(57)【要約】      （修正有）【課題】フィーチャとそれらに関連する幾何学上の寸法及び公差上の制約をわかりやすく表示する。【解決手段】フィーチャの公称定義のグラフィック表示と、フィーチャの公称定義から導かれる公差ゾーンのグラフィック表示と、を含んでグラフィック表示する。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィーチャおよび関連する公差のグラフィック表示であって、
フィーチャの公称定義のグラフィック表示と、
フィーチャの公称定義から導かれる公差ゾーンのグラフィック表示と、
を含むグラフィック表示。
【請求項２】
前記公差ゾーンのグラフィク表示は、前記フィーチャの公称定義のグラフィク表示の表面からオフセットされるオフセット表面を含む、請求項１のグラフィック表示。
【請求項３】
前記フィーチャに関連する前記オフセット表面のオフセットは、前記フィーチャに関連する公差を表す、請求項２のグラフィック表示。
【請求項４】
前記関連する公差に含まれるデータム参照をシミュレーションするデータムシミュレーターのグラフィック表示を更に含む、請求項１のグラフィック表示。
【請求項５】
前記公差ゾーンのグラフィック表示が、前記関連する公差に対応する公差ゾーンの複数の表示を含む、請求項１のグラフィック表示。
【請求項６】
前記複数の表示は、前記公差ゾーンの形および位置を動画化するために、一つずつユーザーに表示される、請求項５のグラフィック表示。
【請求項７】
少なくとも１つのデータムシミュレーターと、軸システムを表す三方軸とが前記公差ゾーンの複数の表示の各々に含まれ、
当該データムシミュレーターと当該三方軸は、前記公差ゾーンの複数の表示の各々で異なっており、かつ前記公差ゾーンとともに動画化されるように一つずつユーザーに表示される、請求項６のグラフィック表示。
【請求項８】
前記公差は、数値と、少なくとも１つの幾何学的な特性と、材料修正子とを有する、請求項１のグラフィック表示。
【請求項９】
前記材料修正子は、最小材料状態、最大材料状態、およびフィーチャサイズ状態の無視の少なくとも１つである、請求項８のグラフィック表示。
【請求項１０】
前記オフセット表面のグラフィック表示は、見る者に、前記公差に材料修正子の効果が含まれることを表示する、請求項２のグラフィック表示。
【請求項１１】
部品をグラフィック表示する方法であって、
部品および部品のフィーチャの公称寸法と、当該フィーチャに関連して少なくとも１つのデータムを含む公差情報と、を提供し、
前記公称寸法を用いて、前記部品および前記フィーチャをグラフィック表示し、
前記グラフィック表示を見る者に、前記フィーチャの少なくとも１つのデータムをシミュレーションするデータムシミュレーターをグラフィック表示する方法。
【請求項１２】
さらに、前記フィーチャと前記データムとに関連する公差情報をグラフィック表示する請求項１１の方法。
【請求項１３】
前記公差ゾーンは、前記フィーチャからオフセットされた少なくとも１つの表面として表示される、請求項１２の方法。
【請求項１４】
前記フィーチャからオフセットされる少なくとも１つの表面は、見る者に、前記関連する公差情報の境界で形成される前記フィーチャを表す、請求項１３の方法。
【請求項１５】
さらに、一連のオフセット表面を表示し、各オフセット表面は前記フィーチャの異なる構造を表示し、各構造が前記公差情報に従っている、請求項１４の方法。
【請求項１６】
前記一連のオフセット表面が、前記フィーチャに関連する前記公差情報のアニメーションであることを表示する、請求項１５の方法。
【請求項１７】
前記一連のオフセット表面を表示するとともに、前記データムシミュレーターの少なくとも１つと、軸システムを示す三方軸の動きを動画化する、請求項１４の方法。
【請求項１８】
フィーチャを有する部品のグラフィック表示であって、当該フィーチャは、公称記述と、データムを含む関連する公差情報と、を有し、
前記フィーチャの公称記述のグラフィック表示と、
前記データムに対応するデータムシミュレーターのグラフィック表示と、を含むグラフィック表示。
【請求項１９】
前記データムシミュレーターは、軸、エッジおよび平面の少なくとも１つを含む、請求項１８のグラフィック表示。
【請求項２０】
前記データムシミュレーターに関連して、前記フィーチャの前記公称記述からオフセットされたオフセット表面のグラフィック表示を更に含む、請求項１８のグラフィック表示。
【請求項２１】
前記フィーチャからオフセットされる少なくとも１つの表面は、見る者に、関連する公差の境界で形成される前記フィーチャを表示する、請求項２０のグラフィック表示。
【請求項２２】
複数のオフセット表面を更に含み、各オフセット表面は前記フィーチャの異なる構造を表示し、各構造は前記公差情報に従っている、請求項２０のグラフィック表示。
【請求項２３】
前記公差情報は、数値、幾何学的特徴、および材料修正子の少なくとも１つを含む、請求項１８のグラフィック表示。
【請求項２４】
前記データムシミュレーターのグラフィック表示と、前記オフセット表面のグラフィック表示は、ユーザーに前記フィーチャの自由度を示すために動画化される、請求項２０のグラフィック表示。
【請求項２５】
部品フィーチャを含む部品記述と、当該フィーチャに関連し少なくとも１つのデータムを含む公差情報とを提供するステップと、
前記部品記述に基づいて、前記部品および前記部品フィーチャをグラフィック表示するステップと、
前記部品フィーチャに関連したデータムをグラフィック表示するステップと、
前記部品記述についての物理的な実施例を検査する検査装置を自動化するために、前記部品記述および関連する公差ゾーンのグラフィック表示から、計測プログラムを導くステップと、を含む、計測方法。
【請求項２６】
前記部品記述に基づいて前記部品と前記部品フィーチャとをグラフィック表示するステップは、前記部品および前記部品フィーチャの公称の部品記述を表示するステップであり、
さらに、前記公称部品フィーチャのグラフィック表示に加えて、関連する公差情報を加味して部品フィーチャをグラフィック表示するステップを含む、請求項２５の計測方法。
【請求項２７】
前記公差情報を加味して部品フィーチャをグラフィック表示するステップは、前記公称部品フィーチャからオフセットされるオフセット表面をグラフィック表示することを含む、請求項２６の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、幾何学上の寸法および公差（寸法付けおよび公差付け）（dimensioning and tolerancing）に関する。より詳しくは、本発明は、フィーチャとそれらに関連する幾何学上の寸法および公差上の制約のグラフィック表示に関する。
【背景技術】
【０００２】
幾何学上の寸法および公差の表示方式規格ＡＳＭＥ Y14.5 M（Ｙ１４．５）は、デザイナーが機械の部品およびアセンブリのデザイン条件を特定することができる記号言語を提供する。公差のタイプと形の範囲は、完全にまたは部分的に制約されたデータム参照フレーム（位置基準フレーム：datum reference frame）のコンセプトと結びつけられ、デザイナーに製品を定義する上での完全なコントロールを与える。ＧＤ＆Ｔ（Deometric Dimensioning & Tolerancing・・幾何学上の寸法および公差）のシンボルは、特定の部品条件を定めるフィーチャー・コントロール・フレーム（Feature Control Frame：ＦＣＦ）をつくるために組み合わされる。
【０００３】
許容される多数のシンボルの組合せは、この記号的なデザイン条件言語の使用上の問題を引き起こす。具体的には、どんな条件が特定のＦＣＦ構成によって強いられているかを正確に理解することはしばしば困難である。これは、特にオリジナルデザイナー以外の人々、例えばデザイン要求にかなっている部品を製造しなければならない機械工、およびデザイン要求を満たしていることを確認するために部品を測定しなければならない品質管理専門家にとって真実である。部分的に強要されるデータム参照フレームのコンセプトと結合した公差ゾーン形状は、公称の部品構造に基づいて複雑な公差ゾーン境界を導く。この公称の部品構造は、使われるシンボルの正確な組合せに従ってサイズ、位置または方向を変えることができる。
【０００４】
ある場合には、デザイナーは特定のＦＣＦ構成を知らない。特に初心者のデザイナーは不必要である寸法付けと公差付けを含めてしまうかもしれず、それは製造とテストの費用を増加させる。
【０００５】
従来技術はＧＤ＆Ｔ定義情報を表示する製品を含んでいるが、このＧＤ＆Ｔ定義情報の表示は、ＦＣＦで定められたデータム参照フレームの自由度の表示に留まる。すなわち、データム参照フレームのｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示す三方軸シンボルを描き、どの自由度が無制約かを示すためにその三方軸シンボルをアニメ化する。しかし、この従来の構成は公差ゾーンをユーザーに表示しない。
【０００６】
また、あらかじめ定義された例示品を使って、すべての可能な構造の部分集合（subset）の意味を示すトレーニング補助が存在する。しかし、これらのシステムは、図示するケースが固定されており、しばしば製造される部品または設計されるべき部品の好ましいＦＣＦと似ていないという点で、不十分である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、関連する幾何学上の寸法と公差をともなって、フィーチャーをグラフィック表示するための技術が必要とされている。
【０００８】
本発明は、従来技術の上述した欠点を改善する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第一の態様では、本発明は、フィーチャおよび関連する公差のグラフィック表示であって、フィーチャの公称定義（nominal definition）のグラフィック表示と、フィーチャの公称定義から導かれる公差ゾーンのグラフィック表示と、を含むグラフィック表示に関する。
【００１０】
他の態様では、本発明は部品をグラフィック表示する方法を提供する。この方法では、部品の公称寸法(nominal dimension)と、部品のフィーチャと、当該フィーチャに関連し、少なくとも１つのデータム（基準）を含む公差情報とを提供し、前記公称寸法を用いて、前記部品および前記フィーチャをグラフィック表示し、前記グラフィック表示を見る者に、前記フィーチャの少なくとも１つのデータムをシミュレーションするデータムシミュレーターをグラフィック表示する。
【００１１】
さらに他の態様では、本発明は、フィーチャを有する部品のグラフィック表示を提供する。このフィーチャは、公称記述（nominal description）と、データム（基準）を含む関連する公差情報を有している。このグラフィック表示は、前記フィーチャの公称記述のグラフィック表示と、前記フィーチャのデータムに対応するデータムフィーチャシミュレーターのグラフィック表示と、を含む。
【００１２】
さらに他の態様では、本発明は以下のステップを含む計測方法に関する。すなわち、部品のフィーチャと、当該フィーチャに関連し少なくとも１つのデータムを含む公差情報とを含む部品記述を提供するステップ；前記部品記述に基づいて、前記部品および前記部品フィーチャをグラフィック表示するステップ；前記部品フィーチャに関連したデータムをグラフィック表示するステップ；前記部品記述についての物理的な実施例を検査する検査装置を自動化するために、前記部品記述および関連する公差ゾーンのグラフィック表示から、計測プログラムを導くステップである。
【００１３】
発明の上記態様及び他の態様、特徴、目的は、以下の説明およびその説明に伴う図において言及される。そこでは好ましい実施例が示される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】部品の典型例を示す図である。
【図２】慣用のＦＣＦである。
【図３Ａ】図１の部品とその部品のフィーチャに関連したＦＣＦのグラフィック表示である。
【図３Ｂ】同グラフィック表示である。
【図３Ｃ】同グラフィック表示である。
【図４】図１の部品とさらなる公差情報を示すＦＣＦの他のグラフィック表示である。
【図５Ａ】関連するＦＣＦを伴う図１の部品の他のグラフィック表示である。
【図５Ｂ】当該他のグラフィック表示である。
【図５Ｃ】当該他のグラフィック表示である。
【図６】さらに別のＦＣＦを伴う図１のフィーチャの、さらに他のグラフィック表示である。
【図７Ａ】図１の部品と、さらに別のＦＣＦを示す、さらに他のグラフィック表示である。
【図７Ｂ】当該他のグラフィック表示である。
【図７Ｃ】当該他のグラフィック表示である。
【図８Ａ】図１の部品と、その部品の別のフィーチャに関連したＦＣＦを示す、さらに他のグラフィック表示である。
【図８Ｂ】当該他のグラフィック表示である。
【図８Ｃ】当該他のグラフィック表示である。
【図９】図１の部品と、その部品のさらに別のフィーチャに関連したＦＣＦを示す、さらに他のグラフィック表示である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施例について図を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、部品２を示す。示された部品２は、任意の部品例である。本発明は、例示された部品に限定されず、多くの部品で使うことができる。この部品は、アセンブリの中の他の部品と共に用いられるように、あるいは他の用途のために単独で用いられるように、設計される。
【００１７】
例示された部品２は、いくつかのフィーチャ４ａ〜４ｄを持つ。図１で示されるように、これらのフィーチャは、部品を垂直に貫通する6つの穴のパターン４ａ、その6つの穴パターン４ａを囲んでいる円筒形の穴４ｂ、部品のエッジに沿って垂直に形成された切欠４ｃ、および部品の上面に形成され実質的に半円筒形をなす水平な切欠４ｄを含む。 図１には他のフィーチャも示されている。示された部品とフィーチャは単なる例示であって、デザイナーの好みと機能要求とに応じて、多くの部品及び／又はフィーチャが提供される。
【００１８】
部品２は通常、アセンブリ等の一部であり、アセンブリの他の部品と一緒に組立てたり、協働できるような寸法と公差で設計される。デザイナーは、通常、慣用の寸法及び公差の表示方式（dimensioning and tolerancing）を用いて、部品および部品のフィーチャを設計し記述する。例えば、デザイナーは、機械工、計測者または他の製造者が設計された部品を作れるように、十分な仕様とともに部品およびその部品のフィーチャの公称（基本）寸法（nominal (basic) dimension）を提供する。いくつかのフィーチャが他のフィーチャより重要であるので、デザイナーは、部品のフィーチャが臨界公差（critical tolerances）内にあることを確実にするため、例えば、組立時に部品同士が互いに適合したり、きちんと動作することを確実にするために、ＧＤ＆Ｔのコールアウトと識別子とを使うだろう。
【００１９】
Ｙ１４.５は、機械工、計測者または他の製造者にＧＤ＆Ｔ要求を伝えるために、ＦＣＦの使用について記述する。従来から知られていているように、ＦＣＦは検討中のフィーチャに関係し、その検討中のフィーチャの寸法および公差に関する情報を提供する。ＦＣＦは多くの区画を含み、各区画がＧＤ＆Ｔに関する情報を伝える。典型的なＦＣＦ６が図２に例示されている。ＦＣＦ６は、幾何的特性のシンボルが入る最初の区画８を含む。図２には、「位置」を示す幾何学的特性のシンボルが示されている。他の幾何学的特性は、ＡＳＭＥ規格によって定義され、真直度（straightness）、平面度(flatness)、真円度(circularity)、円筒度(cylindricity)、線の輪郭度(profile of line)、面の輪郭度(profile of surface)、傾斜度(angularity)、直角度(perpendicularity)、平行度(parallelism)、同心度(concentricity)、対称度(symmetry)、円周振れ(circular run-out)、および全振れ(total run-out)を含む。
【００２０】
第２の区画１０には公差、図の場合では０．０５０の直径公差が入る。第２の区画１０は、公差ゾーン形状修飾子（tolerance zone shape modifier）と材料条件修正子（材料条件修飾子）(material condition modifier)を含んでもよい。図２では、直径ゾーン形状修飾子（diameter zone shape modifier）と最大材料状態修正子(Maximum Material Condition（ＭＭＣ）modifier)とが例示されている。第２の区画１０において公差の後には、最小材料状態修正子（ＬＭＣ）またはフィーチャサイズ無視(Regardless of Feature Size:ＲＦＳ）修飾子を、代わりに示すことができる。理解されているように、材料条件修正子を含むことはサイズのフィーチャのためのＡＳＭＥ規格によって要求されている。
【００２１】
ＦＣＦには追加の区画を提供することができる。例えば、図２において、データム参照文字（datum reference letter）Ａが入る第３の区画１２が含まれている。データム参照文字Ｂが入る第４の区画１４も提供される。部品の機械製図の上で、第３と第４の区画１２、１４で参照されるデータム（基準；datum）ＡおよびＢの各々は、表面、軸、エッジなどのようなフィーチャとして定義される。図１において、例えば、データムＡは、部品２の表面として定義され、データムＢは円筒形の穴４ｂとして定義される。データムフィーチャがサイズのフィーチャ（Ｙ１４．５によって定義される）であるならば、データム参照文字に続いて材料条件修正子もこの区画に含まれるかも知れない。区画１４には最大材料状態修正子が加えられている。追加のデータムフィーチャ、特に第三のデータムも部品図上に定めることができ、ＦＣＦの区画１６でコールアウトされる。知られていているように、基本寸法（しばしば関連するサイズ公差情報と共に）とＦＣＦは、部品の機械製図に提供され、部品のフィーチャのための必要な寸法および関連する公差を、機械工、計測者または他の製造者に伝えている。
【００２２】
本発明は、フィーチャに関連する公差情報を示すための役立つツールを提供する。そのツールは特にＦＣＦに入る幾何学上の寸法及び公差の情報を含む。好ましい実施例において、本発明は、部品および部品のフィーチャの三次元表示のように、既知のＣＡＤモデリング／レンダリングの機能を取りこんだソフトウェアプログラムにおいて実現される。あるいは本発明は、部品とフィーチャとに関連したＧＤ＆Ｔをユーザーが理解する上で、グラフィックスが助けとなるように、既存のＣＡＤソフトウェアで動作するアドオンまたは付随ソフトウェアとして提供されるかもしれない。より詳しくは、本発明は、既知のレンダリングのテクニックを使用して、コンピュータ用モニター等のユーザディスプレイ上に、部品、フィーチャ、および関連する公差を、３次元グラフィック表示することに関する。デザイナーは、汎用のＣＡＤかモデリングプログラムを使用して、部品とフィーチャを三次元で設計し、部品とフィーチャの対応する二次元機械製図を製作する。本発明は、ユーザーにＦＣＦの効果をも示すことによって、その能力を補う。
【００２３】
本発明について、図３から図７を参照しながらさらに説明する。
【００２４】
図３Ａ〜図３Ｃにおいて、部品２の三次元グラフィック表示が示される。ＦＣＦ６も示されている。ＦＣＦ６は、検討中のフィーチャに関するＧＤ＆Ｔ情報、この場合、６穴パターン４ａのＧＤ＆Ｔ情報を提供する。詳述するとＦＣＦ６は、６穴パターン４ａが、フィーチャサイズに拘わらず（ＲＦＳ）、１０００分の５０の直径を有する直径ゾーン（円筒形のゾーン）を伴う位置公差によってコントロールされること、を説明している。概念的に説明すると、位置公差についてＲＦＳ修飾子があるために、穴のサイズに関係なく、これら穴の互いの軸位置関係は一致しなければならない。本発明は、ユーザーにこのコンセＰトをグラフィック表示する。具体的には、最初に、部品が公称寸法（normal dimension）を使ってグラフィックディスプレイに３次元で示される。それから、６つの穴をコントロールしている位置公差ゾーン２０が、特定された位置で６本の円筒の軸を接近して囲んでいる円筒としてグラフィック表示することによって、示される。部品のｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示す三方軸（trihedron）３０も表示される。
【００２５】
本発明はこのように、部品とＦＣＦによって定義される部品に関連した公差の、グラフィック表示を提供する。図３Ａ〜図３Ｃの6穴パターンには、穴と関連したＧＤ＆Ｔの位置公差に関連したデータムがないので、穴パターンの各穴は基本寸法に従って互いに正しく位置合わせされなければならない。しかし、穴パターンは任意に方向付けし位置付けすることができ、定められた公差にも適合させることができる。つまり、６穴パターンは、部品上（または部品から離れて）どこにでも動かすことができ、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸のいずれかまたは全てについて回転することができ、ＦＣＦで提供されるＧＤ＆Ｔ情報にも適合させることができる。好ましい実施例において、この概念化は、公差ゾーン２０のアニメーションによって示される。より詳しくは、公差は全部で６つの自由度で、穴の軸の動きを動画化（animating）することによって示される。すなわちｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸に沿った移動とそれらの軸についての回転である。図３Ａ〜図３Ｃは、そのアニメーションにおける公差ゾーン２０の３つの位置を示す。
【００２６】
上述したように、６穴パターンが動く範囲には制約が無い。しかし、本発明の目的において、アニメーションがユーザーのディスプレイ上で理解し難いか見えないようなパターンの位置を示すならば、ユーザーにとっては低い価値しかない。したがって、本発明は、プログラマーによって課される人為的な制約によって、アニメーションの動きを制限する。例えば、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の各々について穴パターンを360度回転する代わりに、ＦＣＦに従って、アニメーションは6つの穴パターンのより小さな回転、例えば各軸について各方向で１０°の回転を示す。同様に、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のいずれについても無限の距離に６穴パターンを移すことができるが、ユーザーにとってパターンのいくつかの位置は不要である。そこで、アニメーションはパターンを各方向で限られた距離しか動かさない。例えば、パターンは部品のリニアなサイズの一部に相当する距離だけ移動することができる。ユーザーにとって好ましい表現に応じて、どんな角度の回転またはリニアな距離をも使うことができる。
【００２７】
このように、本発明によってユーザーに提供される表示は、検討中のフィーチャについて、すなわち穴のパターンについて、提案されたＦＣＦの効果を示す。グラフィック表示は、デザイナーによる公称寸法または基本寸法によって定義された、フィーチャ４ａを含む公称のあるいは基本の部品２の表示である。そして、重ねられるグラフィックは、フィーチャが（この場合は、円筒公差ゾーン２０で示される穴の位置が）、ＦＣＦで記述される寸法および公差の規格に適合しつつ、いかにして変化し得るかを、表示する。図３Ａ〜図３Ｃの例において、円筒形の穴の軸をコントロールする６つの公差ゾーン２０は、剛体として６つの自由度で動くことができる。すなわち、公差ゾーン間の位置関係は維持される。さらに動きを示すために、望ましくは三方軸３０もパターンに同調して動くことができる。
【００２８】
図４において、部品２の類似した表示が提供されるが、異なるＧＤ＆Ｔ情報がＦＣＦ６に提供されている。この図でも、部品２は、公称寸法または基本寸法によって定義されて、３次元でグラフィック表示されており、この部品には。デザインによって提供される基本の寸法および位置での穴も含まれている。この実施例のＦＣＦ６によると、位置公差は、１０００分の５０の直径を有する直径ゾーン（円筒形のゾーン）を持つ。この実施例では、前の例のＲＦＳ修飾子に代わって、ＭＭＣ修飾子が含まれる。本発明の特徴として、材料条件修正子が変わったので、公差ゾーン２０のグラフィック表示が変化している。前の実施例においては、ＲＦＳ修飾子が使われ、公差ゾーンのサイズは検討中のフィーチャのサイズとリンクしなかった（関係無かった）。しかし、ＭＭＣ修飾子はフィーチャのサイズと公差ゾーンのサイズとをリンクさせる（関係付ける）。詳述すると、検討中のフィーチャのサイズがそのＭＭＣ（穴の場合、それは検討中のフィーチャのサイズ公差によって許される最小限の直径である）から出発するので、位置公差はその大きさとともに増加する。６つの穴（それは６つの穴の表面によって定義される）のサイズは、公差に関して、検討中のフィーチャの評価に影響を及ぼす。この概念をユーザーに示すために、公差ゾーン２０は、ここでは６個のより大きい円筒の一群として表される。各円筒は、検討中のフィーチャの指定された直径に近いがそれと等しくなくまたそれよりも大きくない直径を有する。このようにして、本実施例では、公称直径または基本直径よりわずかに小さい直径を持つ６本の円筒が、ＭＭＣ修飾子をグラフィック表示するために用いられる。これらの（公称より）小さな円筒は、許容される最も小さい直径の円筒を概念的に表す。それは、穴が均一な間隔で開けられるように、位置公差が適用されるサイズである。しかしながら、これらのより小さな穴は、穴がより大きくなるならば、すなわちそれが公称サイズになるかさらに大きくなれば、位置公差が大きくなることを、ユーザーに示している。これはＲＦＳの場合に使われる円筒とは異なる描写である。ＲＦＳの場合には、公差ゾーン円筒はゼロに近いがゼロではない直径で示されていた。明らかなように、材料修正子は、軸を中心に形成される可変サイズの円筒を示すことによって、グラフィック表示され、ユーザーに位置公差情報を伝達する。本発明によると、最小材料状態（ＬＭＣ）は同様に表示される。ただし、直径が公称寸法より大きい穴が、条件を示すために使用される。好ましい実施例では、ＲＦＳのゾーンは検討中のフィーチャの公称寸法の２０％で描かれる。ＭＭＣのゾーンとＬＭＣのゾーンは、内側／外側および材料条件修正子の意味に応じて、検討中のフィーチャの公称寸法のプラス２０％またはマイナス２０％で描かれる。これらは表１に例示される。
【表１】
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【００２９】
本発明者は、材料条件修正子を示すために、これらのサイズがユーザーにとって役に立つ、すなわち認識できることを見出したが、それらは任意である。材料条件修正子の識別がなされるのであれば、他のサイズがゾーンを示すために用いられる。さらに、ゾーンのサイズは、フィーチャのサイズに応じて変えることができる。すなわち、フィーチャーサイズが比較的大きい場合には、フィーチャの呼び寸法の５％が用いられ、大きな部品における特に小さなフィーチャーに対しては、フィーチャの呼び寸法の２５％が用いられる。ゾーンの目的は、ユーザーに材料条件修正子が部品に適用されているという事実を伝えることであり、他の視覚手段を使うことができる。例えば、異なる色のシャフトまたは軸は、異なる条件を示すために用いることができる。
【００３０】
図４では、図３の場合と同様にデータムが定義されていないので、６つの穴の公差ゾーン２０を表す６つの円筒は、ＭＭＣを含む公差情報に適合しながら、どのようにもあるいは全６つの自由度で自由に動くことができる。図３の場合と同様に、この概念（コンセプト）は、全6つの自由度について、一つの実体として公差ゾーン２０を動かすことで示される。また、図３の場合と同様に、ユーザーへのアニメーションに関するユーティリティを高めるために、配置または位置は全て例示されるわけではなく、各自由度での限られた範囲においてだけ示される。
【００３１】
前の２つの例はデータム参照を含まないが、多くのＦＣＦはデータム参照に依存する。より詳しくは、基本寸法と公差が測られなければならない表面のデータムが提供される。本発明へのデータム参照の応用例は、図５Ａ〜図５Ｃで示される。最初のデータムＡがＦＣＦ６に加えられている。部品（図１に示される）の機械図面から、データムフィーチャＡが部品の上面に対応することがわかる。ＦＣＦ６の他の全ての情報は図４と同じである。
【００３２】
図５Ａ〜図５Ｃのグラフィック表示は、データム参照Ａの追加を例示するために、図４から変更される。より詳しくは、データムフィーチャシミュレーター（datum feature simulator）３２が、部品のグラフィック表示上にデータムＡを示す。一般に理解されているように、表面であるデータムＡへの参照は、実際には仮想平面への参照であり、この場合、部品の上面と一致する平面である。平面はどんなサイズであってもよいが、本発明の好ましい実施例では、データムシミュレーター３２のグラフィック表示は部品２のグラフィックな表示から導かれ、さらに実際のデータム、すなわち部品２の上面と、形状、範囲（長さと幅）および方向が類似したフィーチャとして示される。データムＡの追加は、穴の動きを制限する。つまり、動きはもうあらゆる方向に束縛がないわけではなく、三次元で制約される。すなわち、ｚ軸に沿った移動、ｘ軸およびｙ軸を中心とする回転が制約される。その結果、データムＡの追加は、図５Ａ〜図５Ｃで示されるように、３つの自由度だけ、すなわちｘ軸とｙ軸とに沿った移動およびｚ軸の回りでの回転だけを残す。
【００３３】
図５Ａ〜図５Ｃも、三方軸３０が座標軸システムを示していることをグラフィック表示する。三方軸３０はデータムシミュレーター３２の重心で形成され、それは部品２上あるいはそこから離れたどこかにある。
【００３４】
本発明によれば、６つの穴の公差ゾーン、すなわちＦＣＦの最初の２つの区画によって定義される円筒ゾーンおよびそれらに関連する軸は、自由度を示すために動画化される。図５Ａ〜図５Ｃには、アニメーションを示すために、公差ゾーンの３つの異なる位置が示されている。そのアニメーションの中では、公差ゾーンが単体として、ｘ軸とｙ軸とに沿って移動しｚ軸のまわりで回転して、ユーザーに示される。視覚効果を高めるために、データムフィーチャシミュレーター３２と三方軸３０とは、望ましくは公差ゾーン２０とともに動く。もちろん、シミュレーター３２および三方軸３０の一方または両方が動くことは必ずしも必要ではない。他の実施例と同様に、ＦＣＦの意味をユーザーに表示するために、ユーザーに対する表示は、公差ゾーン、データムシミュレーターおよび三方軸とともに、公称寸法または基本寸法によって定義される部品とフィーチャを含む。
【００３５】
図６は、本発明の他の例を示す。具体的には、図６に示される表示は、図５Ａ〜図５Ｃで示されたものと同一であるが、ＦＣＦ中にＲＦＳ修飾子とともに第二のデータムＢが更に含まれている。第二のデータムＢは、上部のより大きな中心円筒４ｂである。円筒形のデータムシミュレーター３４は、データムＢの軸近くを取り囲む。この場合、データムシミュレーター３４の直径は、データムＢである円筒の寸法の２０％に等しい。この表示は、データム参照フレームの起源を確立するものがデータムＢの軸であることを示す。データムＡに関連する第一のデータムシミュレーター３２と同様に、データムＢに関連するデータムシミュレーター３４のグラフィック表示は、部品のグラフィックな表示から得られ、実際のデータムそのものと、形、範囲（長さ）および方向が似たフィーチャとして示される。概念的に、第二のデータムＢをＦＣＦに加えることは、６つの穴を中心軸に結び付ける。それによって、ｘ軸とｙ軸とに沿った移動の自由度を除外して、穴の動きをさらに制限する。このことを示すために、公差ゾーン２０、データムシミュレーター３２，３４、および三方軸３０が示され、ｚ軸について回転する剛体として動かされる。もちろん、公差ゾーンの動き、または公差ゾーンとデータムシミュレーターの動きは、動画化される（animated）。
【００３６】
図７Ａ〜図７Ｃにおいて、最大材料条件が第二のデータムＢに加えられることを除いて、図６に示されるものと実質的に同じＦＣＦ６が提供される。データムＢを表す円筒４ｂの直径に近い直径（この例では公称の８０％）の円筒が、（図６の場合と同様に、円筒の軸と向かい合うようにして）、表示されている。この円筒は、データムＢにおけるＭＭＣ修飾子の効果を示すデータムシミュレーター３４をグラフィカルに表している。この円筒は、Ｂに対応するデータム参照フレームの位置と方向とをコントロールする。概念的に、ＭＭＣを加えることは、3つの自由度、すなわち、Ｘ方向とＹ方向の限られた移動とＺ軸についての完全な回転を許容する。上記移動は、データムＢに対応するデータムシミュレーター３４が公称円筒４ｂ中に完全に含まれるかあるいはそれに接する位置に限定される。このように、本発明は、公称部品の上面と一致する平面としてのデータムＡに関連したデータムシミュレーター３２と、データムＢの直径に近い直径を持つ円筒としてのデータムＢに関連したデータムシミュレーター３４と、を表示する。さらに、図７Ａ〜図７Ｃにおいて公差ゾーンの３つの異なる位置によって表わされるような公差ゾーンの動画化は、３つの自由度を示している。好ましくは、公差ゾーン２０、軸システムを表わす三方軸３０、およびデータムシミュレーター３２、３４は、剛体として動くように動画化される。しかし、これらのうち上記より多い要素またはより少ない要素が固定されていてもよく、他のものが、自由度を示し記述された公差をグラフィカルに表すために、動画化される。
【００３７】
図３から図７Ｃに示されるように、本発明は、複雑なＧＤ＆Ｔのコンセプトのグラフィック表示を提供する。本発明のアプリケーションは、仕様に沿って部品を作る製造者と機械工のためにとても役に立ち、部品デザイナーが、公差コールアウト（tolerance callout）が物理的な部品に対して何を意味するかについて理解するためにとても役に立ち、さらに、作られた部品が図面通りかを調べなければならない品質管理専門家にも役に立つ。本発明によれば、ユーザーは、ＦＣＦの各々の構成要素が実際に意味することへの正しい理解を得ることができ、さらにユーザーには、公差ゾーンの形と性質の双方のグラフィック表示が提供される。特別な利益として、機械工は、例えば図７Ａ〜図７Ｃのグラフィック表示からＦＣＦの全体を正しく理解できる。デザイナーと品質管理専門家は、段階的にソフトウェアアプリケーションを使用しながら、ＦＣＦに格納された公差情報の個々の部分を適用することによって、グラフィック表示を構築することができる。このように、デザイナーと品質管理専門家は、情報の各部が部品の構造にとって何を意味するのか、正しい理解を得ることができる。
【００３８】
前述の例は、位置公差のＦＣＦを有する６穴パターンに関するが、本発明は部品の他のフィーチャにも適用できる。図８Ａ〜図８Ｃは、そのような例を示す。図８Ａ〜図８Ｃにおいて、検討中のフィーチャ４ｄは、部品の上面の半円筒の切欠であり、そしてＦＣＦ ６は、データムＡおよびＢと関連して１０００分の５０の公差の輪郭度条件を含む。検討中のフィーチャの表面のすべての点が、一組の表面、すなわち検討中のフィーチャ4dの表面から±0.025オフセットした表面の間になければならない。この例では、公差ゾーン２２は、２つの表面２２ａ、２２ｂとして部品の三次元図上でユーザーに示される。その２つの表面２２ａ、２２ｂは、フィーチャ４ｄの形と実質的に等しいが、公称表面と直角をなす両方向でフィーチャからオフセットされている。データムが、図６のデータムと同一で、図６のようにデータムシミュレーター３２，３４を使って表現されるために、公差ゾーン２０はｚ軸のまわりにのみ回転することができる。これはユーザーに対して動画化され、図８Ａ〜図８Ｃはそのアニメーションにおける異なる位置を示す。
【００３９】
部品とフィーチャは望ましくはそれらの公称定義に基づくスケールで描かれるが、データムシミュレーターと公差ゾーンのグラフィック表示のサイズは望ましくは一定のスケールではない。詳述すると、公差値は一般的に公称寸法に比べて小さいので、公差領域は、公差ゾーンを誇張することによって、ユーザーへの視覚化を最適にするようにグラフィック表示されることが好ましい。このように、図８Ａ〜図８Ｃにおいて、公差ゾーンを表している表面は、公称表面からのオフセットが好ましくは０．０２５を超えているので、ユーザーは公称表面とオフセット表面とをすぐに区別することができる。
【００４０】
本発明のもう一つの特徴として、公差ゾーンの境界をグラフィック表示するために使われるオフセット表面は、公称表面のレプリカを変形することによって望ましくは作られる。例えば、図８Ａ〜図８Ｃにおいて、オフセット表面２２ａ、２２ｂ（内側境界と外側境界）は、部品の後部近傍に形成された段差８０と部品の前部の傾斜輪郭８２とを含む、公称表面のすべての特徴を有している。
【００４１】
上述したように本発明は、デザイナー、機械工および品質管理専門家がよりよく公差情報を理解するために使うことができる。品質管理専門家の場合、彼らは部品の適合性をテストする計測方法を導くために、本発明を使用することができる。例えば、図７で示される場合には、品質管理専門家は、６つの穴パターンの評価が、表面によって定義されるデータムＢのサイズの正しさによって影響されること、を見ることができる。したがって専門家は、このサイズ決定の不確実さを最小にするために、適切な検出技術でＢの表面から十分なデータが取得されることを保証する処置をとることができる。さらに、本発明はＦＣＦを通して論理的な進行を提供する。より詳しくは、本発明は最初に部品を描画し、それからＦＣＦの最初の２つの区画に従って公差ゾーンを重ねる。次に、データムシミュレーターがデータムコールアウト（datum callouts）に従って加えられ、そして、アニメーションが実行され自由度が表示される。
【００４２】
前述した例は境界が三次元表面である公差に関するものであったが、本発明は境界が二次元である公差にも適用できる。図９は、そのような例を示す。部品の頂面に適用されるＦＣＦ６は、１０００分の５０の公差の「線要素の直線性」条件を含む。上記面を横切る個々のリニアな断面スライス（「線要素」）の上に存在するすべての点が、１０００分の５０のギャップで離間した一対の平行線の間になければならない。すべての「線要素」は互いに平行でなければならず、ＦＣＦが発生する図形表示によって定義されるように方向付けされなければならない。一対の平行線２４ａ、２４ｂとして描写された各々の公差ゾーン２４は、それが適用される「線要素」の傾斜に基づいて異なる方向を向くかもしれない。つまり、段階的なねじれが頂面にあるならば、各々の直線ゾーンはその関連する「線要素」に対する直線性エラーを最小にするために、独立して方向付けされるかもしれない。各々の公差ゾーンのグラフフィック表示（この場合、平行線の各対）は、線要素の方向を示すために方向付けされ、さらに独立したｘ軸のまわりの回転、独立したｙ軸およびｚ軸方向の移動を伴って動画化され、これにより線要素の直線性を決定するために各々の公差ゾーンが異なる姿勢をとることができることをユーザーに示す。他の実施例と同様に、一対の線は０．０５０離れており、すなわち、各線がこの公差に対応する表面の上下に０．０２５だけ離れているが、その間隔は公差ゾーンをより良く示すために、おそらくより大きくなるであろう。ゾーンを示す他の方法として、平行線の間に平面を表示してもよい。
【００４３】
前述の例で示されたように、本発明は複雑なＧＤ＆Ｔ基準をユーザーに示す手段を提供する。本発明は、しかし、位置、表面の輪郭度、および線の直線性だけを示すことに限られない。実際、本発明はどんな表面特性でも示すことができる。既に明らかにされたように、位置公差ゾーン（円筒形の公差ゾーン）は、円筒として望ましくは示され、表面の輪郭度の公差ゾーンはオフセット表面として望ましくは示され、そして、直線度公差ゾーンは２本の平行線として望ましくは例示される。表２は、公差ゾーン毎の好ましい図形を示す。
【表２】
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【００４４】
線の輪郭度と表面の輪郭度は片側の公差を定めることができる。その場合には、１つのゾーン境界、すなわち１つのオフセット表面だけが公差ゾーンを定めるために示される。
【００４５】
本発明の前述の実施例は、典型的な実施例として、本発明を実施する最良の態様として提供された。これらの実施例の変形は、当業者にとって自明である。本発明は前述の実施例によって制限されず、その代わりに、添付の特許請求の範囲によって制限される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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