(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＡＤ装置上で複数の部品を結合させるための結合データ作成方法において、ＣＡＤ装置の画像表示装置上に表示される部品の結合点が画像表示装置上で指示されると、結合位置指示部が指示信号を受け取り、前記指示信号に基づき結合位置データを作成する結合位置指示ステップと、画像表示装置上で前記結合位置で結合すべき部品が選択され特定されると、結合部品特定部が特定信号を受け取る結合部品特定ステップと、特定された結合部品の部品データから部品名称属性を選択するステップと、結合位置データに結合される部品の部品名称属性を付与して結合データを作成するステップと、を有することを特徴とする結合データ作成方法。
【請求項２】
請求項１記載の結合データ作成方法において、前記結合位置指示ステップにおける、前記結合位置は点溶接が行われる位置であることを特徴とする結合データ作成方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の結合データ作成方法において、前記結合部品特定ステップの実行後に、前記複数の部品が結合された結果である結合部品の全体を表す有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成ステップ、を含むことを特徴とする結合データ作成方法。
【請求項４】
請求項３記載の結合データ作成方法において、前記有限要素モデル作成ステップは、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、剛体要素、又は梁要素などの２次元的な有限要素で連結させる連結ステップ、を含むことを特徴とする結合データ作成方法。
【請求項５】
請求項３記載の結合データ作成方法において、前記有限要素モデル作成ステップは、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、共有節点で連結させる連結ステップ、を含むことを特徴とする結合データ作成方法。
【請求項６】
請求項１記載の結合データ作成方法において、前記結合位置指示ステップは、結合位置を表す結合点の座標を指定する座標指示ステップ、を含むことを特徴とする結合データ作成方法。
【請求項７】
ＣＡＤ装置上で複数の部品を結合させるための結合データ作成プログラムにおいて、ＣＡＤ装置の画像表示装置上に表示される部品の結合点が画像表示装置上で指示されると、結合位置指示部が指示信号を受け取り、前記指示信号に基づき結合位置データを作成する結合位置指示機能と、画像表示装置上で前記結合位置で結合すべき部品が選択され特定されると、結合部品特定部が特定信号を受け取る結合部品特定機能と、特定された結合部品の部品データから部品名称属性を選択する機能と、結合位置データに結合される部品の部品名称属性を付与して結合データを作成する機能と、を有することを特徴とする結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体。
【請求項８】
請求項７記載のコンピュータ読みとり可能な記憶媒体において、前記結合位置指示機能が指示する前記結合位置は点溶接が行われる位置であることを特徴とする結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体。
【請求項９】
請求項７又は８記載のコンピュータ読みとり可能な記憶媒体において、前記結合部品特定機能が、結合される部品を特定した後に、前記複数の部品が結合された結果である結合部品の全体を表す有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成機能、を実現することを特徴とする結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体。
【請求項１０】
請求項９記載のコンピュータ読みとり可能な記憶媒体において、前記有限要素モデル作成機能は、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、剛体要素、又は梁要素などの２次元的な有限要素で連結させる連結機能、を含むことを特徴とする結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体。
【請求項１１】
請求項９記載のコンピュータ読みとり可能な記憶媒体において、前記有限要素モデル作成機能は、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、共有節点で連結させる連結機能、を含むことを特徴とする結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体。
【請求項１２】
請求項７記載のコンピュータ読みとり可能な記憶媒体において、前記結合位置指示機能は、結合位置を表す結合点の座標を指定する座標指示機能、を含むことを特徴とする結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体。
【請求項１３】
ＣＡＤ装置上で複数の部品を結合させるための結合データ作成装置において、ＣＡＤ装置の画像表示装置上に表示される部品の結合点が画像表示装置上で指示されると、結合位置指示部が指示信号を受け取り、前記指示信号に基づき結合位置データを作成する結合位置指示手段と、画像表示装置上で前記結合位置で結合すべき部品が選択され特定されると、結合部品特定部が特定信号を受け取る結合部品特定手段と、特定された結合部品の部品データから部品名称属性を選択する手段と、結合位置データに結合される部品の部品名称属性を付与して結合データを作成する手段と、を有することを特徴とする結合データ作成装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の結合データ作成装置において、前記結合位置指示手段が指示する前記結合位置は点溶接が行われる位置であることを特徴とする結合データ作成装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の結合データ作成装置において、前記結合部品特定手段が結合される部品を特定した後に、前記複数の部品が結合された結果である結合部品の全体を表す有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段、を含むことを特徴とする結合データ作成装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の結合データ作成装置において、前記有限要素モデル作成手段は、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、剛体要素、又は梁要素などの２次元的な有限要素で連結させる連結手段、を含むことを特徴とする結合データ作成装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の結合データ作成装置において、前記有限要素モデル作成手段は、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、共有節点で連結させる連結手段、を含むことを特徴とする結合データ作成装置。
【請求項１８】
請求項１３記載の結合データ作成装置において、前記結合位置指示手段は、結合位置を表す結合点の座標を指定する座標指示手段、を含むことを特徴とする結合データ作成装置。
【請求項１９】
請求項６記載の結合データ作成方法で作成された部品結合データを格納する方法において、前記結合位置の座標データに、結合される部品データを付与し、この部品データが付与された前記結合位置の座標データを所定の記憶手段に格納する格納ステップ、を含むことを特徴とする結合データ格納方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＡＤ装置上において、溶接打点に、その溶接打点によって結合される部品に関する情報を容易に入力する方法及び装置に関する。また、かかる方法等によって作成されたＣＡＤデータ及びこのＣＡＤデータの利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆるＣＡＤシステムは、自動車や種々の機械を設計するのに広く用いられており、また生産工程においても、ＣＡＤシステムにおいて作成されたＣＡＤデータが広く利用されている。
【０００３】
生産行程においてＣＡＤデータを利用するために、例えば作成されたＣＡＤデータには点溶接を表すいわゆる打点要素（以下、単に打点と呼ぶ）が含まれている場合が多い。そして、生産工程における溶接ロボット等は、このＣＡＤデータ中の打点に付与されている必要な情報を取り出して溶接作業に利用している。
【０００４】
このように、打点には、溶接に必要な情報が付与されているが、この情報は例えば打点位置や、打点面の方向（面の法線ベクトル等）や、溶接ロボットの溶接ガン侵入方向等の情報である。更に、溶接する部品の材料や総板厚に依存するいわゆる溶接条件を表す情報も付与されている。従来の生産工程においては溶接ロボットはこれらの情報を用いて溶接作業を行っている。
【０００５】
更に、ＣＡＤデータは自動車等の構造体の構造解析（衝突・強度・剛性の検査等）を行うのにも利用される。その際、ＣＡＤデータ中に含まれる打点の情報を利用することが提案されている。例えば、この打点に付与されている上記打点位置や打点面の方向等の情報を用いて、その打点によって溶接される部品を結合し、新たな有限要素モデルの構築を行うのである。そして、このような結合をＣＡＤシステムが自動的に行うことにより、実際の機械構造により近い条件で構造解析を行うことが可能となる。
【０００６】
部品を結合するためには、各部品の節点を打点位置に移動させて共有節点を生成したり、打点に節点を生成し、かつ、各部品の節点と打点位置の節点とを連結する有限要素を設ける等の手法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ＣＡＤデータ中の打点に付与されている情報を用いて、部品の間を所定の有限要素を用いて自動的に結合する手法が提案されているが、この手法では、結合部品の正確な選択ができない場合が生じていた。
【０００８】
その理由は、打点に対して、結合される部品に関する情報が付与されていないからである。そのため、従来のＣＡＤシステムにおいては、溶接によって結合される部品に関する情報は、いわゆる注記として入力される場合も多かった。
【０００９】
その一方、打点の情報に基づき機械を構成する部品の間を自動的に結合するシステムも種々提案されている。しかし、上述したようにこの打点には結合される部品に関する情報が付与されていないため、与えられている打点位置に基づき結合すべき部品を推測する必要がある。一般に、このような自動結合を行えるＣＡＤシステムにおいては、打点の位置の近傍に存在する節点を自動的に有限要素で結合する手法や共有節点として結合する手法が広く利用される。
【００１０】
このように、打点の位置に近い点を自動結合するような手法においては例えば図９に示されているように３枚の部品Ａ，Ｂ，Ｃがフランジで重なっているような状況において、部品ＢとＣのみが溶接されている場合は、ＣＡＤシステムが結合すべき部品を正しく選択することは困難であった。図９には、アングル部品Ａと、板状部品Ｂと、アングル部品Ｃが互いに重なっている様子を表す断面図が示されている。そして、図９に示されているように、部品Ｂと部品Ｃとは打点１０によって溶接されているが、部品Ａは部品ＢやＣのいずれとも溶接されてはいない。このような構造を有する機械においては、従来のＣＡＤシステムを用いて打点１０に近い部品モデルの節点を自動的に有限要素で結合してしまうと、実際には結合していない部品Ａまで結合してしまう事態も想定され、正確な部品の選択ができないという問題があった。
【００１１】
このように、部品Ａまで有限要素により自動結合されてしまうことを防止するには、打点１０に結合部品の情報を保持させればよい。すなわち、打点１０によって結合されている部品はＢとＣであることをこの打点１０に情報として新たに付与するのである。このようにすれば、打点１０によって結合される部品が明確となり、自動結合すべき部品がＢとＣであることが明示的に表されるため、部品Ａが誤って自動結合されることを防止することができる。
【００１２】
しかしながら、例えば自動車の車両１台においてはこのような溶接を行うべき打点は数千点にも及ぶ。そのため、全ての打点１０に結合部品の情報を持たせるためには、その入力作業、特に設計段階における入力工数が増大し、開発費用が増大してしまうという問題がある。ここで、結合部品の情報とは、具体的には結合すべき部品の名称等を意味する。すなわち、打点１０に部品Ｂ及びＣという部品の名称を付与するのである。この部品名は、ＣＡＤシステムにおいて各部品を構成する有限要素に対して既に付与しているものである。例えば、部品Ｂを構成する線や面等の構成要素にはその構成要素が部品Ｂに属するという情報を与えておく必要がある。そのため、部品名の入力は、線や面等の構成要素に対して既に行われている作業である。
【００１３】
従って、打点１０に対しまた新たに結合部品の部品名を入力することは部品ＢやＣという部品名を複数回入力することになり、入力の手間が大幅に増加してしまう。
【００１４】
尚ＣＡＤの分野における「構成要素」という用語は、ＣＡＥの分野における「有限要素」という用語に相当するものである。ＣＡＤとＣＡＥにおける用語の関係を表す説明図が図１０に示されている。この図に示されているように、ＣＡＥの分野においては、「節点」や「辺」等が、有限要素と呼ばれている（図１０（１）参照）。これに対し、ＣＡＤの分野において、この有限要素に相当するものは、「線」、「円」、「面」、「アーク」や「スプライン」等であり、これらはＣＡＤにおいて「構成要素」と呼ばれる（図１０（２）参照）。
【００１５】
尚、従来のＣＡＤシステムにおいては構成要素に対する部品名の入力は例えばファンクションキーを用いて手作業で入力していた。そのため、打点１０に対し部品名を入力するのもファンクションキーを用いて手作業で行うことになろう。
【００１６】
また、このように、従来のＣＡＤシステムにおいては打点１０にはその打点によって結合されるべき部品名は注記として入力されるだけであり、ＣＡＤデータとしては入力されていなかったが、以下に述べるように生産工程においてそれほど不便は生じていない。
【００１７】
機器の生産においては、このような結合される部品に関する情報がない場合でも例えば部品ＢやＣを溶接結合した後で、部品Ａを結合させるといった生産工程を取る場合が多いのが実状である。そのため、生産工程においては打点１０における溶接条件さえ判明していればよく、具体的にどの部品とどの部品を溶接するかについては生産工程においては必ずしも必要ではなかった。このように、一般に生産工程においては、まずサブアッセンブリと呼ばれる複数の部品の結合体を作成するプロセスが並列に実行される。そして、更に複数のサブアッセンブリ同士を更に溶接するといった流れが、生産工程においては多く採用されているのである。
【００１８】
これに対して、上述したようにＣＡＤデータを用いて構造解析を行う場合には、上述したようにこの打点に基づく有限要素モデルの部品間の結合を行う必要がある。結合を行うことによりより正確な構造解析を行うためである。さて、この結合は部品モデルが例えば自動車の車両１台分揃った後で、一度に全ての打点を有限要素で結合することがモデル作成上効率的である。そのため、モデル作成上の観点からも打点に対しその打点によって結合される部品の名称等、部品に関する情報を効率的に入力する手法が要望されている。
【００１９】
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その目的は、打点に対し溶接条件だけでなく、その打点によって結合される部品名を効率よく入力する手法を提供すると共に、入力されたＣＡＤデータに基づき構造解析をより容易に行うことが可能なＣＡＤシステムを提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ＣＡＤ装置上で複数の部品を結合させるための結合データ作成方法において、ＣＡＤ装置の画像表示装置上に表示される部品の結合点が画像表示装置上で指示されると、結合位置指示部が指示信号を受け取り、前記指示信号に基づき結合位置データを作成する結合位置指示ステップと、画像表示装置上で前記結合位置で結合すべき部品が選択され特定されると、結合部品特定部が特定信号を受け取る結合部品特定ステップと、特定された結合部品の部品データから部品名称属性を選択するステップと、結合位置データに結合される部品の部品名称属性を付与して結合データを作成するステップと、を有することを特徴とする結合データ作成方法である。
【００２１】
結合部品を特定するステップを含んでいるため、結合部品に関する情報が付与し、部品データの結合を行うことができる。
【００２２】
本発明は、前記結合位置指示ステップにおける、前記結合位置は点溶接が行われる位置であることを特徴とする部品結合データ作成方法である。
【００２３】
そのため、点溶接が行われる位置で部品の結合をすることができる。
【００２４】
本発明は、前記結合部品特定ステップの実行後に、前記複数の部品が結合された結果である結合部品の全体を表す有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成ステップ、を含むことを特徴とする部品結合データ作成方法である。
【００２５】
有限要素が自動的に作成されるため、強度計算等を実際の機器に即して計算することができる。
【００２６】
本発明は、前記有限要素モデル作成ステップは、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、剛体要素、又は梁要素などの２次元的な有限要素で連結させる連結ステップ、を含むことを特徴とする部品結合データ作成方法である。
【００２７】
結合される部品についてのみ、２次元的な有限要素で連結するため、正確な有限要素によるモデル化をすることができる。
【００２８】
本発明は、前記有限要素モデル作成ステップは、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、共有節点で連結させる連結ステップ、を含むことを特徴とする部品結合データ作成方法である。
【００２９】
結合される部品についてのみ、共有節点で連結するため、正確な有限要素によるモデル化をすることができる。
【００３０】
本発明は、前記結合位置指示ステップは、結合位置を表す結合点の座標を指定する座標指示ステップ、を含むことを特徴とする部品結合データ作成方法である。
【００３１】
結合点の座標が指定されるので、かかる座標に基づいて、結合される部品を正確に特定することができる。
【００３２】
次に述べる記憶媒体に関する発明は、上記各方法を実現するプログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体であり、上記各方法に対応したものである。
【００３３】
本発明は、ＣＡＤ装置上で複数の部品を結合させるための結合データ作成プログラムにおいて、ＣＡＤ装置の画像表示装置上に表示される部品の結合点が画像表示装置上で指示されると、結合位置指示部が指示信号を受け取り、前記指示信号に基づき結合位置データを作成する結合位置指示機能と、画像表示装置上で前記結合位置で結合すべき部品が選択され特定されると、結合部品特定部が特定信号を受け取る結合部品特定機能と、特定された結合部品の部品データから部品名称属性を選択する機能と、結合位置データに結合される部品の部品名称属性を付与して結合データを作成する機能と、を有することを特徴とする結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体である。
【００３４】
本発明は、前記結合位置指示機能が指示する前記結合位置は点溶接が行われる位置であることを特徴とする部品データ結合プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体である。
【００３５】
本発明は、前記結合部品特定機能が、結合される部品を特定した後に、前記複数の部品が結合された結果である結合部品の全体を表す有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成機能、を実現することを特徴とする前記部品データ結合プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体である。
【００３６】
本発明は、前記有限要素モデル作成機能は、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、剛体要素、又は梁要素などの２次元的な有限要素で連結させる連結機能、を含むことを特徴とする前記部品データ結合プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体である。
【００３７】
本発明は、前記有限要素モデル作成機能は、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、共有節点で連結させる連結機能、を含むことを特徴とする前記部品データ結合プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体である。
【００３８】
本発明は、前記結合位置指示機能は、結合位置を表す結合点の座標を指定する座標指示機能、を含むことを特徴とする前記部品データ結合プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体である。
【００３９】
次に述べる装置に関する発明は、上記各方法を実現する装置に関する発明であり、上記各方法に対応したものである。
【００４０】
本発明は、ＣＡＤ装置上で複数の部品を結合させるための結合データ作成装置において、ＣＡＤ装置の画像表示装置上に表示される部品の結合点が画像表示装置上で指示されると、結合位置指示部が指示信号を受け取り、前記指示信号に基づき結合位置データを作成する結合位置指示手段と、画像表示装置上で前記結合位置で結合すべき部品が選択され特定されると、結合部品特定部が特定信号を受け取る結合部品特定手段と、特定された結合部品の部品データから部品名称属性を選択する手段と、結合位置データに結合される部品の部品名称属性を付与して結合データを作成する手段と、を有することを特徴とする結合データ作成装置である。
【００４１】
本発明は、前記結合位置指示手段が指示する前記結合位置は点溶接が行われる位置であることを特徴とする部品結合データ作成装置である。
【００４２】
本発明は、前記結合部品特定手段が結合される部品を特定した後に、前記複数の部品が結合された結果である結合部品の全体を表す有限要素モデルを作成する有限要素モデル作成手段、を含むことを特徴とする部品結合データ作成装置である。
【００４３】
本発明は、前記有限要素モデル作成手段は、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、剛体要素、又は梁要素などの２次元的な有限要素で連結させる連結手段、を含むことを特徴とする部品結合データ作成装置である。
【００４４】
本発明は、前記有限要素モデル作成手段は、前記結合が施される前記複数の部品に属する有限要素の節点間を、共有節点で連結させる連結手段、を含むことを特徴とする部品結合データ作成装置である。
【００４５】
本発明は、前記結合位置指示手段は、結合位置を表す結合点の座標を指定する座標指示手段、を含むことを特徴とする部品結合データ作成装置である。
【００４６】
本発明は、部品結合データを格納する方法において、前記結合位置の座標データに、結合される部品データを付与し、この部品データが付与された前記結合位置の座標データを所定の記憶手段に格納する格納ステップ、を含むことを特徴とする部品結合データ格納方法である。
【００４７】
本発明は、ＣＡＤデータが格納されたコンピュータ読みとり可能な記憶媒体であって、格納されている前記データは、前記結合位置の座標データと、結合される部品データとが、関連づけられて格納されており、前記結合位置の座標データと、結合される部品データとを、関連づけて抽出可能なことを特徴とするコンピュータ読みとり可能な記憶媒体である。請求項２１に係る発明は、請求項１に記載の結合データ作成方法であって、前記結合位置データに付与された部品の有限要素モデルの節点のうち、前記結合位置データから最短距離にある節点を検索するステップと、前記結合位置から最短距離にある節点までの距離を判定しきい値と比較するステップと、前記距離が判定しきい値未満の場合、前記最短距離にある節点を結合位置に移動し締結要素を作成するステップと、前記距離が判定しきい値より大きい場合、処理を終了するステップと、を有することを特徴とする結合データ作成方法である。請求項２２に係る発明は、請求項７に記載の結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体であって、前記結合位置データに付与された部品の有限要素モデルの節点のうち、前記結合位置データから最短距離にある節点を検索する機能と、前記結合位置から最短距離にある節点までの距離を判定しきい値と比較する機能と、前記距離が判定しきい値未満の場合、前記最短距離にある節点を結合位置に移動し締結要素を作成する機能と、前記距離が判定しきい値より大きい場合、処理を終了する機能と、を有する結合データ作成プログラムを格納したコンピュータ読みとり可能な記憶媒体である。請求項２３に係る発明は、請求項１３に記載の結合データ作成装置であって、前記結合位置データに付与された部品の有限要素モデルの節点のうち、前記結合位置データから最短距離にある節点を検索する手段と、前記結合位置から最短距離にある節点までの距離を判定しきい値と比較する手段と、前記距離が判定しきい値未満の場合、前記最短距離にある節点を結合位置に移動し締結要素を作成する手段と、前記距離が判定しきい値より大きい場合、処理を終了する手段と、を有する結合データ作成装置である。請求項２４に係る発明は、請求項１、７、１３、２１、２３のいずれかにおいて、結合データは点溶接結合によるデータであることを特徴とする。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４９】
実施の形態１．
まず、ＣＡＤグラフィクス装置上において、打点に対しその打点によって結合されるべき部品の情報をデータとして付与することができるＣＡＤグラフィクス装置について説明する。
【００５０】
図１には、本実施の形態にかかるＣＡＤグラフィクス装置の特徴的な機能を表す機能ブロック図が示されている。画像表示手段１００はＣＡＤのデータを使用者に対し表示する手段であり、ＣＲＴ等が利用される。ＣＡＤデータ保持手段１０２はＣＡＤデータを保持するメモリやハードディスク等であり、後述するように種々のデータ構造のＣＡＤデータが格納される。有限要素モデル作成手段１０４は、ＣＡＤデータを作成する手段であり、その動作は後に詳述する。尚、有限要素モデル作成手段１０４は、連結手段１０４ａを有している。この連結手段１０４ａの動作も後述する。
【００５１】
結合位置指示手段１０６は、後述するように打点を指示するための手段であり、マウス１１０などのポインティングデバイスの信号を取り扱っている。尚、有限要素モデル作成手段１０４は、座標指示手段１０６ａを有している。この座標指示手段１０６ａの動作も後述する。
【００５２】
結合部品特定手段１０８は、後述するように打点において結合される部品を示すための手段であり、マウス１１０などのポインティングデバイスの信号を取り扱っている。
【００５３】
図１に示されている各手段は、画像表示手段１００やＣＡＤデータ保持手段１０２を除いてプログラムにより実現されている。
【００５４】
本実施の形態に係るＣＡＤグラフィックス装置の画面操作を説明する説明図が図２に示されている。まず、図２（１）においてこの装置の利用者がまず部品Ａ２０を設計する。この部品Ａ２０は、有限要素である線や面によって構成されている。部品Ａ２０を構成する線や面等の構成要素には全て「ＰＬＡＴＥ  Ａ」という名称属性が付与されている。
【００５５】
次に、図２（２）に示されているように、利用者は部品Ｂ３０を設計する。この部品Ｂ３０も構成要素である線や面等から構成されており、この部品Ｂ３０を構成する全ての線や面には、「ＰＬＡＴＥ  Ｂ」という名称属性が付与されている。
【００５６】
次に、図２（３）においてスポット溶接の位置である打点位置をマウスやライトペン等のポインティングデバイスを用いて利用者は指示を行う。図２（３）に示されている例においては部品Ａ２０と、部品Ｂ３０とを３箇所のスポット溶接で結合させる例が示されており、具体的に打点位置は×印で示されている。尚、この打点の指示はＣＡＤグラフィックス装置に対し指示モードへの移行を設定することにより行われる。このＣＡＤグラフィックス装置が指示モードになってから、利用者はマウス等の装置を用いて打点の具体的な位置を指示していくのである。この指示モードへの移行は、例えばプルダウンメニュー等から利用者が指示モードを選択することにより行われる。また、図２（３）に示されている例においては現在打点の位置を指示する指示モードであることが画面上に「指示」が示されることにより表されている。
【００５７】
この指示を行う動作は、本発明の結合位置指示ステップに相当する。また、本実施の形態におけるＣＡＤグラフィックス装置は、実際にはプログラムによりその機能がプログラムされており、上記指示を行う動作は、本発明の結合位置指示機能に相当する。
【００５８】
次に、利用者は同じくプルダウンメニュー等から「特定モード」への移行を選択する。すると、このＣＡＤグラフィックス装置は特定モードに移行する。特定モードに移行した後、利用者はマウス等のポインティングデバイスを用いて、その打点において結合されるべき設計部品のデータの一部をそれぞれ指示するのである。例えば、図２（４）に示されている例においては打点において部品Ａ２０と部品Ｂ３０とが結合されるため、設計部品Ａ２０と、設計部品Ｂ３０のデータの一部がそれぞれマウス等により指示されている。この結果、図２（３）において指示された打点に対し、「ＰＬＡＴＥ  Ａ」、「ＰＬＡＴＥ  Ｂ」の情報が付与されるのである。
【００５９】
本実施の形態において特徴的なことは、打点に対し部品の名称属性を付与する手法として、その部品のデータの一部をマウス等のポインティングデバイスにより指示したことである。結合したい部品の一部を指示することにより、その一部のデータに付与されている名称属性を読み取り、その名称属性から部品Ａ２０や、部品Ｂ３０等の名称属性を読み取ることができるのである。そして読み取った部品Ａ２０や部品Ｂ３０の名称属性を図２（３）に示した打点に対し情報として付与するのである。
【００６０】
尚、このようなマウスによる部品のデータの指示動作は、本発明の結合部品特定ステップに相当する。また、本実施の形態におけるＣＡＤグラフィックス装置は、プログラムによりその機能がプログラムされており、上記マウスによる部品のデータの指示動作は、本発明の結合部品特定機能に相当する。
【００６１】
このように、本実施の形態においては、打点に対し、その打点において結合すべき部品のデータ（線や面等）を直接指示することによって、その線や面等に付与されている名称属性を打点に対し情報として付与することが可能となる。ここで、名称属性とは、部品の形状を表す線や面等の集合を表すグループ名を意味する。
【００６２】
本実施の形態に係るＣＡＤグラフィックス装置によって打点に付与された部品に関する情報の様子が図４に示されている。図４に示されているように、例えば打点１に対しては結合品番の情報として「ＰＬＡＴＥ  Ａ」と、「ＰＬＡＴＥ  Ｂ」とが示されている。このような結合品番の情報は図３に示されているような打点に対し与えられる情報である。図３に示されるように、この打点１は、「ＰＬＡＴＥ  Ａ」と「ＰＬＡＴＥ  Ｂ」とを結合する溶接点である。図４に示されているように、この図３に示されている例においては打点に対し結合すべき部品が２つ存在するが、一般には２個以上の部品が結合される場合もあるため、結合品番情報は３個以上となる可能性もある。
【００６３】
次に、このようなＣＡＤグラフィクス装置の動作を、フローチャートを用いてより詳細に説明する。図５には、このＣＡＤグラフィックス装置の動作を表すフローチャートが示されている。
【００６４】
まず、ステップＳ５−１において、打点データの仮作成が行われる。このステップＳ５−１は、図２（３）における打点の位置を指示する動作に相当する。この段階においては、打点の位置を表す打点データは仮に作成されたものであり、正式に登録されたものではない。
【００６５】
次に、ステップＳ５−２において、結合部品名の属性付与の指示があるか否かが検査される。この検査は、特定モードに設定する旨の指示が行われたか否かを検査するものである。このステップＳ５−２において結合部品名の属性付与の指示がなかった場合には上記打点データが正式に作成される（ステップＳ５−８）。この正式な打点データの作成については後述する。一方、ステップＳ５−２において結合部品名の属性付与の指示がある場合には次のステップＳ５−３に移行する。この属性付与の指示がある場合とは、図２（４）において特定モードが利用者によって指示された場合に相当する。
【００６６】
ステップＳ５−３においては上記図２（４）で説明したように、その打点において結合したい部品を構成する線を入力する。この入力とは、具体的には図２（４）で説明したようにマウス等のポインティングデバイスによりその線を指示することである。
【００６７】
次に、ステップＳ５−４において、上記ステップにおいて入力された線（マウス等で指示された線）は、名称属性を有するか否かが検査される。もし名称属性を持っていない場合には、結合すべき部品はないものとして打点データの正式な作成に処理が移行する（ステップＳ５−８）。
【００６８】
一方、入力された線に名称属性が付与されている場合には、ステップＳ５−５において名称属性には結合部品名の情報が入っているか否かが検査される。名称属性とは、上述したように「ＰＬＡＴＥ  Ａ」等のグループ名称であり、具体的な結合部品名としては「部品Ａ」が相当する。ＣＡＤグラフィックス装置上においては、具体的な部品の他に、種々の３次元物体が構築されるが、まだ具体的な部品名が定まっていない場合も多いので、ＣＡＤ装置上においては具体的な部品名の代わりにグループ名が一般に用いられる。このグループ名は、所定の対応表を用いて具体的な部品名との対応がとられる。
【００６９】
なお、本実施の形態においては打点に付与する情報として、結合の対象とされる部品に関するグループ名を用いたが、もちろん部品名そのものを用いてもかまわない。
【００７０】
さて、このステップＳ５−４において、名称属性に対応する結合部品名の情報が入っていない場合には結合すべき部品はないものとして最終的な打点データの作成処理に移行する（ステップＳ５−８）。
【００７１】
ステップＳ５−５において名称属性に結合部品名の情報が入っている場合には、ステップＳ５−６においてその結合部品名の情報が記憶される。この記憶は、打点データの仮作成と同様に仮に記憶されるデータである。
【００７２】
次に、ステップＳ５−７においては、属性付与が継続されるべきか否かが判断される。属性付与とは、打点データに対し、その打点で結合されるべき部品に関する情報を付与することである。これは、特定モード（図２（４）参照）が継続しているか否かを検査することにより判断される。図２（４）で説明したように、特定モードが設定されている間はマウス等のポインティングデバイスで指示される線の全てが結合すべき部品のデータの一部として取り扱われる。特定モードが維持されている限り属性付与が継続されるものとしてステップＳ５−７から再び上記ステップＳ５−３に処理が移行する。
【００７３】
その一方、ステップＳ５−７において、属性付与が終了すると判断される場合には、ステップＳ５−８において最終的な打点データの作成処理に移行する。
【００７４】
次に、ステップＳ５−９において作成した打点データに対し結合部品名情報が仮に記憶してあるか否かが検査される。この記憶は、上記ステップＳ５−６において仮に記憶されていたものである。この結合部品名情報が記憶されている場合にはステップＳ５−１０において記憶してある結合部品名の情報を打点に属性として付与するのである。一方、結合部品名情報が記憶していない場合にはそのまま打点データには属性は付与されない。
【００７５】
尚、結合部品名情報の仮の記録は、ＣＡＤグラフィックス装置内の所定の記憶手段に対して行われる。例えば半導体メモリ等の主記憶装置などが用いられる。
【００７６】
また、結合部品名情報の正式な登録も、ＣＡＤグラフィックス装置内の所定の記憶手段に対して行われる。この記憶手段は、仮の記録で用いた記憶手段と同様のものを用いても良い。また、ハードディスク装置など不揮発性の記憶手段を用いることも好ましい。
【００７７】
以上述べたように、本実施の形態１によれば、打点に対し、簡易な操作でその打点において結合すべき部品の情報を付与することが可能となる。また、本実施の形態１に係るＣＡＤグラフィックス装置を用いれば、打点のデータに結合品番の情報が付与されたデータを得ることができる。このデータによれば、生産工程においてその打点においてどの部品が結合されるかを容易に把握することができ、また構造解析の際には結合されるべき部品のデータからより正確な強度計算等を行うことができる。
【００７８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１によれば打点に対しその打点において結合すべき部品の情報を付与することができるＣＡＤグラフィックス装置が提供されたため、このＣＡＤグラフィックス装置を用いて結合部品の情報が格納されたＣＡＤデータが得られる。
【００７９】
打点に対して部品のデータが付与されたこのＣＡＤデータに基づき、結合（溶接）の結果得られた新たな構造体を表す有限要素の集合を構築し、この構築したデータを含むＣＡＤデータを用いて強度計算等を行えば、より正確な機器の設計を行うことができる。
【００８０】
本実施の形態２においては、打点において結合される部品の情報に基づき、結合の結果生じた結合部品を有限要素の集合によって構成する方法、及びこの方法を利用するＣＡＤグラフィックス装置について説明する。
【００８１】
本実施の形態２に係る部品結合データの作成方法を表す説明図が図６に示されている。
【００８２】
まず、図６（１）には３枚の板状部品が重なっている様子が示されている。それらは部品Ａ２０と、部品Ｂ３０と、部品Ｃ４０である。ただし、図６（１）には、それぞれの部品を構成する有限要素の１つのみが示されている。すなわち、部品Ａ２０は複数の四角形シェル要素の集合として定義されているが、図６（１）にはその中の一つの四角形シェル要素である有限要素のみが示されている。実際には、部品Ａ２０は図６（１）に示されるような有限要素が多数集合して形成されている。そして、図６（１）には溶接点である打点の要素が×印で示されている。
【００８３】
本実施の形態においては、この打点の要素に対し部品Ｂ３０と、部品Ｃ４０の情報が付与されている。これらの情報の付与は、上記実施の形態１で述べたような方法で付与されているのである。すなわち、この打点は、部品Ｂ３０と、部品Ｃ４０とを溶接により結合させる打点である。
【００８４】
本実施の形態２において特徴的なことはこの打点の要素に付与されている部品Ｂ３０と部品Ｃ４０の情報に基づき部品Ｂ３０と部品Ｃ４０とを結合させたことである。この結合のさせかたとしてはいくつかの手法が考えられる。
【００８５】
結合手法１
まず、図６（２）には打点に近い有限要素の節点を移動させて合致させて１つの（共有）節点にしてしまう手法である。この手法が、図６（２）に示されている。打点の要素には部品Ｂ３０と部品Ｃ４０の情報のみが付与されているため、近傍の節点であって部品Ｂ３０又は部品Ｃ４０に属するような節点が選択される。そして、選択された節点が１つの節点にまとめられるのである。
【００８６】
図６（２）に示されているように本実施の形態２においては、打点にそのデータが付与されていない部品Ａ２０の節点は結合の対象とならない。このように、本実施の形態２によればその打点によって溶接結合されるべき部品の節点のみを移動させて１つの共有節点を生成したため、打点によって溶接結合することによってできたいわば新たな部品に関するモデルをＣＡＤグラフィックス装置上で自動的に構築することができる。
【００８７】
上述したように、ある打点に対し打点の近傍に存在する節点を全て移動させて打点に集中させ、１つの共有節点を生成するようなプログラムや手法は提案されてはいる。しかしながら、このような従来の手法においては打点の近傍に存在する部品Ａ２０の節点までもが１つにまとめられ結合されてしまい、正確な結合部品の構築をすることはできなかった。本実施の形態によれば、打点に対しその打点によって結合すべき部品の情報が付与されているため、この情報を用いて必要な部品のみを結合させることができた。その結果、溶接結合によってできたいわば新たな結合部品のモデルを正確に構築することができ、構造解析等をより正確に行うことが可能となる。
【００８８】
結合手法２
さて、上記図６（２）においては有限要素の節点を１つにまとめたが、これら２つの節点を結ぶような２次元的な有限要素を用いて連結することも好ましい。例えば図６（３）には部品Ｂ３０と部品Ｃ４０の節点の間をばね要素で連結する様子が示されている。このばね要素のばね係数等は例えば材質等により変化させることにより、より実物に忠実なモデル化が可能となるものである。
【００８９】
尚、図６（３）においては節点の間をばね要素で結合する例について示したが、梁要素等で結合することももちろん好ましい。
【００９０】
結合動作
本実施の形態２に係るＣＡＤグラフィックス装置は、打点の要素に付与されている結合部品の情報に基づき部品を結合する有限要素を自動的に生成したり、節点を移動させて共有節点を生成する等して、結合部品を構築している。
【００９１】
以下の説明においては、部品を結合する有限要素を自動的に生成する事によって、溶接結合後の新たな部品をモデル化するＣＡＤデータを構築する動作を、フローチャートに基づいて詳細に説明する。図７には、この実施の形態２に係るＣＡＤグラフィックス装置の動作を表すフローチャートが示されている。
【００９２】
まず、ステップＳ７−１においては各種変数の定義が行われている。このフローチャートにおいてｎは結合部品名の登録数を表す。またＬは結合距離の判定しきい値を表す。これは、打点等から距離Ｌの範囲内で節点を探す際に使われるしきい値である。また、ｌ０は、打点と検索した節点との距離を表す。また、ｌｉｉ−１番目に検索した節点Ｐｉ−１と、ｉ番目に検索した節点Ｐｉとの距離を表す。
【００９３】
ステップＳ７−２においては対象となる打点のデータの入力が行われる。この与えられた打点に対しその近傍にある節点の中から一定の部品に属する節点のみが選択され、１つの共有節点にまとめられたり、それらの節点間に合体要素や梁要素等の２次元的な有限要素が連結されるのである。
【００９４】
次に、ステップＳ７−３においてはその打点の属性（結合部品名の情報や、打点の位置）の読み込みが行われる。
【００９５】
ステップＳ７−４においては、繰り返しの変数であるｉに１が代入される。
【００９６】
ステップＳ７−５においてはまずその打点に対し最初に登録されている結合部品名Ａ１を検出する。例えば、図４に示されている例においては打点１に対し結合部品名として「ＰＬＡＴＥ  Ａ」が１番最初に格納されているため、この値が結合部品名Ａ１として読み出されるのである。
【００９７】
ステップＳ７−６においては、検出されたＡ１に相当する部品データＤａ１が存在するか否かが検査される。これは、結合部品名Ａ１は、上述したいわばグループ名であり、実際の部品Ａ２０や、部品Ｂ３０等が実際の部品に相当するのである。そのため、これら実際の部品のデータＤａ１が記憶手段に格納されているか否かが検査されるのである。もしそのような部品データが存在しない場合には全ての処理が終了する。
【００９８】
部品データＤａ１が存在する場合には、ステップＳ７−７において、この部品データＤａ１内に板要素構成節点が存在するか否かが検査される。このステップにおいては、共有節点とされたり、２次元的な有限要素が連結されるべき節点の有無を調べているのである。
【００９９】
所望の節点が存在した場合には、ステップＳ７−８において打点と最短距離にあるＤａ１内の節点Ｐ１を検索する。この節点Ｐ１は、打点から最も近くに存在する節点である。
【０１００】
次に、この節点Ｐ１と打点との距離が判定しきい値Ｌ未満であるか否かがステップＳ７−９において検査される。この距離が判定しきい値Ｌより大きい場合には打点から距離Ｌ内に存在する節点はないものとして全ての処理は終了する。この節点Ｐ１が打点から距離Ｌ未満に存在する場合にはステップＳ７−１０に処理が移行し、繰り返し変数であるｉがインクリメント（＋１）される。
【０１０１】
図７に示されるフローチャートのステップＳ７−１０の続きが図８のフローチャートに示されている。
【０１０２】
まず、ステップＳ８−１において、ｉ番目に登録されている結合部品名Ａｉを検出する。上記ステップＳ７−１０においてｉはインクリメントされているため、１番始めにこのステップＳ８−１を通過するときにはこのｉは２である。従って、結合部品名Ａ２が検出されるのである。
【０１０３】
ステップＳ８−２はステップＳ７−６と同様の処理である。ただし、ステップＳ７−６が結合部品名Ａ１に相当するものについてのものであるのに対し、ステップＳ８−２は結合部品名Ａｉ（ｉは２以上の整数）に相当する処理である点が異なる。
【０１０４】
ステップＳ８−３も上記ステップＳ７−７と同様の処理であり、部品データＤａｉ（ｉは２以上の整数）に対応する処理である。
【０１０５】
ステップＳ８−４も同様にステップＳ７−８とほぼ同じ処理である。ただし、ステップＳ７−８は、打点との距離を問題にしており最短距離の節点Ｐ１を検索しているのに対し、ステップＳ８−４は前に検索した節点Ｐｉ−１と最短距離にある節点Ｐｉを検索するのである。そして、ステップＳ８−５においてはこの節点Ｐｉ−１と、節点Ｐｉとの距離であるｌｉがしきい値Ｌ未満であるか否かが検査される。Ｌ未満でない場合には全ての処理が終了する。
【０１０６】
一方、この距離がＬ未満である場合にはｉ（繰り返し変数）がｎと等しくなったか否かが検査される（ステップＳ８−６）。等しくない場合には再び上記ステップＳ７−１０に処理が移行し、このｉのインクリメント（＋１）が行われ、引き続き上述したような処理が続行される。
【０１０７】
一方、この繰り返し変数であるｉがｎと等しい場合には、ステップＳ８−７に処理が移行し得られた節点Ｐｉ（ｉ＝１〜ｎ）の間で締結要素が作成される。具体的には、上述したようにこれらの節点間においてばね要素や梁要素等の有限要素が各節点を結ぶように設けられるのである。これによって、打点について結合すべき部品を結合した有限要素モデルを作成することが可能となる。
【０１０８】
尚、図８のステップＳ８−７においては締結要素を作成する例について説明したが、これらの節点を互いに移動させて１つの共有節点とすることももちろん好ましい。
【０１０９】
このように、本実施の形態２によれば、１つの打点によって結合すべき部品データに基づき、これらの部品を結合した結合部品をモデル化する有限要素を自動的に構築することができる。その結果、得られた有限要素モデルを利用することにより、より正確な構造解析や強度解析等を行うことが可能となる。以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０１１０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によればＣＡＤグラフィックス装置において打点に対し結合する部品の情報を容易に付与することができる。更に、この結合すべき部品の情報を付与した打点データに基づき、結合部品を表す有限要素を自動的に構築したため、より正確な強度解析等を行うことができる。
【０１１１】
特に、従来の溶接ロボットに必要な情報のうち総板厚や、材質の情報が一元化できるとう効果を奏する。そして、特に溶接ロボットを稼働するシステムに結合品名の情報があれば部品の板圧や材質に設計変更が加わった場合においても、設計からの変更内容をその品名をキーワードにして自動的にロボットシステムに反映できるという効果も奏する。
【０１１２】
より具体的には、本発明は以下のような効果を奏する。
【０１１３】
まず、本発明によれば、結合位置において結合すべき部品データを特定する特定ステップを有しているため、容易に結合すべき部品データを指定することが可能となる部品結合データ作成方法が得られる。
【０１１４】
また、本発明によれば、結合位置の指示は、点溶接が行われる位置であるため、溶接により結合される部品を容易に指定することが可能となる。
【０１１５】
また、本発明によれば、結合位置において複数の部品が結合された結合部品の全体を表す有限要素モデルが自動的に作成されるため、構造解析等に有用なデータを自動的に得ることが可能となる。
【０１１６】
また、本発明によれば、有限要素のモデルを作成するに当たって、有限要素の節点間を２次元有限要素で連結させたため、容易に有限要素を作成することができる。
【０１１７】
また、本発明によれば、有限要素の節点間を共有節点で連結させたため、容易に結合部品全体の有限要素モデルを作成することができる。
【０１１８】
また、本発明によれば、結合位置を指示するのに結合点の座標を指定したため容易に結合位置を正確に指示することができる部品結合データ作成方法が得られる。
【０１１９】
さらに、本発明の記憶媒体は、方法にかかる本発明を実現するためのプログラムを格納したものであり、その効果は実質的に上記効果と同等である。
【０１２０】
さらに、本発明の記憶媒体は、方法にかかる本発明を実行する装置に関する発明であり、その効果は実質的に上記効果と同等である。
【０１２１】
さらに、本発明の座標データを含むデータを格納したので、所定の記憶手段から結合位置を正確に読み出すことが可能となる。
【０１２２】
さらに、本発明によれば、座標データと、部品データとが関連づけられているため、両データを関連づけて読み出すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係るＣＡＤグラフィックス装置の機能的な構成を表す機能ブロック図である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態に係るＣＡＤグラフィックス装置において打点において結合すべき部品の情報を指示する動作を表す説明図である。
【図３】２つの部品を結合させるような打点を表す説明図である。
【図４】図３に示されているような打点に対し２つの部品の結合品番情報が付与される様子を表すデータの説明図である。
【図５】打点データに結合される部品の情報を付与する動作を表すフローチャートである。
【図６】打点に付与された部品の情報に基づきそれらの各部品に含まれる有限要素の節点を結合する動作を表す説明図である。
【図７】図６に示されるように打点の近傍に存在する節点を結合する動作を表すフローチャートである。
【図８】図７と同様に節点を結合する動作を表すフローチャートであって、図７のフローチャートの続きに当たるものである。
【図９】３枚の板状部材部品がフランジで重なっている様子を表す説明図である。
【図１０】ＣＡＤとＣＡＥにおける用語の説明図である。
【符号の説明】
１０  打点、２０  部品Ａ、３０  部品Ｂ、４０  部品Ｃ、１００  画像表示手段、１０２  ＣＡＤデータ保持手段、１０４    有限要素モデル作成手段、１０４ａ  連結手段、１０６  結合位置指示手段、１０６ａ  座標位置指示手段、１０８  結合部品特定手段、１１０  マウス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003548674.tif 000008
【図８】
0003548674.tif 000009
【図９】
0003548674.tif 000010
【図１０】
0003548674.tif 000011