(57)【要約】【課題】現場における工程バラツキを考慮した最適な製品形状が確実に得られることができる製品の設計方法を提供する。【解決手段】汎用の３次元ＣＡＤソフトを用いて設計する工程（３次元ＣＡＤ設計１）と、公知のパラメータ設計２である、ユーザの要求、機能を満足するため、信号因子、特性値を決定する工程３と、制御因子４、現場から生じる工程バラツキを考慮する誤差因子５を決定する工程とを有し、また、直行表６に従い、各形状の３Ｄデータを作成し、汎用ＣＡＥソフトにて解析を行う工程７と、解析結果によりデータ分析８を行い、最適条件と最悪条件を導き出す工程と、その条件での３次元データを作成、解析を行い、特性値の再現性を確認する工程９を備えて、３次元ＣＡＤ、パラメータ設計、汎用ＣＡＥ解析ソフトを融合し、かつ現場から生じる工程バラツキを考慮して製品の形状を最適化することができる設計方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元ＣＡＤにより製品形状及び形状の一部の最適化を行う時に、パラメータ設計を利用し、そのパラメータ設計を行う際に、パラメータ設計の直行表に従う実験の代替として、直行表に従う３次元データを作成し、そのデータを使用してＣＡＥソフトを用いて解析を行い、また、そのパラメータ設計の因子の中に材料の特性バラツキ、製品の寸法バラツキ、製品の組立バラツキ、セット側での取付けバラツキとなる工程バラツキを含めて、製品形状の最適化を行う製品の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現場における工程バラツキを考慮した製品の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の製品設計の一般的な方法は、図２に示すようにユーザ別に各設計担当者が２次元ＣＡＤあるいは３次元ＣＡＤを用い、過去の実績または経験を基に設計を行い、その中でＣＡＥを部分的に使用し、設計推進を行っていた。また、各ユーザ、あるいは、各設計担当者により、同種類の製品形状に対しても、統一性がなく多様化していた。例えば、特許文献１には、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している。
【特許文献１】特開平８−１６６９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の設計方法においては、ほとんど同じ機能を有する製品にも関わらず、ユーザ、あるいは設計担当者が違う場合においては、それぞれの設計担当者が、過去の実績または経験を基に設計を行っていたため、形状の統一性もなく、設計工数の削減も困難であった。また、ユーザ側からの、ますますの製品への高機能の付加、コストダウンの要求に伴い、設計の難易度が増大しているという課題を有していた。
【０００４】
本発明は上記の課題を解決するものであり、製品設計の難易度が増大しても、形状最適化を導き出すことに対し、効率良く、確実に設計する設計方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために本発明の製品の設計方法は、汎用の３次元ＣＡＤを使用し、その中で製品形状または形状の一部を最適化する時に、公知のパラメータ設計を利用する。その中で、パラメータ設計の直行表に従う実験の代替として、その直行表に従う３次元データを作成し、汎用ＣＡＥソフトを用いて解析を行う。また、そのパラメータ設計の因子の中に材料の特性バラツキ、製品の寸法バラツキ、製品の組立バラツキ、セット側への取付けバラツキを挿入する。上記工程を行うことにより、本工程は、３次元ＣＡＤ設計、パラメータ設計、汎用ＣＡＥ解析ソフトを融合し、かつ現場から生じる工程バラツキを考慮できる製品の形状を最適化することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の製品の設計方法は、３次元ＣＡＤ、パラメータ設計、ＣＡＥ解析を融合させることにより、現場における工程バラツキを考慮した最適な製品形状を確実に得る設計を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【０００８】
（実施の形態１）
図１は、製品設計において形状最適化を導き出す工程図である。１は、汎用の３次元ＣＡＤソフトを用いて設計する工程である。２は、公知のパラメータ設計あるいは公知の田口メソッドを用いるパラメータ設計である。３は、パラメータ設計２において、ユーザの要求、機能を満足するため、信号因子、特性値を決定する工程である。４は、パラメータ設計２における信号因子、特性値に対して、最も寄与度の大きい部分を制御因子に決定する工程である。５は、パラメータ設計２において、材料の特性バラツキ、製品の寸法バラツキ、製品の組立バラツキ、セット側での取付けバラツキなど、現場における工程バラツキを誤差因子として取り込む工程である。６は、パラメータ設計２において、制御因子の水準数により直行表に割付けを行う工程である。７は、実験の代替としてその直行表に従い、割り付けられた形状を３次元ＣＡＤにて作成を行い、汎用ＣＡＥソフトにて解析を行う工程である。８は、パラメータ設計２において、解析結果よりデータ分析を行い、ＳＮ比、感度を求め最適条件と最悪条件を導き出す工程である。９は、最適条件と最悪条件の３Ｄモデルを作成し、解析を行い特性値の再現性確認を行う工程である。相違あるものについては、前工程に戻り見直しを行う。また、本設計による形状決定方法は、最適化だけでなく、形状の標準化の取組みに対しても上記方法を用いて導き出すことができる。
【０００９】
（実施例）
本発明のより具体的な実施例について、図３に示す車載用のスピーカ樹脂フレームを用いて説明する。１０は、ユーザ側への樹脂フレーム取付けを行う部分である。１１は、界磁部の取付けを行う部分である。１２は、セット側への樹脂フレーム取付け部１０と界磁部取付け部１１を結合する柱形状部である。車載用スピーカの樹脂フレームは、ユーザより、剛性は大きく、できるだけ軽いフレームを要求されている。図４は、Ａ〜Ｃの形状に対し、信号因子に加速度を、特性値に応力値の関係を示したものであり、剛性面において、Ｃ形状が優れていることを示す。図５は、柱形状部１２の拡大図である。１３は、柱形状部の断面図である。１４は、柱形状部のリブである。１５は、柱形状外観図であり、本図ではストレート形状を示す。図６は、樹脂フレームの剛性の寄与度が大きい柱形状部の制御因子である。また、誤差因子の中においては、現場から生じる工程バラツキを考慮できる。例えば、図７は、製品の組立工程を示し、１６は、樹脂フレーム中心線、１７は、界磁部中心線であり、組立時に偏心が生じることを示す。図８は、セット側への取付け工程を示し、１８は、ユーザ側取付け部、１９は、ユーザ側取付け部１８と樹脂フレームとのスキマを示す。そのスキマ１９が、樹脂フレーム取付け時、余分な応力を発生させる。その他に材料の特性バラツキ、製品の寸法バラツキなどがある。それらパラメータを直行表に割り付け、その割り付けられた形状の３次元データを作成し、汎用ＣＡＥソフトで解析を行う。その解析結果により、データ分析を行い、ＳＮ比、感度を求め、最適条件と最悪条件を導き出す。その条件の３Ｄモデルを作成し、解析を行い、特性値の再現性確認を行う。上記工程によりスピーカ樹脂フレームの柱形状部における最適形状を導き出すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明の製品の設計方法は、３次元ＣＡＤ、パラメータ設計、ＣＡＥ解析を融合させ、現場における工程バラツキを考慮し、形状の最適化を効率良く導き出すことなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の製品設計における形状最適化工程図
【図２】従来の製品設計工程図
【図３】実施例における車載用スピーカ樹脂フレームの斜視図
【図４】実施例における加速度と応力値の関係を示す図
【図５】実施例における車載用スピーカ樹脂フレームの柱形状斜視図
【図６】実施例における制御因子を示す図
【図７】実施例における製品組立断面図
【図８】実施例におけるセット側での取付け断面図
【符号の説明】
【００１２】
１  ３次元ＣＡＤ設計
２  パラメータ設計
３  信号因子と特性値
４  制御因子
５  誤差因子
６  直行表
７  汎用ＣＡＥソフト
８  データ分析
９  再現性確認
１０  樹脂フレーム取付け部
１１  界磁部取付け部
１２  柱形状部
１３  柱断面図
１４  リブ
１５  柱形状外観図
１６  樹脂フレーム中心線
１７  界磁部中心線
１８  ユーザ側取付け部
１９  スキマ
【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】
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【図８】
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