(57)【要約】【課題】使いやすさを向上させ信頼性に富んだ設計評価を行えるようにする。【解決手段】全体モデル構築部１８は、設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成し、それをデータファイル記憶部１９に記憶させる。入力データ処理部２５は、寸法及び強度に関する設計基準のデータなどを予め入力して所定の記憶部に記憶させる。処理部２６〜２８は、モデル構築部１８により作成された全体モデルに基づいて筐体各部の寸法を計算し、寸法に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を全体モデルに対して行う。処理部２９〜３２では、全体モデルや搭載部品に関するデータなどに基づき、筐体各部に掛かる単位面積当たりの力を計算し、強度に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する箇所の寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を全体モデルに対して行う。【選択図】    図１
2004213107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の設計を評価する設計評価システムにおいて、
設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成するモデル構築手段と、
前記モデル構築手段により作成された前記全体モデルに基づいて筐体各部の寸法を計算し、寸法に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行う第１の処理手段と、
少なくとも前記第１の処理手段によりデータ変更が行われた前記全体モデルと前記搭載部品に関するデータとに基づき、筐体各部に掛かる単位面積当たりの力を計算し、強度に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する箇所の寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行う第２の処理手段と
を具備することを特徴とする設計評価システム。
【請求項２】
前記第１及び第２の処理手段で使用される前記寸法及び強度に関する設計基準のデータを予め入力して所定の記憶部に記憶させる入力データ処理手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載の設計評価システム。
【請求項３】
前記第２の処理手段によりデータ変更の行われた全体モデルに関する出力用データリストを作成する出力データ処理手段を更に具備することを特徴とする請求項１記載の設計評価システム。
【請求項４】
前記出力用データリストには、少なくとも設計基準を示す情報とデータ変更内容を示す情報とが記載されることを特徴とする請求項３記載の設計評価システム。
【請求項５】
機器の設計を評価する設計評価システムにおいて、
設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルをそれぞれ作成する形状モデル作成手段と、
前記形状モデル作成手段により作成された各形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成する全体モデル構築手段と、
前記全体モデル構築手段により作成された前記全体モデルを記憶する記憶手段と、
少なくとも筐体各部の板厚及び強度に関する設計基準データ、前記搭載部品に関する搭載部品データ、及び部品間組立手順を示す部品間組立手順データを入力して前記記憶手段へ記憶させる入力データ処理手段と、
前記記憶装置に記憶されている前記全体モデルに基づき、筐体各部の板厚を計算する構造部板厚検出手段と、
前記記憶装置に記憶されている前記筐体各部の板厚に関する設計基準データに基づき、前記構造部板厚検出手段により計算された筐体各部の板厚が設計基準を満たすか否かを評価する板厚強度基準評価手段と、
前記板厚強度基準評価手段により設計基準を満たさないと評価された箇所が存在する場合、該当する板厚及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行う板厚データ変更処理手段と、
前記記憶装置に記憶されている前記全体モデル、前記搭載部品データ、及び前記部品間組立手順データに基づき、筐体各部に掛かる力を計算する構造部強度検出手段と、
前記構造部強度検出手段により計算された結果と、前記板厚データ変更処理手段により変更された全体モデルに示される筐体各部の形状とに基づき、筐体各部に掛かる単位面積当たりの力を計算する搭載機器荷重計算手段と、
前記強度に関する設計基準データに基づき、前記搭載機器荷重計算手段により計算された単位面積当たりの力が設計基準を満たすか否かを評価する負荷基準評価手段と、
前記負荷基準評価手段により設計基準を満たさないと評価された箇所が存在する場合、該当する板厚及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行う負荷データ変更処理手段と、
前記負荷データ変更処理手段によりデータ変更の行われた全体モデルに関する出力用データリストを作成する出力データ処理手段と
を具備することを特徴とする設計評価システム。
【請求項６】
機器の設計を評価する設計評価方法において、
設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成し、
前記モデル構築手段により作成された前記全体モデルに基づいて筐体各部の寸法を計算し、寸法に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行い、
少なくとも前記第１の処理手段によりデータ変更が行われた前記全体モデルと前記搭載部品に関するデータとに基づき、筐体各部に掛かる単位面積当たりの力を計算し、強度に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する箇所の寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行うことを特徴とする設計評価方法。
【請求項７】
前記寸法及び強度に関する設計基準のデータを予め所定の記憶部に記憶させておくことを特徴とする請求項６記載の設計評価方法。
【請求項８】
前記第２の処理手段によりデータ変更の行われた全体モデルに関する出力用データリストを作成することを特徴とする請求項６記載の設計評価方法。
【請求項９】
前記出力用データリストには、少なくとも設計基準を示す情報とデータ変更内容を示す情報とが記載されることを特徴とする請求項８記載の設計評価方法。
【請求項１０】
機器の設計を評価する設計評価方法において、
設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルをそれぞれ作成し、
作成された各形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成し、
作成された前記全体モデルを所定の記憶部に記憶させ、
少なくとも筐体各部の板厚及び強度に関する設計基準データ、前記搭載部品に関する搭載部品データ、及び部品間組立手順を示す部品間組立手順データを入力して所定の記憶部に記憶させ、
記憶されている前記全体モデルに基づき、筐体各部の板厚を計算し、
記憶されている前記筐体各部の板厚に関する設計基準データに基づき、前記計算で得られた筐体各部の板厚が設計基準を満たすか否かを評価し、
設計基準を満たさないと評価された箇所が存在する場合、該当する板厚及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行う板厚データ変更処理手段と、
記憶されている前記全体モデル、前記搭載部品データ、及び前記部品間組立手順データに基づき、筐体各部に掛かる力を計算し、
前記力の計算で得られた結果と、前記データ変更のなされた全体モデルに示される筐体各部の形状とに基づき、筐体各部に掛かる単位面積当たりの力を計算し、
前記強度に関する設計基準データに基づき、前記計算で得られた単位面積当たりの力が設計基準を満たすか否かを評価し、
設計基準を満たさないと評価された箇所が存在する場合、該当する板厚及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行い、
前記データ変更の行われた全体モデルに関する出力用データリストを作成することを特徴とする設計評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器などの設計を評価する設計評価システム及び設計評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報処理装置などの機器の筐体設計を行う際には、機器の機能が確実に実行されるように、筐体板厚、実装部品配置、強度部材断面形状、使用材料などの設計基準を予め設定しておき、この設計基準に基づいて設計する場合がある。
【０００３】
このようにして設計をする場合は、予め設定した設計基準が果たして妥当なものかどうかをチェックすることが必要となる。また、機器の筐体設計期間が短かい割りには、評価検討箇所も多く、部品間関係の複雑であるために、設計基準の判定には膨大な時間と労力が必要となる。
【０００４】
一方、設計の評価方法には以下のようなものがある。
【０００５】
（１）試作品作成による設計評価もその１つである。筐体設計での部品図面が完成した段階で、図５に示されるように試作品１１を作成して、実装部品１３を支持する薄肉のリブ１２の板厚を測定し、設計基準書と照らし合わせて、リブ１２の形状が構造強度上で安全かどうかを確認する。
【０００６】
（２）また、最近では強度解析シミュレーションによる設計評価が一般的である。例えば図６に示されるようなシステムが挙げられる。このシステムでは評価対象入力装置１により評価対象データをシステム本体２に入力する。システム本体２では、評価対象データが入力されると、形状モデル作成部３で評価対象形状データを作成し、このデータをデータファイル９に格納する。この格納されたデータが読み出されて解析モデル変換部５で解析モデルデータに変換され、このデータがデータファイル９に格納される。そして、上記データが強度解析実行部７で解析される。その結果が出力データ処理部８からリストや出力図の形で出力される。そして、最終的な判定は、設計者であるオペレータが行い、設計基準を満足していない場合は、解析モデルの変更や使用材料の変更を行うようにしている。
【０００７】
（３）また、特許文献１には、構造物の形状モデル、評価モデル、設計仕様を入力し、評価値を求め、設計変数を変更して構造改善を行なう手段を有することにより、設計者に設計改善を容易に行なえるようにした構造設計システムが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２４５０７２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の設計評価方法には以下のような問題がある。
【００１０】
上記（１）の方法では、設計者が１個１個危険と思われる箇所を手動で評価しなければならず時間と労力は低減しない。更に筐体設計期間中に実際の機器と同じ筐体を得るにはコスト的にも期間的にも難しく、試作品においては加工しやすい材料で作成されるのが一般的であり、正確な評価はできない。
【００１１】
上記（２）の方法にあっても、設計評価箇所が多い場合には解析モデルの作成や変更に多大な時間と労力を要する問題がある。
【００１２】
上記（３）の方法では、形状モデルとは別に解析モデルを入力しておく必要がある（請求項１等を参照）。また、解析モデルを作成するためには、リベットやボルト等の部品締結構造物の形状データを作成する必要がある（請求項２等を参照）。このため、解析モデルを事前に苦労して検討し作成しなければならないという問題がある。
【００１３】
このように、従来の設計評価方法では、多大な時間と労力を要し、特に判定結果に基づいてデータを容易に変更することが難しいという問題がある。
【００１４】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、使いやすさを向上させることができ、しかも信頼性に富んだ設計評価を行うことができる設計評価システム及び設計評価方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る設計評価システムは、機器の設計を評価する設計評価システムにおいて、設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成するモデル構築手段と、前記モデル構築手段により作成された前記全体モデルに基づいて筐体各部の寸法を計算し、寸法に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行う第１の処理手段と、少なくとも前記第１の処理手段によりデータ変更が行われた前記全体モデルと前記搭載部品に関するデータとに基づき、筐体各部に掛かる単位面積当たりの力を計算し、強度に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する箇所の寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行う第２の処理手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る設計評価方法は、機器の設計を評価する設計評価方法において、設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成し、前記モデル構築手段により作成された前記全体モデルに基づいて筐体各部の寸法を計算し、寸法に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行い、少なくとも前記第１の処理手段によりデータ変更が行われた前記全体モデルと前記搭載部品に関するデータとに基づき、筐体各部に掛かる単位面積当たりの力を計算し、強度に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する箇所の寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行うことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る設計評価システムの全体構成を示すブロック図である。
【００１９】
設計評価システムは、大きく分けてシステム本体１６、評価対象入力装置１５、筐体設計基準評価項目データ入力装置２０、搭載部品データ入力装置２１、強度性能設計基準データ入力装置２２、部品間組立手順データ入力装置２３、データ入力装置２４とで構成される。
【００２０】
システム本体１６は、形状モデル作成部１７と、全体モデル構築部１８と、データファイル記憶部１９と、入力データ処理部２５、構造部板厚検出部２６と、板厚強度基準評価部２７と、板厚データ変更処理部２８と、構造部強度検出部２９と、搭載機器荷重計算部３０と、負荷基準評価部３１と、負荷データ変更処理部３２と、出力データ処理部３３とで構成される。
【００２１】
評価対象入力装置１５は、オペレータが機器の設計仕様書や設計図面に基づいて、設計された機器の筐体各部及び搭載部品の部品寸法などの形状データをシステム本体１６へ入力するために使用されるものである。
【００２２】
形状モデル作成部１７は、評価対象入力装置１５を介して入力された筐体各部及び搭載部品の形状データに基づいて、それらの形状モデルをそれぞれ作成するものである。
【００２３】
全体モデル構築部１８は、形状モデル作成部１７により作成された各形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成するものである。
【００２４】
データファイル記憶部１９は、全体モデル構築部１８で作成された全体モデルを記憶するほか、入力データ処理部２５で処理された各種のデータや、板厚データ変更処理部２８で処理されたデータ、負荷データ変更処理部３２で処理されたデータなどを記憶する。
【００２５】
筐体設計基準評価項目データ入力装置２０は、オペレータが筐体設計における設計基準評価項目をまとめて入力するために使用されるものである。
【００２６】
搭載部品データ入力装置２１は、オペレータが筐体を構成する部品や実装される部品の重量や使用材料データをまとめて入力するために使用されるものである。
【００２７】
強度性能設計基準データ入力装置２２は、オペレータが筐体板厚や基準強度などの設計基準値データをまとめて入力するために使用されるものである。
【００２８】
部品間組立手順データ入力装置２３は、オペレータが部品構成や組み立て手順、部品間の結合等を示す部品間組立手順データをまとめて入力するために使用されるものである。
【００２９】
データ入力装置２４は、各種の入力装置２０〜２３で入力されるデータをシステム本体１６に入力するために使用されるものである。
【００３０】
入力データ処理部２５は、データ入力装置２４を介して入力される各種のデータ（筐体各部の板厚及び強度に関する設計基準データ、搭載部品に関する搭載部品データ、部品間組立手順データなど）を入力してデータファイル記憶部１９に格納するものである。
【００３１】
構造部板厚検出部２６は、データファイル記憶部１９に記憶されている全体モデルに基づき、筐体各部の板厚を計算するものである。
【００３２】
板厚強度基準評価部２７は、データファイル記憶部１９に記憶されている筐体各部の板厚に関する設計基準データに基づき、構造部板厚検出部２６により計算された筐体各部の板厚が設計基準を満たすか否かを評価するものである。
【００３３】
板厚データ変更処理部２８は、板厚強度基準評価部２７により設計基準を満たさないと評価された箇所が存在する場合、該当する板厚及びそれに伴う形状のデータ変更を前記全体モデルに対して行うものである。
【００３４】
構造部強度検出部２９は、データファイル記憶部１９に記憶されている全体モデル、搭載部品データ、部品間組立手順データなどに基づき、筐体各部に掛かる力を計算するものである。
【００３５】
搭載機器荷重計算部３０は、構造部強度検出部２９により計算された結果と、板厚データ変更処理部２８により変更された全体モデルに示される筐体各部の形状とに基づき、筐体各部に掛かる単位面積当たりの力を計算するものである。
【００３６】
負荷基準評価部３１は、上記強度に関する設計基準データに基づき、搭載機器荷重計算部３０により計算された単位面積当たりの力が設計基準を満たすか否かを評価するものである。
【００３７】
負荷データ変更処理部３２は、負荷基準評価部３１により設計基準を満たさないと評価された箇所が存在する場合、該当する板厚及びそれに伴う形状のデータ変更を全体モデルに対して行うものである。
【００３８】
出力データ処理部３３は、負荷データ変更処理部３２によりデータ変更の行われた全体モデルに関する出力用データ３４（リスト、出力図など）を作成して出力するものである。
【００３９】
図２は、出力データ処理部３３から出力される出力用データ３４のリストの例を示す図である。
【００４０】
出力用データ３４のリストには、「部品名」、「部位」、「座標」、「板厚」、「負荷」、「強度」、「変更」といった項目が備えられている。
【００４１】
ここで、「部品名」は、筐体を構成する部品や搭載部品の名前である。「部位」は、各部品における負荷や強度の検出対象となった箇所に相当する。「座標」は、上記部位を特定するための位置座標である。「板厚」は、上記部位における板厚（データ変更前の板厚）である。「負荷」は、上記部位に掛かる負荷（データ変更前の負荷）である。「強度」は、上記負荷と比較して評価するための設計基準に相当する。「変更」は、上記板厚のデータ変更前とデータ変更後とを併せて示す変更履歴に相当する。
【００４２】
次に、設計評価システムの動作を図３及び図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４３】
まず、オペレータが機器の設計仕様書や設計図面に基づいて部品寸法などの形状データを評価対象入力装置１５を介してシステム本体１６へ入力する。システム本体１６側では、図３に示されるように、入力された形状データに基づいて形状モデル作成部１７が形状モデルを作成し（ステップＳ１）、このデータを全体モデル構築部１８へ入力する。全体モデル構築部１８は、入力された各モデルを組み合わせて全体モデル（モデルデータ）を作成し（ステップＳ２）、それをデータファイル記憶部１９に格納する。
【００４４】
一方、オペレータが筐体設計で考えられる設計基準評価項目をまとめ、そのデータを筐体設計基準評価項目データ入力装置２０に入力すると、入力されたデータはデータ入力装置２４を介してシステム本体１６に送られる。また、オペレータが筐体を構成する部品や実装される部品の重量や使用材料データをまとめ、搭載部品データ入力装置２１に入力すると、入力されたデータはデータ入力装置２４を介してシステム本体１６に送られる（ステップＳ３）。
【００４５】
同様に、オペレータが筐体板厚や基準強度などの設計基準値データをまとめ、強度性能設計基準データ入力装置２２に入力すると、入力されたデータはデータ入力装置２４を介してシステム本体１６に送られる（ステップＳ４）。
【００４６】
同様に、オペレータが部品構成や組み立て手順、部品間の結合等を示す部品間組立手順データをまとめ、部品間組立手順データ入力装置２３に入力すると、入力されたデータはデータ入力装置２４を介してシステム本体１６に送られる（ステップＳ５）。
【００４７】
これらのデータは、入力データ処理部２５を通して、データファイル記憶部１９に格納される。
【００４８】
ここで実行命令を与えると、データファイル記憶部１９から順次、筐体部品の形状データが読み込まれて、面や稜線などの幾何学的データから垂直断面形状が求められる（ステップＳ６）。そして、断面形状から板厚が求められる（ステップＳ７）。このステップＳ６とステップＳ７の処理は構造部板厚検出部２６で行われる。
【００４９】
次に、断面形状作成位置や使用材料の種類から板厚の設計基準値が読み出されて（ステップＳ８）、この設計基準値と構造部板厚検出部２６で求められた板厚との比較、及び設計基準をみたすか否かの判定が板厚強度基準評価部２７で行われる（ステップＳ９）。
【００５０】
ステップＳ９において、設計基準を満たさないと判断された場合、板厚データ変更処理部２８で形状モデルの板厚とその変更に伴う形状寸法を変更し（ステップＳ１０）、他の部位についてステップＳ６からの処理を繰り返す。
【００５１】
一方、ステップＳ９において、設計基準を満たすと判断された場合、他の筐体部品についてステップＳ６からの処理を繰り返す。なお、板厚データ変更処理部２８で求められた板厚データは、データファイル記憶部１９に保存される。
【００５２】
次に、図４に示されるように、データファイル記憶部１９から順次、搭載部品及び筐体部品の重量や組立手順や部品間関係から筐体部品に掛かる負荷が求められる（ステップＳ１２）。その際、上記全体モデルに示される断面形状と板厚と使用材料とから筐体各部の強度も計算する。すなわち、搭載部品の重さやボルトなどの締め付けによる力（荷重、負荷）が筐体に掛かった時、その部材にそのくらいの力が掛かっているのかが計算される。このステップＳ１２の処理は構造部強度検出部２９で行われる。
【００５３】
そして、筐体部品の断面形状と板厚と負荷から応力や変位が求められる（ステップＳ１３）。ここでは、例えばステップＳ１２で得られた力を部材の面積で割って単位面積当たりの力を計算するような処理が行われる。このステップＳ１３の処理は搭載機器荷重計算部３０で行われる。
【００５４】
断面形状作成位置や使用材料から応力や変位などの強度に対する設計基準値が読み出されて（ステップＳ１４）、この設計基準値と搭載機器荷重計算部３０で求められた強度や変位との比較（ステップＳ１５）が負荷基準評価部３１で行われる。
【００５５】
ステップＳ１５において、設計基準を満たさないと判断された場合、負荷データ変更処理部３２で形状モデルの板厚とその変更に伴う形状寸法を変更し（ステップＳ１６）、他の部位についてステップＳ１２からの処理を繰り返す。
【００５６】
一方、ステップＳ１５において、設計基準を満たすと判断された場合、他の筐体部品についてステップＳ１２からの処理を繰り返す。上記の一連の処理が終了した時点で、データファイル記憶部１９に格納されているデータに基づいて出力データ処理部３３で出力図が作画される（ステップＳ１８）。出力図は図２に示したようなリストに相当する。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、信頼性に富んだ設計基準の判定が実施でき、オペレータの労力の軽減が可能となるばかりか、それに必要とされる作業時間も短縮でき、機器の筐体設計の能率向上に寄与できる。
【００５８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、使いやすさを向上させることができ、しかも信頼性に富んだ設計評価を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る設計評価システムの全体構成を示すブロック図。
【図２】出力データ処理部から出力される出力用データのリストの例を示す図。
【図３】設計評価システムの動作を示すフローチャート（前半部）。
【図４】設計評価システムの動作を示すフローチャート（後半部）。
【図５】従来の試作品作成による設計評価方法を説明するための図。
【図６】従来の解析シミュレーションによる設計評価方法を説明するための図。
【符号の説明】１５…評価対象入力装置、１６…システム本体、１７…形状モデル作成部、１８…全体モデル構築部、１９…データファイル記憶部、２０…筐体設計基準評価項目データ入力装置、２１…搭載部品データ入力装置、２２…強度性能設計基準データ入力装置、２３…部品間組立手順データ入力装置、２４…データ入力装置、２５…入力データ処理部、２６…構造部板厚検出部、２７…板厚強度基準評価部、２８…板厚データ変更処理部、２９…構造部強度検出部、３０…搭載機器荷重計算部、３１…負荷基準評価部、３２…負荷データ変更処理部、３３…出力データ処理部、３４…出力用データ（リスト、出力図）。
【図１】
2004213107.tif 000003
【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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