(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有限要素法によるモデルを作成し、二つの部品の接着剤により結合させる結合線の位置情報を作成する結合線情報自動作成システムにおいて、
一部が近くに配置されている二つの部材が、前記部品の材質または板厚により決められた判定距離内に向かい合う要素列のみを検出する要素列検出工程と、
前記検出した要素列の中心節点を作成する中心節点作成工程と、
前記中心節点を前記部品のエッジ方向に結んだ中心節点線を作成する中心節点線作成工程と、
前記中心節点線に結合情報を付与する結合情報付与工程と、
を有することを特徴とする結合線情報自動作成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析モデル作成において、接着剤による結合を表現する有限要素モデル作成に必要な接合線情報を、作成位置を検索して、結合線を自動作成する結合線情報自動作成システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来では、二つの部品を溶接により結合する場合、溶接構造物の材質や形状などを考慮する。そして、解析モデルで溶接構造物の溶接変形、残留応力等を推定した結果に基づいて、作業者が手作業で溶接位置を検出し、溶接線を作成する。
この種の技術として、下記の特許文献１に記載される解析方法が開示されている。
特許文献１において、有限要素法を用いて溶接構造物の溶接変形、残留応力を解析する方法を記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３０２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の発明に基づいた解析方法は、以下の問題があった。
特許文献１の発明は、溶接により結合する溶接構造物の溶接変形や残留応力を推定する解析方法である。周知であるように、溶接による結合方法は、高い剛性を要求するための結合方法である。一方、溶接による結合方法は、溶接変形や残留応力等が生じる。このため、より精度高く溶接線の位置を解析しないと、逆に溶接構造物が変形してしまい、溶接構造物同士にしっかり結合できない恐れがある。すなわち、特許文献１に記載された発明のような結合力が高く要求される溶接方法に関しては、機械や装置などで解析するのが、当然である。
【０００５】
それに対し、接着剤により結合する部品は、主に簡単な構造を有し、厚みの薄い部品であり、かつ、一般的に要求される結合力が弱い。このため、通常の技術では、接着剤により結合する部品の結合情報は、引用文献１の発明のような複雑な解析方法で作成せず、作業者が目視で結合位置を検出し、その後、作業者が手作業で検出した結合位置に基づいて、結合線を作成する。
なお、引用文献１にも、解析装置で解析した後、モデルを見ながら結合位置を確認し、手作業で結合線を作成することが開示されている。
すなわち、接着剤による結合する部品について、結合情報を作成するには、作業者がモデルを見ながら目視で結合位置を検出し、その後、作業者が検出した結合位置に基づいて、手作業で結合線を作成する必要がある。
【０００６】
しかしながら、モデルの結合位置を検出することから、結合線を作成することまで、作業者が目視で確認し、１箇所ずつに結合情報を手作業で対応するため、大量の工数がかかってしまい、作業期間が長くなるため、コストアップになる問題がある。また、人の目視や手作業のため、本来必要とされる結合位置が抜け落ちたり、結合線が抜け落ちたりする恐れがある。
また、作業者は専門知識や作業の習熟度によって、実力上に大きな差があるため、作業工数も大きな差が生ずる。特に、経験の浅い作業者は、もっと時間がかかり、コストアップになる一方、結合位置が抜け落ちたり、結合線が抜け落ちたりする可能性が高いので、一定な水準で結合情報を作成することが難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、接着剤により結合する部品の溶接情報を作成するには、結合線情報自動作成システムにより、結合位置を自動的に検出し、その後、結合線を自動的に作成することが可能となるため、作業者の目視や手作業の工数を大幅に削減し、作業期間を短縮することができるシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下のようなことを特徴とする。
有限要素法によるモデルを作成し、二つの部品の接着剤により結合させる結合線の位置情報を作成する結合線情報自動作成システムにおいて、一部が近くに配置されている二つの部材が、前記部品の材質または板厚により決められた判定距離内に向かい合う要素列のみを検出する要素列検出工程と、検出した要素列の中心節点を作成する中心節点作成工程と、中心節点を部品のエッジ方向に結んだ中心節点線を作成する中心節点線作成工程と、中心節点線に結合情報を付与する結合情報付与工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このような特徴を有する本発明は、以下のような作用・効果を有する。
本発明は、有限要素法によるモデルを作成し、二つの部品の接着剤により結合させる結合線の位置情報を作成する結合線情報自動作成システムにおいて、一部が近くに配置されている二つの部材が、前記部品の材質または板厚により決められた判定距離内に向かい合う要素列のみを検出する要素列検出工程と、検出した要素列の中心節点を作成する中心節点作成工程と、中心節点を部品のエッジ方向に結んだ中心節点線を作成する中心節点線作成工程と、中心節点線に結合情報を付与する結合情報付与工程と、を有する。
このため、本発明の結合線情報自動作成システムは、指定した判定距離内に向かい合う要素列のみを検出する要素列検出工程を有するため、必要な結合部位が自動的に検出され、不要な部分が自動的に除去されるので、作業者は目視や手作業により結合部位を検出する必要がなくなり、工数を大幅に削減することができる。また、作業者の専門知識や作業の習熟度により生ずるミス、例えば、結合位置の抜けを防止することができ、より高水準で結合情報を作成することができる。
【００１０】
また、本発明の結合線情報自動作成システムは、検出した要素列の中心節点を作成する中心節点作成工程と、中心節点を部品のエッジ方向に結んだ中心節点線を作成する中心節
点線作成工程と、中心節点線に結合情報を付与する結合情報付与工程と、を有するため、作業者は手作業により結合線を作成する必要がなくなり、工数を大幅に削減することができる。また、結合線情報自動作成システムにより結合線を作成するため、作業者の専門知識や作業の習熟度により生ずるミス、例えば、結合線の漏れを防止することができ、より高水準で結合情報を作成することができる。
【００１１】
周知であるように、接着剤による結合は、結合力が弱いため、部品同士がしっかり接着せず、剥離する恐れがある。特に、このような剥離は部品のエッジ部分から生ずることが多い。このため、本発明の結合線情報自動作成システムは、中心節点を部品のエッジ方向に結んだ中心節点線を作成する中心節点線作成工程と、中心節点線に結合情報を付与する
結合情報付与工程と、を有することにより、接着剤を塗布するための結合線は、エッジ方向に沿って、エッジに近い位置で作成されるため、結合される部品同士の剥離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】部品１と部品２の位置関係を示す図である。
【図２】部品１と部品２の断面図である。
【図３】（ａ）システムにより検出される要素列を示す図である。（ｂ）システムにより除去される要素列を示す図である。
【図４】システムにより検出された判定距離Ｈ以下の向き合う部分Ｋの拡大図である。
【図５】作業者により修正した後の要素列を示す図である。
【図６】部品１における要素の中心節点を示す図である。
【図７】中心節点線Ｐ、Ｑ及びＲを示す図である。
【図８】結合線情報自動作成システムによるフローチャート
【図９】（ａ）検出された要素列をベースとしたベース面Ｃを示す図である。（ｂ）中心節点面Ｄを示す図である。
【図１０】（ａ）中心節点面Ｄの不備を示す図である。（ｂ）長方形形状に整えられた後の中心節点面を示す図である。
【図１１】参考例によるフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について説明する。
接着剤により結合しようとする二つの部品１と部品２のメッシュ化モデルを準備する（Ｓ１）。ここで、使用されるメッシュ化モデルは、一般的に設計段階で完成されるため、特別な準備は不要とする。図１は、結合しようとする部品１と部品２の位置関係を示す図である。図１に示すように、部品１は凸状の薄い部品であり、部品２は板状の薄い部品である。部品２の上部に、部品１が配置されている。図１に示すように、部品１と部品２を結合する場合、通常では、部品１と部品２とが最も距離近い部位において接着剤を塗布する。
【００１４】
以下、要素列検出工程（Ｓ２）について、詳細に説明する。
従来の技術では、作業者が目視で部品１と部品２とを確認し、部品１と部品２との最も距離近い部位を検出しなければならない。しかしながら、部品１と部品２の配置や角度等の原因で、作業者が正確に部品１と部品２における最も距離近い部位を検出することが困難である。
なお、本実施例は、接着剤により部品を結合する作業において、簡単な例である。しかしながら、実際の作業では、複雑な形状である部品において、部品同士の最も距離近い部位を検出する作業が非常に困難である。
そして、すべての最も距離近い部位を検出するには、作業者は相当の工数がかからなければならない。また、経験の浅い作業者の場合、大量な工数をかけても、すべての最も距離近い部位を検出できなかったり、誤った最も距離近い部位を検出したりする恐れがある。
【００１５】
よって、迅速で正確に結合する部位を検出するため、本実施例は、要素列検出工程（Ｓ２）により、部品１と部品２における最も距離近い向き合う要素列を、自動的に検出する。
図２は、部品１と部品２の断面図である。
準備したメッシュ化の部品１と部品２のデータにおいて、部品形状や要求強度により、予め接着する必要な部位をスポット結合要素として指定する場合がある。Ｓ１１において、スポット結合要素の有無を判断する。部品１と部品２のデータには、指定したスポット結合要素がある場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、接着剤を塗布する結合位置は、部品１と部品２における最も距離近い部位で行わず、指定したスポット結合要素を結合位置となる。そして、指定したスポット結合要素において、要素の中心節点を求める（Ｓ５）。
【００１６】
部品１と部品２において、指定したスポット結合要素がない場合（Ｓ１１：ＮＯ）、要素列検出工程（Ｓ２）により、自動的に部品１と部品２における最も距離近い向き合う要素列が検出する。
図２に示しているように、部品１と部品２における最も距離が近く向き合う要素列を検出するため、予め判定距離Ｈが指定されている。判定距離Ｈは、結合しようとする部品の材質や板厚により決められている。Ｓ１２において、判定距離Ｈを指定し、部品１と部品２における向き合う部分を判断する。図３（ａ）に示しているように、判定距離Ｈを指定することにより、部品１と部品２における判定距離Ｈ以下の向き合う部分１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂのみ検出され（Ｓ１２：ＹＥＳ）、接着剤を塗布する結合部分とする。なお、図３（ｂ）に示している判断距離Ｈを超える部分１ｃと２ｃは、接着剤の塗布について、妥当でない（Ｓ１２：ＮＯ）ため、除去される（Ｓ４）。
【００１７】
よって、判定距離Ｈ以下の向き合う部分１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂが要素列検出工程（Ｓ２）により自動的に検出されるため、作業者が目視で結合部分を検出する作業は不要とするため、大幅に工数を削減し、作業期間が短縮することができ、より正確に結合部分を検出することができる。また、結合部分は要素列検出工程（Ｓ２）により自動的に検出されるため、経験の浅い作業者でも、正確かつ迅速に結合部分を検出することができ、作業者のレベルの差異により生ずるミス、例えば、結合位置の抜けを防止することができ、より高水準で結合情報を作成することができる。
【００１８】
そして、部品１と部品２における判断距離Ｈ以下の部分１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂが検出された後、画面に表示される。そして、作業者が画面に表示した検出された距離Ｈ以下の部分１ａ、１ｂ及び２ａ、２ｂを、目視で確認し、検出された距離Ｈ以下の部分１ａ、２ａ及び１ｂ、２ｂは、接着剤を塗布する結合要素として妥当であるか否かを判断する（Ｓ３）。
図４は、要素列検出工程（Ｓ２）により検出された判定距離Ｈ以下の向き合う部分Ｋの拡大図である。この中に、部分２１ａと部分２１ｂは、判定距離Ｈ以下であるが、接着剤を塗布する結合要素として相応しくなく、作業者が妥当でないと判断する（Ｓ３：Ｎ
Ｏ）。
【００１９】
図５は、作業者により修正した後の結合部分の要素列を示す図である。すなわち、図５に示すように、作業者は部分２１ａと部分２１ｂが、接着剤を塗布する結合要素として妥
当でないと判断する（Ｓ３：ＮＯ）ため、除去し（Ｓ４）、部分２２ａと部分２２ｂを残
し（Ｓ３：ＹＥＳ）、中心節点作成工程（Ｓ５）へ進む。
検出された結合部分は、それぞれ向き合う一対の要素列として示している。部品１と部品２の結合情報を作成するには、片側だけでも十分であるため、片側のみ表示し、反対側を表示しないとする。本実施例は、部品１における結合要素のみ表示し、部品２における結合要素を表示しないとする。
【００２０】
次に、中心節点作成工程（Ｓ５）について説明する。
中心節点作成工程（Ｓ５）は、メッシュ化した部品１において、検出された結合要素において、中心節点ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ、ｑ１、ｑ２・・・ｑｎ、及びｒ１、ｒ２・・・ｒｎを求める（Ｓ５）。
図６は、部品１における結合要素の中心節点ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ、ｑ１、ｑ２・・・ｑｎ、及びｒ１、ｒ２・・・ｒｎを示す図である。
【００２１】
次に、中心節点線作成工程（Ｓ６）について説明する。
本実施例では、部品１と部品２の形状において、接着剤の塗布は、部品１の長いエッジＬの方向に沿って行う。このため、中心節点作成工程（Ｓ５）で求めた部品１の中心節点ｐ１、ｐ２・・・ｐｎ、ｑ１、ｑ２・・・ｑｎ、及びｒ１、ｒ２・・・ｒｎを、それぞれに部品１の長いエッジＬに沿う方向に結んで、部品１と部品２との間に、接着剤を塗布する結合線のベースとなる中心節点線Ｐ、Ｑ及びＲを作成する（Ｓ６）。図７は、中心節点線Ｐ、Ｑ及びＲを示している。
【００２２】
中心節点線Ｐ、Ｑ及びＲは、結合要素の中心節点を、長いエッジＬに沿う方向に結ぶ。すなわち、図７に示しているように、中心節点線Ｐ、Ｑ及びＲは、結合部分の短いエッジＭの方向に沿わず、長いエッジＬの方向に沿って結ぶ。これにより、結合部分がより確実に結合され、剥離することを防止することができる。
また、部品１のエッジＬの近い位置で、中心節点線Ｐが作成されることにより、よくエッジ部位において発生する剥がれを防止することができる。そして、エッジ部位以外の中心節点線の本数は、結合部分の大きさや形状に基づいて、結合要素により決められる。例えば、本実施例は、エッジ部位の中心節点線Ｐ以外は、中心節点線ＱとＲとの２本を作成された。
【００２３】
よって、中心節点線Ｐ、Ｑ及びＲは、中心節点線作成工程（Ｓ６）により自動的に作成されるので、作業者が手作業により一本ずつの結合線を作成する必要がなくなり、大幅に工数を削減することでき、作業期間を短縮し、コストダウンをすることができる。
また、中心節点線作成工程（Ｓ６）により自動的に中心節点線を作成するため、作業者の専門知識や作業の習熟度により生ずるミス、例えば、結合線の漏れを防止することができ、より高水準で結合情報を作成することができる。特に、経験の浅い作業者でも、正確かつ迅速に中心節点線を作成することができ、コストダウンすることができる。
また、中心節点線作成工程（Ｓ６）により自動的に作成した中心節点線Ｐ、Ｑ及びＲは、結合要素の中心節点を部品の長いエッジＬの方向に沿って結んだため、結合部分がより確実に結合され、剥がれることを防止することができる。特に、中心節点線ＰがエッジＬの近い位置で作成されることにより、よくエッジ部位において発生する剥がれを防止することができる。
【００２４】
しかしながら、部品１の形状により、Ｓ５で求めた結合要素の中心節点が、部品１のエッジＬに沿う方向に結んでいない可能性がある。このため、Ｓ１３において、中心節点線が作成されたか否かを判断する。作業者が作成された中心節点線Ｐ，Ｑ及びＲを確認し、結んでいない部分がある場合（Ｓ１３：ＮＯ）、作業者が手作業で修正し、結合線を作成する（Ｓ７）。また、中心節点線Ｐ，Ｑ及びＲが正確に作成された場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、中心節点線Ｐ，Ｑ及びＲが結合線とする。
【００２５】
そして、結合線近くに配置された部品１と部品２を検出し、接着方法や接着剤の種類の等の結合情報を作成し、付与する（Ｓ８）結合情報付与工程（Ｓ８）が行われる。
Ｓ１４において、結合情報が作成されたか否かを判断する。結合情報が作成された場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、結合情報が完成される（Ｓ１０）。
結合情報に間違いがある場合（Ｓ１４：ＮＯ）、作業者がシステムにより付与した結合情報の間違いを手作業で修正し（Ｓ９）、結合情報を完成する（Ｓ１０）。
【００２６】
以上詳細に説明したように、本実施例の結合線情報自動作成システムによれば、一部が近くに配置されている二つの部品１と部品２が、指定した判定距離Ｈ内に向かい合う要素列のみを検出する要素列検出工程Ｓ２と、検出した要素列の中心節点を作成する中心節点Ｓ５作成工程と、中心節点を部品のエッジ方向に結んだ中心節点線を作成する中心節点線作成工程Ｓ６と、中心節点線に結合情報を付与する結合情報付与工程Ｓ８と、を有するので、作業者の手作業工数を大幅に削減することができる。また、結合線情報自動作成システムにより結合情報を作成するため、作業者のレベルの差異により生ずるミス、例えば、結合線の作成位置の抜けや結合線の漏れ等を防止することができ、より高水準で結合情報を作成することができる。
【００２７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００２８】
次に、参考例について説明する。
Ｓ１からＳ５、Ｓ７からＳ１２、及びＳ１４について、実施例と同様であるため、割愛する。
以下、実施例と異なるＳ１０６について説明する。
中心節点面作成工程（Ｓ１０６）において、図９（ａ）に示すように、要素列検出工程（Ｓ２）で検出された要素列をベースとしたベース面Ｃを作成し、システムにてベース面Ｃの外周線Ｎを作成する。その後、図９（ｂ）に示すように、外周線Ｎを０．５ｍｍずつ内側に小さくし、中心節点面外周Ｔを作成する。ここで、中心節点面外周Ｔが囲まれる部分は、接着剤を塗布する中心節点面Ｄである。
そして、中心節点面作成工程（Ｓ１０６）により自動的に作成した中心節点面Ｄが、Ｓ１１３で不備がある否かを判断する。中心節点面Ｄの形状は整った場合（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、次の工程に入る。中心節点面Ｄの形状は妥当でない部分がある場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、例えば、中心節点面Ｄは凹形状があったり、凸形状があったりする場合、作業者は手作業で修正し、凹部分に面を追加したり、凸部分を削除したりして、中心節点面Ｄを長方形形状に整える。
図１０（ａ）に示しているように、中心節点面Ｄに凸形状の１１ｄがある場合、作業者が手作業で多余の部分１１ｄを除去する。図１０（ｂ）は、中心節点面Ｄの多余の部分１１ｄが除去され、長方形形状に整えられた後の形状を示している。
【符号の説明】
【００２９】
１  凸状部品
２  平面状部品
Ｈ  指定距離
Ｌ  部品１の長いエッジ
Ｍ  部品１の短いエッジ
Ｐ  中心節点線
Ｑ  中心節点線
Ｒ  中心節点線
Ｃ  ベース面
Ｄ  中心節点面
Ｎ  外周線
Ｔ  中心節点面外周
【図１】
0005724642.tif 000002
【図２】
0005724642.tif 000003
【図３】
0005724642.tif 000004
【図４】
0005724642.tif 000005
【図５】
0005724642.tif 000006
【図６】
0005724642.tif 000007
【図７】
0005724642.tif 000008
【図８】
0005724642.tif 000009
【図９】
0005724642.tif 000010
【図１０】
0005724642.tif 000011
【図１１】
0005724642.tif 000012