면, 반송 경로의 설계를 위한 구성은 어떠한 것이라도 괜찮다.

기록매체의 반송 경로의 해석에서는, 기록매체가 반송되고 있을 때에 순간적으로 일어나는 기록매체의 거동을 상세하게 해석하는 것이 중요하다. 예를 들면, 기록매체의 후단이 반송 경로와 접촉해서 유지되어 있는 상태로부터 기록매체의 후단이 개방될 때의 기록매체의 거동을 해석하는 것이 중요하다. 특히, 도 6에 나타낸 바와 같이, 기록매체(42)가 방향 45로 반송 경로 내에서 구부러져 제공되고, 기록매체(42)의 후단이 가이드 43을 통과했을 때에, 기록매체(42)의 복원력에 의해, 지금까지의 정상적인 속도로부터 순간적으로 기록매체(42)의 속도가 상승한다. 그리고나서, 기록매체(42)의 후단이 가이드 44와 접촉하도록 궤적(41)을 추종한다. 이때의 거동의 해석이 중요한데, 왜냐하면, 기록매체(42)에 순간적으로 강한 충격이 인가되어서, 복사기 등의 화상형성장치에 있어서 화상에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.

따라서, 가이드 44와의 접촉의 전후의 현상을 상세하게 분석하기 위하여, 물리량의 시간 적분을 이용해서, 속도의 변화 및 가이드와의 접촉반력 등의 파형을 출력해도 된다.

그렇지만, 시간 적분에 있어서의 계산 결과의 파일에의 기록 빈도를 증가시 키면, 즉 빈번하게 파일 출력을 행하면, 해당 파일이 너무 커져 버린다. 한편, 기록 빈도를 감소시키면, 상세한 분석이 곤란해진다.

도 7은, 파일 출력의 빈도와 결과로서 얻은 파형과의 관계를 나타내는 그래프이다. 예를 들면, 접촉반력의 해석에 있어서, 도 7의 그래프 62로 나타낸 바와 같이, 시간 적분의 시간 스텝 Δt를 "2.0×10^-7［s］"로 설정하고, 10사이클마다 파일 출력을 행하면, 피크시의 접촉반력의 변동을 상세하게 파악할 수가 있다. 그러나, 파일의 사이즈는 상당하기 때문에, 그 후의 파일의 판독 및 그 후의 파형의 출력시의 부하가 커진다. 한편, 100사이클마다 파일 출력을 행하면, 도 7의 그래프 61로 나타낸 바와 같이, 부하는 경감되지만, 접촉반력을 상세하게 파악하는 것이 곤란해진다. 따라서, 파일 출력을 등간격으로 행하는 것만으로는, 문제를 해결하는 것이 곤란하고, 즉, 상세한 해석과 부하의 경감과의 사이의 트레이드 오프의 균형을 맞추는 것이 곤란하다.

기록매체의 반송 경로의 해석에 있어서, 기록매체의 거동을 결정하는 주요한 요인은 기록매체의 강성이다. 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 강성이 높은 기록매체 71의 한쪽 단부 및 강성이 낮은 기록매체 72의 한쪽 단부를 고정하고, 그들의 중량에 의해 기록 매체 71 및 72을 구부리는 시험을 행하면, 기록매체 71의 자유단의 위치의 변화량과 기록매체 72의 자유단의 위치의 변화량에는 큰 차이가 생긴다. 따라서, 기록매체의 반송 경로의 해석에서는, 강성의 차이에 따라 생기는 거동의 차이를 정량적으로 평가하는 것이 중요하다. 강성을 수치화해 나타내는 강 성률은, 기록매체의 푸아송의 비(Poisson's ratio) 및 영률로부터 도출되는 물리량이며, 기록매체의 종류에 의존해서 변화된다. 푸아송의 비는 기록매체의 형상에 관한 수치이기 때문에, 기록매체의 두께로부터 푸아송의 비를 도출할 수가 있다. 이 때문에, 본 예시적인 실시 예에서는, 상기에서 설명한 바와 같이, 기록매체의 종류마다의 파라미터에 영률 및 두께가 포함되어 있다.

다음에, 위에서 설명한 바와 같이 구성된 설계 지원 장치를 이용한 화상형성장치의 반송 경로의 해석방법에 대해 설명한다.

유저(설계자)가, 도 3~도 5에 나타낸 화면 등을 이용해서 반송 경로를 설계했다고 가정하고, 이 설계에 있어서는 반송 경로의 구성, 이용되는 기록매체의 종류, 및 해당 기록매체의 파라미터가 설정되어 있다. 이 상태에서 "결과 표시"의 버튼이 눌러지면, 설계된 반송 경로를 해석해서 그 해석 결과를 표시한다. 도 9는, 본 발명의 실시 예에 따른 반송 경로의 해석방법의 일례를 나타내는 플로차트다.

도 9를 참조하면, 스텝 S1에서, CPU(11)가, 반송 경로에 대한 설계 데이터에 포함되는 기록매체의 종류에 따라 해당 기록매체의 영률, 밀도 및 두께 등을 데이터베이스로부터 판독하여, 판독한 값으로부터 기록매체의 강성률을 취득한다.

스텝 S2에서는, CPU(11)가, 취득한 강성률에 따라 계산 결과를 파일 출력할지 여부의 판단의 기준이 되는 임계값을 설정한다. 강성률은 각 기록매체의 종류에 대하여 고유한 것이기 때문에, 이 임계값도 각 기록매체의 종류에 대하여 고유하다고 간주하는 것도 가능하다.

스텝 S3에서, CPU(11)는 운동 계산을 개시하고, 기록매체의 운동을 계산하는 실시간(계산 종료시간) T 및 운동 방정식의 해를 수치적으로 구할 때에 사용하는 수치 시간 적분의 시간 스텝 Δt(초)를 설정한다. 이후의 스텝 S4~S10는 기록매체의 운동이 초기 시간으로부터 시간 스텝 Δt마다 계산되고 그 계산 결과가 RAM(15)에 보존되는, 루프를 형성한다.

스텝 S4에서, CPU(11)는, Δt초 후의 계산을 행할 때에 필요한 초기 가속도, 초기 속도 및 초기 변위를 설정한다. 1사이클이 완료될 때마다, 그 계산 결과(즉, 전회의 사이클의 계산값을 초기값으로서 사용한다)가 갱신된다.

스텝 S5에서, CPU(11)는, 기록매체를 구성하는 각 질점에 가해진 힘을 정의한다. 여기서, 계산에 이용하는 힘으로서는, 회전 모멘트, 인장력으로 나타내는 복원력, 접촉력, 마찰력, 중력, 공기 저항력, 및 쿨롱력이 있다. 그리고, CPU(11)는, 개개의 질점에 가해진 힘을 계산하고, 그 후 그 합력(총력)을 최종적으로 기록매체에 가해지는 힘으로서 정의한다.

스텝 S6에서, CPU(11)는, 스텝 S5에서 산출된 각 질점에 가해진 총력을 질점의 질량으로 분할하고, 이 분할의 결과에 초기 가속도를 가산하는 것으로, Δt초 후에 있어서의 해당 질점의 가속도를 산출한다.

스텝 S7에서, CPU(11)는, 스텝 S6에서 산출된 가속도에 Δt를 곱하고 이 곱셈의 결과에 초기의 속도를 가산하는 것으로, Δt초 후에 있어서의 해당 질점의 속도를 산출한다.

스텝 S8에서는, CPU(11)는, 스텝 S7에서 산출된 속도에 Δt를 곱하고, 이 곱셈의 결과에 초기 변위를 가산하는 것으로, Δt초 후에 있어서의 해당 질점의 변위 를 산출한다.

CPU(11)는, 스텝 S5~S8의 계산을 반복하는 것으로, Δt초 후에 있어서의 모든 질점의 변위를 산출한다. 본 예시적인 실시 예에서는, 스텝 S5~S8의 일련의 Δt초 후의 물리량의 계산에 Euler의 시간 적분법을 채용하고 있지만, Kutta-Merson법, Newmark의 β법, Willson의 θ법 등의 다른 시간 적분법을 채용해도 된다.

스텝 S9에서는, CPU(11)는, 계산 결과를 출력한다. 여기서는, 스텝 S9에 대해서 상세히 설명한다. 도 10은 도 9의 스텝 S9의 처리를 나타내는 플로차트다.

도 10을 참조하면, 스텝 S11에서, CPU(11)는, 각 질점의 변위를 RAM(15)에 보존한다.

스텝 S12에서, CPU(11)는, 직전의 사이클(Δt초 전의 사이클)로 RAM(15)에 보존한 각 질점의 변위를 판독하여, 현재의 변위와 판독한 변위와의 차를 계산한다.

스텝 S13에서, CPU(11)는, 스텝 S12에서 계산한 차가, 스텝 S2에 있어서 설정된 임계값보다 큰지 여부를 판단한다.

그 차가 임계값보다 크다고 CPU(11)가 판단한 경우에(스텝 S13에서 YES), 스텝 S14에서, CPU(11)는, 현재의 변위를 파일 출력한다. 즉, 현재의 변위를 파일에 포함시킨다.

그 차가 임계값 이하라고 CPU(11)가 판단한 경우에는(스텝 S13에서 NO), 스텝 S15에서, CPU(11)는, 현재의 사이클이 디폴트 출력 사이클에 해당하는지 여부를 판단한다. 즉, 임계값과의 차에 관계없이 디폴트로 1000사이클마다 파일 출력하는 것이 설정되어 있는 경우에, CPU(11)는 현재의 사이클이 1000번째 사이클에 해당하는지 여부를 판단한다. 이 디폴트 출력 사이클은 고정되어 있지 않아도 되고, 등간격으로 파일 출력을 행하는 가변 사이클이어도 된다.

현재의 사이클이 디폴트의 출력 사이클에 해당한다고 CPU(11)가 판단한 경우에(스텝 S15에서 YES), 스텝 S16에서, CPU(11)는, 현재의 변위를 파일 출력한다.

현재의 사이클이 디폴트의 출력 사이클에 해당하지 않는다고 CPU(11)가 판단한 경우에는(스텝 S15에서 NO), 도 10의 처리는, 파일 출력을 행하지 않고 종료된다.

이와 같이 해서 스텝 S9를 수행한다. 파일 출력의 대상으로, 각 질점에 있어서의 속도 및/또는 가속도를 포함시켜도 된다. 이 경우, 스텝 S11, S12, S13 및 S15에 있어서, 속도 및/또는 가속도에 대해서도, 저장, 계산 및 판단을 행한다.

스텝 S9 후에, 스텝 S10에서는, CPU(11)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 스텝 S3에 있어서 설정한 실시간 T에 도달했는지 여부를 판단한다.

실시간 T에 도달했다고 CPU(11)가 판정한 경우에는(스텝 S10에서 YES), 반송 경로의 해석을 종료한다. 한편, 실시간 T에 도달하지 않았다고 CPU(11)가 판단한 경우에는(스텝 S10에서 NO), 스텝 S4~S9을 반복한다.

이러한 해석의 결과, 예를 들면, 도 11에 나타낸 파형이 얻어진다. 즉, 도 11을 참조하면, 초기의 변위 등의 물리량의 Δt초마다의 변화가 작은 시간대, 즉, 상세한 분석이 필요하지 않은 시간대에서는, 디폴트에 의해, 1000사이클마다(2×10^{- 4}[s]마다)의 파일 출력에 근거한 그래프 세그먼트(101)가 묘화된다(스텝 S16). 그 후, 화살표 102로 나타낸 바와 같이, 물리량의 Δt초마다의 변화가 증가하고, 변화량이 임계값을 넘으면, 파일 출력의 빈도가 증가한다. 즉, 물리량의 Δt초마다의 변화가 큰 시간대, 즉 상세한 분석이 필요하게 되는 시간대에서는, 사이클마다(2×10^-7[s]마다)의 파일 출력에 근거하는 그래프 세그먼트(103)가 묘화된다(스텝 S14).

파일 출력이 실행되는지 여부의 판단의 기준이 되는 임계값은, 기록매체의 강성률의 증가에 따라 증가되어야 한다. 왜냐하면, 강성률이 작은 기록매체에 대해서 임계값을 크게 설정하면, 피크를 검출하는 것이 곤란해지고, 강성률이 큰 기록매체에 대해서 임계값을 작게 설정하면, 피크 이외의 불필요한 부분의 출력도 많아져, 파일의 사이즈가 너무 커지기 때문이다.

한편, 강성률이 작은 기록매체에 대해서 임계값을 작게 설정하고, 강성률이 큰 기록매체에 대해서 임계값을 크게 설정하면, 도 12에 나타낸 바와 같이, 파일 사이즈를 과도하게 증가시키는 일없이, 적절한 파형을 생성할 수 있다. 도 12를 참조하면, 그래프 111은 강성률이 높은 기록매체에 대한 것이며, 임계값이 높게 설정되어 있다. 그래프 112는 강성률이 낮은 기록매체에 대한 것이며, 임계값이 낮게 설정되어 있다. 도 12에 있어서 초기 출력 사이클은, 디폴트의 설정에 근거하는 파일 출력(스텝 S16)의 사이클이다. 그래프 111에서는, 시간 B에서 차가 임계값을 넘고(스텝 S13), 시간 B 후에 사이클마다의 상세한 파일 출력(스텝 S14)을 행하고 있다. 그래프 112에서는, 시간 A에서 차가 임계값을 넘고(스텝 S13), 시간 A 후에 사 이클마다의 상세한 파일 출력(스텝 S14)을 행하고 있다. 이와 같이, 강성률에 따라 임계값을 조정함으로써, 기록매체의 충돌에 의한 반력의 파형의 특징을 적절히 파악하고, 또 파일 사이즈가 과도하게 증가하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.

상기의 예시적인 실시 예에서는, 스텝 S2에 있어서, CPU(11)가 강성률에 따라 임계값을 설정하고 있지만, 임계값을 유저가 설정해도 된다. 예를 들면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 도 3에 나타낸 화면에 "유저 설정 정의" 버튼(91)을 추가로 설치해도 되고, 이 버튼(91)이 눌러지면, 유저에게 임의의 값을 입력시키는 필드 92를 포함한 유저 인터페이스를 표시해도 된다. 임의의 값이 입력된 후에, "OK" 버튼이 눌러지면, 스텝 S3 이후의 처리를 행하면 된다.

본 예시적인 실시 예에 의하면, 기록매체의 종류에 따라 임계값을 설정하고, 이 임계값과 물리량의 변화량과의 비교 결과에 따라 파일 출력의 빈도를 조정하기 때문에, 과도한 파일 출력을 억제하면서, 상세한 산출 결과를 제공할 수 있다. 따라서, 파일 출력에 있어서는, 파일 사이즈가 과도하게 증가하는 것을 억제할 수가 있다.

또, 상기의 예시적인 실시 예에서는, 시간 적분에 있어서의 시간 스텝 Δt를 고정하고, 파일 출력의 사이클을 물리량의 변화와 임계값과의 차로부터 결정하고 있지만, 물리량의 변화와 임계값과의 차에 근거해서 시간 스텝 Δt를 변화시켜도 된다. 예를 들면, 모든 사이클에 대해 파일 출력을 행해도 되고, 물리량의 변화가 임계값을 넘는다는 것을 검출한 사이클의 다음으로부터는 시간 스텝 Δt를 작게 해도 된다.

이러한 해석방법에 의해서도, 파일 사이즈가 과도하게 증가하는 것을 억제하면서, 적절한 파형을 얻을 수 있다. 또, 계산의 회수를 줄이는 것도 가능하다.

도 14는, 상기의 해석방법에 의해 얻은 파형의 예를 나타내는 그래프이다. 도 14의 예에서는, 그 차가 임계값을 넘기 전에는 1사이클이 4×10^-4[s]로 설정되고, 그 차가 임계값을 넘은 후에는, 1사이클이 1/2값, 즉 2×10^-4[s]로 설정된다. 이 방법에 의하면, 상세한 해석이 필요한 시간대에서만 시간 스텝 Δt가 감소되고, 그 나머지의 시간대에서는 그 2배의 속도로 계산을 행한다.

본 발명의 예시적인 실시 예는, 컴퓨터가 프로그램을 실행하는 것에 의해 실현될 수가 있다. 또, 프로그램을 컴퓨터에 공급하기 위한 유닛, 예를 들면, 프로그램을 기록한 CD－ROM(compact disk-read only memory) 등의 컴퓨터 판독가능한 기억매체(기록매체) 또는 프로그램을 전송하는 인터넷 등의 전송 매체도 본 발명의 예시적인 실시 예에 적용할 수가 있다. 또, 상기의 프로그램도 본 발명의 예시적인 실시 예에 적용할 수가 있다. 상기의 프로그램, 기록매체, 전송 매체 및 프로그램 프로덕트는, 본 발명의 범주에 포함된다.

본 발명은 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명했지만, 본 발명의 이 예시적인 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 이하의 청구범위는 모든 변경, 균등구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 설계 지원 장치의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.

도 2는 CPU가 설계 지원 프로그램을 실행함으로써 구현되는 블록 구성의 일례를 나타내는 기능 블럭도이다.

도 3은 설계 지원 프로그램에 근거해서 표시되는 화면의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4는 설계 지원 프로그램에 근거해 표시되는 화면의 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 5는 설계 지원 프로그램에 근거해 표시되는 화면의 또 다른 일례를 나타내는 도면이다.

도 6은 반송 경로 내의 기록매체의 거동을 나타내는 도면이다.

도 7은 파일 출력의 빈도와 결과로서 얻은 파형과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 8은 강성이 다른 2종류의 기록매체의 형상 변화를 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 반송 경로의 해석방법의 일례를 나타내는 플로차트다.

도 10은 도 9의 결과를 출력하는 처리를 상세히 나타내는 플로차트다.

도 11은 해석의 결과로 얻은 파형의 예를 나타내는 그래프이다.

도 12는 강성과 임계값과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 13은 본 발명의 예시적인 실시 예의 변형 예에 따라 표시되는 화면의 일례를 나타내는 도면이다.

도 14는 본 발명의 예시적인 실시 예의 또 다른 변형예에 따른 파형의 예를 나타내는 그래프이다.

Claims (8)

1. 해석 대상이 되는 기록매체의 종류 및 임계값을 설정하도록 구성된 임계값 설정부와,

   설계된 반송 경로 내에서 상기 기록매체가 반송되고 있을 때의 상기 기록매체에 관한 물리량을 산출하고, 산출된 물리량을 기억부에 기억하도록 구성된 산출부와,

   상기 산출부에 의해 산출된 상기 물리량의 변화량이 상기 임계값 이하인 경우에, 상기 변화량이 상기 임계값을 넘는 경우보다 짧은 사이클로 상기 물리량을 출력하도록 구성된 출력부를 구비한 것을 특징으로 하는 해석장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력부는, 상기 물리량의 변화량이 상기 임계값을 넘는 경우에는, 상기 산출부가 상기 물리량을 산출할 때마다 상기 물리량을 출력하는 것을 특징으로 하는 해석장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 물리량은 상기 기록매체에 가해진 반력인 것을 특징으로 하는 해석장 치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 물리량은 상기 기록매체의 가속도 및 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 해석장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 임계값 설정부는, 상기 기록매체의 각 종류와 강성을 관련짓는 데이터베이스로부터 상기 임계값을 판독하고, 판독한 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 해석장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 임계값 설정부는, 인터페이스를 통해서 입력된 값을 상기 임계값으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 해석장치.
7. 해석 대상이 되는 기록매체의 종류 및 임계값을 설정하는 것과,

   설계된 반송 경로 내에서 상기 기록매체가 반송되고 있을 때의 상기 기록매체에 관한 물리량을 산출하고, 산출된 물리량을 기억부에 기억하는 것과,

   상기 산출된 물리량의 변화량이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 변화량이 상기 임계값을 넘는 경우보다 짧은 사이클로 상기 물리량을 출력하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 해석방법.
8. 컴퓨터 실행가능한 처리를 기억하는 컴퓨터 판독가능한 기억매체로서, 상기 컴퓨터 실행가능한 처리는 컴퓨터에,

   해석 대상이 되는 기록매체의 종류 및 임계값을 설정하는 것과,

   설계된 반송 경로 내에서 상기 기록매체가 반송되고 있을 때의 상기 기록매체에 관한 물리량을 산출하고, 산출된 물리량을 기억부에 기억하는 것과,

   상기 산출된 물리량의 변화량이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 변화량이 상기 임계값을 넘는 경우보다 짧은 사이클로 상기 물리량을 출력하는 것을 포함한 방법을 실행시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능한 기억매체.

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