(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析装置のコンピュータが、
少なくとも２つ以上部材をネジにより締結したネジ締結部を３次元モデルから抽出するネジ締結部抽出ステップと、
前記ネジ締結部に配置しているネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各円弧面を、円弧面を近似する多角形の多角面体に変更する形状変更ステップと、
前記多角面体に変更したネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各エッジ面に沿った多面体メッシュの割付けによりメッシュ状の解析単位に分割した解析モデルを生成するメッシュ生成ステップと、
前記メッシュ分割したネジとネジ穴の接触部分の摩擦を無限大に設定して固着状態とする接触定義ステップと、
を実行することを特徴とするネジ締結部解析モデル作成方法。
【請求項２】
請求項１記載のネジ締結部解析モデル作成方法に於いて、前記形状変更ステップは、前記解析装置のコンピュータが前記ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の円弧面を、６角形又は８角形の多角面体に変更することを特徴とするネジ締結部解析モデル作成方法。
【請求項３】
請求項１記載のネジ締結部解析モデル作成方法に於いて、前記メッシュ生成ステップは、前記解析装置のコンピュータが形状変更後の多角面体のネジ外形形状、ネジ貫通穴及びネジ穴の穴形状の各々に割付けるメッシュ集合で構成された単位寸法のメッシュデータを予め準備し、前記ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の寸法に適合するように前記メッシュデータのスケール変更してメッシュ集合を割付けることを特徴とするネジ締結部解析モデル作成方法。
【請求項４】
解析装置のコンピュータに、
少なくとも２つ以上部材をネジにより締結したネジ締結部を３次元モデルから抽出するネジ締結部抽出ステップと、
前記ネジ締結部に配置してるネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各円弧面を、円弧面を近似する多角形の多角面体に変更する形状変更ステップと、
前記多角面体に変更したネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各エッジ面に沿った多面体メッシュの割付けによりメッシュ状の解析単位に分割した解析モデルを生成するメッシュ生成ステップと、
前記メッシュ分割したネジとネジ穴の接触部分の摩擦を無限大に設定して固着状態とする接触定義ステップと、
を実行させることを特徴とするネジ締結部解析モデル作成プログラム。
【請求項５】
少なくとも２つ以上部材をネジにより締結したネジ締結部を３次元モデルから抽出するネジ締結部抽出部と、
前記ネジ締結部に配置してるネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各円弧面を、円弧面を近似する多角形の多角面体に変更する形状変更部と、
前記多角面体に変更したネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各エッジ面に沿った多面体メッシュの割付けによりメッシュ状の解析単位に分割した解析モデルを生成するメッシュ生成部と、
前記メッシュ分割したネジとネジ穴の接触部分の摩擦を無限大に設定して固着状態とする接触定義部と、
を備えたことを特徴とするネジ締結部解析モデル作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネジ締結部を持つ機器の３次元モデルをメッシュ切りして解析モデルを作成するネジ締結部解析モデル作成方法、プログラム及び装置に関し、特に、ネジとネジ穴のメッシュが正確に嵌合する解析モデルを生成するネジ締結部解析モデル作成方法、プログラム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブなどの情報処理機器にあっては、媒体の高密度化、装置の耐衝撃向上に伴い、ネジにより締結された部材間の温度変化によるズレ解析、摩擦を考慮した衝撃による部材間のズレ解析により、事前に検証しておくことが重要になっている。【０００３】
例えば機器の使用環境を考慮した温度サイクル試験として常温２０℃と高温７０℃の間で環境温度をサイクル変化させる試験を行う場合があり、このような温度サイクル試験を行うと、温度に対し熱膨張条件の異なる２つの部材を固定しているネジ締結部では、温度の変化による熱膨張の度合いの相違に起因してネジ締結力が適切でない場合には、部材間のズレが瞬間的に発生する問題があり、ズレ解析による事前の検証が必要となる。【０００４】
このようなネジ締結された部材間のズレ解析に際しては、ＣＡＤで作成されたネジ締結部をもつ機器の３次元モデルを対象にメッシュ切りを行ってメッシュ分割された解析モデルを作成する必要がある。
【特許文献１】特開２００１−２６５８３６号公報
【特許文献２】特開平９−２４５０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のメッシュ切りにあっては、三角形又は不等辺四角形を使用してネジ外形となる外周円弧面のメッシュ切り、及びネジ穴となる内周円弧面のメッシュ切りを行っているが、三角形や不等辺四角形のエッジは直線であるのに対し、ネジやネジ穴のエッジは円弧となっているため、メッシュサイズを小さくして精度を高めても、メッシュ切りしたネジ外周の円弧エッジおよびネジ穴内周の円弧エッジは複数のメッシュが円弧に沿って並んだ多角形のメッシュエッジとなり、ネジとネジ穴の嵌合部分に、ネジとネジ穴のメッシュが重なり合う部分や隙間が発生し、ネジをネジ穴に固着することができない問題がある。【０００６】
図２４は解析対象とする機器の３次元モデルの分解図であり、ベース１００は周囲の上端部にネジ穴１０２を設けており、ベース１００にカバー１０４を載せてネジ１０６で締結固定する構造を持つ。【０００７】
図２５は図２４のベース１００の一部を取り出しており、ネジ穴１０２には間にカバー１０４を介してネジ１０６が締結される。このネジ穴１０２を設けたベース１００を三角形メッシュを使用してメッシュ切り（メッシュ生成）すると、図２６のようになる。【０００８】
図２６（Ａ）はメッシュ切りしたベース１００であり、そのネジ穴１０２−１の部分を拡大すると図２６（Ｂ）のようになり、また平面から見ると図２６（Ｃ）のようになる。ここでメッシュ切りする前のネジ穴１０２のエッジは図２５のように円弧であり、図２６のように三角形メッシュを使用してメッシュ切りすると、円弧エッジに沿って三角形のメッシュを生成することから、多角形エッジのネジ穴１０２−１となる。【０００９】
図２７（Ａ）−（Ｃ）は図２６（Ａ）−（Ｃ）のメッシュ切りした後のベース１００のエッジはそのままでメッシュを消去して示しており、ネジ穴１０２−１はメッシュ切りにより多角形の円筒穴となり、その途中にエッジの飛び出しがある。【００１０】
図２８（Ａ）（Ｂ）は三角形メッシュを使用してメッシュ切りしたネジ１０６−１であり、円筒面に沿って三角形にメッシュを生成するため、多角形エッジをもつ不均一な角柱形状となり、平面に対しエッジが飛び出したり窪んだりしている。【００１１】
図２９（Ａ）（Ｂ）は図２８（Ａ）（Ｂ）のメッシュ切りした後のネジ１０６−１のエッジはそのままでメッシュを消去して示しており、メッシュ切りによりエッジ面に凹凸をもった角柱形状となっている。なお、図２９（Ｃ）は透視状態で示す。【００１２】
このようなネジ締結部のメッシュ切りによりネジとネジ穴の嵌合部分に重なり合う部分や隙間が発生して正確に嵌合できない問題を解消するため、図３０（Ａ）のネジ１０６によりカバー１０４をベース１００のネジ穴１０２に締結したネジ締結部につき、図３０（Ｂ）のようにネジ１０６を省略し、ネジ穴１０２をもつベース１００の下面を固定し、カバー１０４上面のネジ１０６との接触部１０８をネジ軸力１１０で押下し、この状態で温度変化に対する部材間のズレを解析している。【００１３】
しかし、ズレ解析を必要とする機器のネジ締結部は複数あり、しかも、図３１のように、ベース１００のネジ穴１０２−１，１０２−２の配置位置１１２−１，１１２−２の高さＨ１，Ｈ２が異なることで段差をもつ場合があり、ネジ締結部に段差があると、熱膨張と熱収縮に対するベース１００側の変位は段差に応じて異なり、単にカバー１０４上面のネジとの接触部１０８−１，１０８−２をネジ軸力１１０−１，１１０−２で押下しただけの固定方法では段差に起因した熱膨張と熱収縮が考慮されず、厳密なズレ解析には至っていない。【００１４】
本発明は、ネジ締結部におけるネジとネジ穴の嵌合にエッジの重なりや隙間を生ずることのないメッシュ切りを簡単且つ容易に実現して部材間のズレ解析が厳密にできるネジ締結部解析方法、プログラム及び装置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】
【００１５】
本発明はネジ締結部解析モデル作成方法を提供する。本発明のネジ締結部解析モデル作成方法は、
少なくとも２つ以上部材をネジにより締結したネジ締結部を３次元モデルから抽出するネジ締結部抽出ステップと、
ネジ締結部に配置してるネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各円弧面を、円弧面を近似する多角形の多角面体に変更する形状変更ステップと、
多角面体に変更したネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各エッジ面に沿った多面体メッシュの割付けによりメッシュ状の解析単位に分割した解析モデルを生成するメッシュ生成ステップと、
メッシュ分割したネジとネジ穴の接触部分の摩擦を無限大に設定して固着状態とする接触定義ステップと、
を実行させることを特徴とする。【００１６】
ここで、形状変更ステップは、ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の円弧面を、６角形又は８角形の多角面体に変更する。【００１７】
形状変更ステップは、前記ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の形状属性が一致している否か検証し、不一致の場合は形状属性を一致させた後に形状変更する。【００１８】
形状変更ステップは、ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の形状属性として、ネジの外径とネジ穴の穴径が一致いるか否か、ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴のエッジ形状の始点と終点が一致しているか否か検証し、不一致の場合は一致させた後に形状変更する。【００１９】
メッシュ生成ステップは、形状変更後の多角面体のネジ外形形状、ネジ貫通穴及びネジ穴の穴形状の各々に割付けるメッシュ集合で構成された単位寸法のメッシュデータを予め準備し、ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の寸法に適合するようにメッシュデータのスケール変更してメッシュ集合を割付ける。【００２０】
単位寸法のメッシュデータは、メッシュ集合の要素数を示す要素データ、各要素の結合頂点の総数を示す節点データ、要素の材質を示す材料データ及び接触する要素を定義する接触データで構成される。【００２１】
３次元モデルの一方の部材は、機器の収納ケースであり、他方の部材は収納ケースにネジ締結により固定されるカバーである。【００２２】
本発明は、解析装置のコンピュータで実行されるネジ締結部解析モデル作成プログラムを提供する。本発明のネジ締結部解析モデル作成プログラムは、解析装置のコンピュータに、
少なくとも２つ以上部材をネジにより締結したネジ締結部を３次元モデルから抽出するネジ締結部抽出ステップと、
ネジ締結部に配置してるネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の円弧面を、円弧面を近似する多角形の多角面体に変更する形状変更ステップと、
多角面体に変更したネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各エッジ面に沿った多面体メッシュの割付けによりメッシュ状の解析単位に分割した解析モデルを生成するメッシュ生成ステップと、
メッシュ分割したネジとネジ穴の接触部分の摩擦を無限大に設定して固着状態とする接触定義ステップと、
を実行させることを特徴とする。【００２３】
本発明は、ネジ締結部解析モデル作成装置を提供する。本発明のネジ締結部解析モデル作成装置は、
少なくとも２つ以上部材をネジにより締結したネジ締結部を３次元モデルから抽出するネジ締結部抽出部と、
ネジ締結部に配置してるネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の円弧面を、円弧面を近似する多角形の多角面体に変更する形状変更部と、
多角面体に変更したネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各エッジ面に沿った多面体メッシュの割付けによりメッシュ状の解析単位に分割した解析モデルを生成するメッシュ生成部と、
メッシュ分割したネジとネジ穴の接触部分の摩擦を無限大に設定して固着状態とする接触定義部と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、メッシュ生成する前に三次元モデルにおけるネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の円孤エッジを、多角形の線分エッジに変更しておくことにより、線分に沿って三角形や不等辺四角形のメッシュが割付けられるため、メッシュ生成後のネジ形状、カバーのネジ貫通穴及びベースのネジ穴の間で重なりや隙間を生ずることなく正確に嵌合することができる。【００２５】
このため三次元モデルにおける部材間のネジ締結部のメッシュが正確に嵌合した解析モデルを作成できることで、摩擦を考慮した温度変化による部材間のズレ解析、摩擦を考慮した衝撃による部材間ズレ解析など、厳密な解析が行えるようになり、製品の品質向上に寄与できる。【００２６】
またネジ形状、ネジ貫通穴とネジ穴の穴形状について、各形状を実現するメッシュ集合で構成された単位寸法のメッシュデータをライブラリ化しておくことで、メッシュ生成の際にはライブラリ化されたメッシュデータを適用モデルの寸法に合うようにスケール変更するだけでメッシュ生成を簡単且つ高速に実現でき、３次元モデルから解析モデルの生成に例えば５０時間程度掛かっていたものを、本発明により約半分の２５時間程度に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるネジ締結部解析モデル作成装置の機能構成のブロック図
【図２】図１のライブラリファイルに格納されたメッシュデータの説明図
【図３】図１の装置を実現するコンピュータのハードウェア環境のブロック図
【図４】３次元モデルのネジ締結部円弧を八角形に変更する本発明のよる形状変更処理の説明図
【図５】図４のネジを取り出して示した説明図
【図６】図４のカバーを取り出して示した説明図
【図７】図４のベースを取り出して示した説明図
【図８】本発明の処理対象となるベースにカバーをネジ締結する機器の３次元モデルの説明図
【図９】図８のベースを形状変更した形状変更モデルの説明図
【図１０】図８のカバーとネジを形状変更した形状変更モデルの説明図
【図１１】メッシュ生成の対象とする形状変更モデルの一部の説明図
【図１２】図１１のベースの形状変更モデルを対象に三角形メッシュを使用してメッシュ生成した解析モデルの説明図
【図１３】図１２のベース解析モデルからメッシュを消去してエッジ形状を示した説明図
【図１４】図１１のネジの形状変更モデルを対象に三角形メッシュを使用してメッシュ生成した解析モデルの説明図
【図１５】図１２のネジ解析モデルからメッシュを消去してエッジ形状を示した説明図
【図１６】図１１のネジの形状変更モデルを対象に不等辺四角形メッシュを使用してメッシュ生成した解析モデルの説明図
【図１７】図１６のネジ解析モデルからメッシュを消去してエッジ形状を示した説明図
【図１８】３次元モデルのネジ締結部円弧を六角形に変更する本発明のよる形状変更処理の説明図
【図１９】図１８のネジを取り出して示した説明図
【図２０】図１８のカバーを取り出して示した説明図
【図２１】図１８のベースを取り出して示した説明図
【図２２】本発明によるネジ締結部形状変更処理のフローチャート
【図２３】本発明による解析モデル生成処理のフローチャート
【図２４】従来のネジ締結部のズレ解析に使用する３次元モデルの説明図
【図２５】メッシュ切りの対象とする図１のベースを取り出して示した説明図
【図２６】図２５のベースをメッシュ切りした解析モデルの説明図
【図２７】図２６のメッシュを消去してエッジ形状を示した説明図
【図２８】図２５のネジをメッシュ切りした解析モデルの説明図
【図２９】図２８のメッシュを消去してエッジ形状を示した説明図
【図３０】メッシュ切りをせずに部材間のズレ解析に使用する解析モデルの説明図
【図３１】ネジ締結部に段差を持つ解析モデルの説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は本発明によるネジ締結部解析モデル作成装置の機能構成のブロック図である。図１において、本発明によるネジ締結部解析モデル作成装置１０に対しては３次元モデル格納ファイル１４が設けられており、３次元モデル格納ファイル１４にはＣＡＤシステム１２を使用した設計作業で作成された解析対象機器の３次元モデルが格納されている。【００２９】
またネジ締結部解析モデル作成装置１０の出力側には解析モデル格納ファイル１６が設けられており、作成されたネジ締結部解析用の解析モデルを格納し、これを使用して解析装置１８で、ネジにより締結された部材間の温度変化によるズレ解析や摩擦を考慮した衝撃などによる部材間のズレ解析を行うようにしている。【００３０】
ネジ締結部解析モデル作成装置１０には、ネジ締結部抽出部２０、形状変更部２２及びメッシュ生成部２４が設けられ、形状変更部２２に対してはメッシュデータライブラリ２６が接続されている。【００３１】
ネジ締結部抽出部２０は３次元モデル格納ファイル１４より、処理対象とするベースとカバーなどの２つ以上部材をネジにより締結した３次元モデルを読み込み、この３次元モデルをディスプレイ上に表示した状態で、ユーザ操作に基づくネジ締結部の抽出処理指定を受けてネジ抽出部を自動的に抽出する。【００３２】
形状変更部２２は、ネジ締結部抽出部２０で抽出された３次元モデルの１または複数のネジ締結部を対象に、ネジ締結部に配置しているネジ、カバーのネジ貫通穴及びベースのネジ穴のそれぞれの円弧面を、円弧面に近似する多角形の多面体の形状に変更する。形状変更部２２で変更する多面体の形状としては、六角形または八角形の多面体に変更することが望ましい。【００３３】
ここで、六角形または八角形以外に、例えば四角形もしくは三角形、あるいは十角形、十二角形としてもよいが、画数が少ない場合には円筒体との相違が大きすぎることから不適切であり、一方、画数を増やすと多角形を構成する一つ一つの直線線分が短くなって、次に行うメッシュ切りの際のメッシュサイズが不必要に小さくなって処理負担が大きくなることから、画数を増やすメリットは少ない。したがって、本実施形態としては、六角形または八角形の多角面体に変更することが望ましい。もちろん必要に応じて、これ以外の多角面体に変更することを妨げるものではない。【００３４】
また形状変更部２２にあっては、形状変更に先立ち、処理対象とする３次元モデルにおけるネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の形状属性が一致しているか否かを検証し、不一致の場合には形状属性を一致させた後に形状変更を行う。このネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の形状属性の検証としては、
（１）ネジの外径とネジ穴の穴径が一致しているか否かの検証。
（２）ネジ穴の穴、ネジ貫通穴及びネジ穴のエッジ形状の始点と終点が一致しているか否かの検証、
を行う。【００３５】
メッシュ生成部２４は形状変更部２２で変更された六角形または八角形の多角面体を持つネジ外径形状、ネジ貫通穴及びネジ穴の穴形状の各々に対し、三角形メッシュあるいは不等辺四角形メッシュを使用したメッシュの割付けによりメッシュ状の解析単位に分割するメッシュ切り（メッシュ生成）を行う。
ここで、メッシュ生成部２４で使用する三角形メッシュ及び不等辺四角形メッシュは共に立体であり、三角形メッシュの場合には各面が三角形状を持った四面体で構成され、不等辺四角形メッシュについては各辺が不等辺四角形で構成された六面体で構成されている。【００３６】
このような三角形メッシュまたは不等辺四角形メッシュを用いたメッシュ生成にあっては、形状変更部２２によりネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の変更面が六角形または八角形の多角面体に変更されていることでフラットなエッジ面となっている。このため、フラットなエッジ面に沿って三角形メッシュあるいは不等辺四角形メッシュを並べるように割り付けることでメッシュ生成を行っているため、四角形または八角形の多角面体によるエッジ面を持つネジの外径形状を超えてメッシュが飛び出したり窪んだりすることはない。【００３７】
同様にネジ貫通穴及びネジ穴の穴形状についても、六角形または八角形の多角面体によるフラットなエッジ内面に対し、三角形メッシュまたは不等辺四角形メッシュを割り付けて並べることで、エッジ内面を超えてエッジが飛び出したり、逆にエッジが窪んだりするようなことはなく、ネジ外径及びネジ貫通穴とネジ穴の穴内面のエッジ面に正しく整列してメッシュを生成することができる。【００３８】
またメッシュ生成部２４にあっては、形状変更後のネジ外径形状、ネジ貫通穴及びネジ穴の穴形状の各々に割り付けるメッシュとして、複数のメッシュ集合で構成された単位寸法のメッシュデータを予め準備して、これをメッシュデータライブラリ２６に保存している。そして、実際に形状変更が済んだモデルに適用してメッシュ生成をする際には、対象モデルの寸法に適合するようにメッシュデータライブラリ２６の単位寸法を持つメッシュデータをスケール変更して割り付けることで、ネジ単位、ネジ貫通穴単位及びネジ穴単位にメッシュ生成を自動的に行うことができる。【００３９】
特にネジについては、独立した１つの部品モデルとして使用できることから、メッシュデータライブラリ２６に単位寸法のネジを構築するメッシュ集合で構成されたメッシュデータを予め作成して保存するライブラリ化を図っておくことで、形状変更後のネジにつき、その寸法サイズに適合したスケール変更によるメッシュデータの適用で高速且つ正確にネジのメッシュ生成を実行することができる。【００４０】
もちろん、ネジ貫通穴やネジ穴についても、穴部分を含む所定の領域につき１つの部品モデルとして切り出し、メッシュ集合で構成された単位寸法のメッシュデータとして予めメッシュデータライブラリ２６に保存しておくことで、実際の適用に際してはネジ貫通穴及びネジ穴の寸法に適合するように穴形状のメッシュデータのスケールを変更してメッシュ生成することができる。【００４１】
ここで本発明のネジ締結部解析モデル作成装置１０における解析モデルの生成は、ネジ、ネジ貫通穴を持つカバー、ネジ穴を設けたベースのそれぞれの３次元モデルの分解状態で、形状変更部２２による形状変更、メッシュ生成部２４によるメッシュ生成を行った後に、ベースにカバーを位置合せしてネジを挿入する組立を行って解析モデルを作成してもよいし、最初からネジによるベースに対するカバーの締結状態となる嵌合状態について形状変更及びメッシュ生成を行うこともできる。【００４２】
ネジ、カバー、ベースの分解状態で形状変更及びメッシュ生成を行った場合には、ネジ挿入時にネジの接触面とネジ穴の接触面の摩擦係数を０として挿入し、挿入後に摩擦係数を無限大とすることで締結させる。【００４３】
一方、組立状態のモデルについて形状変更及びメッシュ生成により解析モデルを作成した場合には、作成後にネジとネジ穴の摩擦を無限大とすることで固着することができる。いずれの場合についても、ベースを固定してカバーをネジにより固着するネジ軸力については、ネジとネジ穴の摩擦を無限大とした段階で開放する。【００４４】
図２は図１のメッシュデータライブラリ２６に格納されるメッシュデータの説明図であり、処理対象としたネジ締結部を管理するネジカウンタのカウンタ値９２、節点データ９４、要素データ９５、材料データ９６及び接触データ９８で構成される。【００４５】
節点データ９４は、例えば形状変更されたネジを生成する三角形メッシュまたは四角形メッシュの結合頂点の総数を格納している。要素データ９５は、例えば形状変化したネジを生成するのに必要なメッシュの数である。材料データ９６はネジの材質である。更に接触データ９８は、ネジの場合にはネジ穴と接触するメッシュを定義したデータである。【００４６】
このようなメッシュデータ９０を、ネジ用、ネジ貫通穴用及びネジ穴のそれぞれにつき単位寸法として作成しておき、実際のメッシュ生成となるネジ、ネジ貫通穴、ネジにつき、縦、横、高さに適合したスケールに倍率変更してメッシュ生成を自動的に行うことができる。
図３は図１のネジ締結部解析モデル作成装置１０を実現するコンピュータのハードウェア環境のブロック図である。【００４７】
図３のコンピュータにおいて、ＣＰＵ２８のバス３０には、ＲＡＭ３２、ＲＯＭ３４、ハードディスクドライブ３６、キーボード４０，マウス４２，ディスプレイ４４を接続したデバイスインタフェース３８、更にインターネットやＬＡＮなどの外部と通信接続するネットワークアダプタ４６を設けている。【００４８】
ハードディスクドライブ３６には本発明のネジ締結部解析モデル作成処理を実行するアプリケーションプログラムが格納されており、コンピュータを起動してＯＳが展開した状態で、ハードディスクドライブ３６から本発明によるネジ締結部解析モデル作成用のアプリケーションプログラムを呼び出してＲＡＭ３２上に展開し、ＣＰＵ２８により実行する。【００４９】
また図１のＣＡＤシステム１２及び解析装置１８についても、図３と同じコンピュータのハードウェア環境が使用され、ハードウェアとしては同じコンピュータであれば、ハードディスクドライブ３６にＣＡＤシステム用のアプリケーションプログラム及び解析装置１８用のアプリケーションプログラムを格納して、ＲＡＭ３２に読み出してＣＰＵ２８により実行することで、本発明のネジ締結部解析モデル作成に必要なＣＡＤシステム１２による３次元モデルの設計及び、作成した解析モデルを使用した解析装置１８による部材間のずれ解析を行うことができる。【００５０】
図４は３次元モデルのネジ締結部における円弧を八角形に変更する本発明による形状変更処理の説明図である。図４（Ａ）は処理対象とする３次元モデル４８のネジ締結部を取り出しており、ベース５０にはネジ穴５８が設けられ、ベース５０の上部にはネジ貫通穴５６を備えたカバー５２が配置され、ネジ貫通穴５６を介してネジ穴５８にネジ５４が挿入されて嵌合されている。【００５１】
この３次元モデル４８のネジ締結部につき、図１の形状変更部２２により形状変更処理を実行し、図４（Ｂ）に示す形状変更モデル６０を生成する。形状変更モデル６０において、ベース５０のネジ穴５８は八角ネジ穴７２となる。またネジ５４における頭部及びネジ本体となる軸部はそれぞれ八角形に形状変更され、更にカバー５２のネジ貫通穴５６も八角ネジ貫通穴７０に変更される。【００５２】
図５は図４のネジ５４を取り出して形状変更前と変更後を示している。図５（Ａ）は形状変更前であり、ネジ５４は円筒状の頭部６２と軸部６４で構成されている。このネジ５４につき形状変更を行うと、図５（Ｂ）のように頭部６２は八角頭部６６に変更され、軸部６４は八角軸部６８に変更される。【００５３】
図６は図４の変更前と変更後のカバー５２の平面図である。図６（Ａ）の変更前のカバー５２には丸いネジ貫通穴５６が形成されているが、これが形状変更により図６（Ｂ）のように八角ネジ貫通穴７０に変更される。【００５４】
図７は図４のベース５０の変更前と変更後であり、図７（Ａ）の変更前のベース５０のネジ穴５８は円筒穴であるが、図７（Ｂ）の形状変更後のネジ穴５８は八角ネジ穴７２に変更されている。【００５５】
図８は本発明の処理対象となるベースにカバーをネジ締結する機器例えばハードディスクドライブの３次元モデルの説明図である。図８（Ａ）はベース５０の３次元モデルであり、上方に開口したベース５０の周囲上端部の６箇所にネジ穴５８−１〜５８−６を設けている。またベース５０の内部にはヨーク７４が配置され、ヨーク７４の上部の３箇所にネジ穴５８−１１〜５８−１３を設けている。【００５６】
図８（Ｂ）はベース５０に装着されるカバー５２であり、ベース５０側のネジ穴５８−１〜５８−６に対応してネジ貫通穴５６−１〜５６−６を形成し、またヨーク７４のネジ穴５８−１１〜５８−１３に対応してネジ貫通穴５６−１１〜５６−１３を形成している。更に図８（Ｃ）はベース５０とカバー５２の締結に使用するネジ５４であり、頭部６２とネジ切りが行われる軸部６４で構成されている。【００５７】
図９は図７のベース５０を形状変更した形状変更モデルの説明図である。図９（Ａ）のベース５０の形状変更モデルにあっては、ベース５０の周囲上端に形成した６箇所のネジ穴は八角ネジ穴７２−１〜７２−６に形状変更され、またヨーク７４の３つのネジ穴も八角ネジ穴７２−１１〜７２−１３に形状変更されている。【００５８】
図９（Ｂ）はヨーク７４の部分を拡大して示しており、ベース５０には八角ネジ穴７２−１が形成され、ヨーク７４には八角ネジ穴７２−１１〜７２−１３が形成されている。
図１０は図８のカバー５２とネジ５４を形状変更した形状変更モデルの説明図である。【００５９】
図１０（Ａ）はカバー５２の形状変更モデルであり、周囲６箇所に設けた６つのネジ貫通穴は、八角ネジ貫通穴は八角ネジ貫通穴７０−１〜７０−６に形状変更され、このうち図示しない八角ネジ貫通穴７０−１については、形状変更したネジ５４を装着している。また、ヨーク７４に対応した３つのネジ穴も八角ネジ貫通穴７０−１１〜７０−１３に形状変更されている。【００６０】
図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のカバー５２のネジ５４の装着部分を拡大しており、ヨーク用の３つの八角ネジ貫通穴７０−１１〜７０−１３が八角形の貫通穴形状を持っていることが分かる。更に図１０（Ｃ）は形状変更したネジ５４であり、八角頭部６６と八角軸部６８で構成されている。【００６１】
図１１は本発明によるメッシュ生成の対象とする形状変更モデルの一部を取り出した説明図である。図１１にあっては、ベース５０のコーナー部分に設けたネジ穴が八角ネジ穴７２に形状変更されており、これにカバーのネジ貫通穴（図示せず）を介して嵌合するネジ５４が示され、ネジ５４は形状変更により八角頭部６６と八角軸部６８で構成されている。【００６２】
図１２は図１１のベースの形状変更モデルを対象に、三角形メッシュを使用してメッシュ生成した解析モデルの説明図である。図１２（Ａ）は三角メッシュ７８を使用してメッシュ生成したベース５０であり、ベース５０の上端コーナー部の八角ネジ穴７２のメッシュ生成部分は図１２（Ｂ）に拡大して示すようになり、また平面から見ると図１２（Ｃ）のようになる。【００６３】
この八角ネジ穴７２に対する三角形メッシュ７８の割付けによるメッシュ生成は、８角ネジ穴７２の内周エッジ面が平面から見て正八角形を構成する直線線分を連結したエッジ形状であり、各エッジ線分が直線であることから、このエッジ線分に沿って三角メッシュのエッジ面を完全に一致させる割付けができる。【００６４】
このため、メッシュ生成した八角ネジ穴７２にあっては、八角ネジ穴７２の内周エッジ面から三角メッシュが飛び出したり、メッシュ面から内側に窪んだりするような凹凸は発生せず、八角ネジ穴７２のエッジ面に沿った正確なメッシュ生成が実現できる。【００６５】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、図１２（Ａ）〜（Ｃ）のベース解析モデルに示しているメッシュを消去してエッジ形状のみを示した説明図である。このように、生成したメッシュにつきメッシュを消してエッジ形状だけを残してみると、ベース５０の八角ネジ穴７２はメッシュ生成前と全く同じ生成メッシュのエッジによる一致した形状を形成することができている。【００６６】
図１４は図１１のネジ５４の形状変更モデルを対象に三角形メッシュを使用してメッシュ生成した解析モデルの説明図である。図１４（Ａ）はメッシュ生成したネジ５４につき八角頭部７８側から見た説明図であり、図１４（Ｂ）は逆にネジ５４を上下入れ替えて八角軸部６８側から見た説明図である。【００６７】
この形状変更したネジ５４についても、八角頭部６６及び八角軸部６８は八角形多面体としてのフラットなエッジ面を持っていることから、このエッジ面に沿って三角形メッシュを配列することで、メッシュの一部がエッジ面から飛び出したり窪んだりすることなく、正確に八角頭部６６及び八角軸部６８に沿ったメッシュ生成が実現できる。【００６８】
図１５（Ａ）（Ｂ）は、図１４（Ａ）（Ｂ）のネジ５４からメッシュを消去してエッジ形状のみを示しており、メッシュを消去した後のエッジ形状はメッシュ生成前の形状変更により得られたネジ５４の形状変更モデルと全く同一形状となっている。なお図１５（Ｃ）はメッシュを消去した状態の透視図である。【００６９】
図１６は図１１のネジの形状変更モデルを対象に不等辺四角形メッシュを使用してメッシュ生成した解析モデルの説明図である。図１６（Ａ）はネジ５４を八角頭部６６側から見ており、図１６（Ｂ）は上下を逆にして八角軸部６８側から見ている。図１６（Ａ）（Ｂ）のネジ５４にあっては、六面体となる不等辺四角形メッシュ８０を八角頭部６６の八角形の各エッジ面及び八角軸部６８の各エッジ面に沿って内側に割り付けることで、メッシュを生成している。【００７０】
図１７（Ａ）（Ｂ）は、図１６（Ａ）（Ｂ）の不等辺四角形メッシュ８０を使用したネジ５４の解析モデルにつき、メッシュを消去してエッジ形状のみで表した説明図である。この場合についても、メッシュを消去して残ったエッジ形状はメッシュ生成前の形状変更モデルに一致した外径形状をもっており、メッシュ生成によりネジ５４に飛び出しや窪みが発生しないことが分かる。なお図１７（Ｃ）はメッシュを消去した状態の透視図である。【００７１】
ここで図２に示したデータ構造を持つライブラリ化したメッシュデータ９０にあっては、図１４に示した三角形メッシュ７８を使用してメッシュ生成したネジ５４、もしくは図１６に示した不等辺四角形メッシュ８０を使用してメッシュ生成したネジ５４を対象にメッシュデータを生成している。【００７２】
即ち図１４または図１６のメッシュ生成されたネジ５４につき、各メッシュを単位寸法に正規化し、メッシュ生成の際に順番に取り出される処理カウンタで与えられるカウンタ値９２をインデックスとして、ネジ５４を形成する三角形メッシュまたは四角形メッシュのエッジ部分が連結する結合頂点の数を節点データ９４として格納し、またネジ５４を形成するメッシュの数を要素データ９５として格納し、またネジの材質を材料データ９６として格納し、更にネジ５４におけるネジ穴と接触するメッシュについて接触部分である旨の定義情報を設定した接触データ９８を作成することになる。【００７３】
このようなメッシュデータ９０は、図１４または図１６の単体モデルとしてのネジ５４についてはライブラリ化は必須のものとなる。一方、図１２に示したベース５０の八角ネジ穴７２については、この八角ネジ穴７２を含む例えば矩形の立方体領域を切り出し、これをメッシュデータとしてライブラリ化することで、同様に、実際に適用する八角ネジ穴７２のスケールに適合したスケール変更でメッシュ生成が実現できる。この点はカバー５２のネジ貫通穴についても、同様にして、単位寸法によるメッシュ集合としてのライブラリ化を図ればよい。【００７４】
図１８は３次元モデルのネジ締結部の円弧を六角形に変更する本発明による形状変更処理の説明図である。図１８（Ａ）は形状変更前の３次元モデル４８であり、これは図４（Ａ）と同じものである。この３次元モデル４８のネジ締結部につき、ネジ５４、ネジ穴５８及びネジ貫通穴５６の円弧を六角形に変更する形状変更を行うことで、図１８（Ｂ）の形状変更モデル８２を生成する。【００７５】
形状変更モデル８２にあっては、ベース５０のネジ穴５８は六角ネジ穴８８となり、カバー５２のネジ貫通穴５６は六角ネジ貫通穴８６となり、更にネジ５４における頭部及び軸部はそれぞれ六角頭部、六角軸部となる。【００７６】
図１９は図１８のネジ５４の変更前と変更後であり、図１９（Ａ）の変更前のネジ５４の頭部６２及び軸部６４は、形状変更により図１９（Ｂ）のように六角頭部８４及び六角軸部８５となっている。【００７７】
図２０は図１８のカバー５２における変更前と変更後であり、図２０（Ａ）の変更前のカバー５２のネジ貫通穴５６は、変更後は図２０（Ｂ）のように六角ネジ貫通穴８６となっている。更に図２１は図１８のベース５０の形状変更前と形状変更後であり、図２１（Ａ）の変更前のネジ穴５８は、変更後は図２１（Ｂ）のように六角ネジ穴８８となっている。【００７８】
この図１８〜図２１に示した形状変更モデル８２のネジ５４における六角頭部８４、六角軸部８５、カバー５２の六角ネジ貫通穴８６、更にベース５０の六角ネジ穴８８につき、例えばメッシュデータライブラリ２６に準備された六角メッシュ用のライブラリデータを使用して、図１２、図１４あるいは図１６に示したと同様に、三角形メッシュあるいは不等辺四角形メッシュを使用したメッシュ生成を行う。【００７９】
この場合にも、ネジ５４については六角外周エッジ面、ネジ穴については六角内周エッジ面に沿ったメッシュの割付けが行われ、各エッジ面からメッシュが飛び出したり逆に窪んだりすることなく、正確に六角形に形状変更されたネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴のメッシュ生成ができ、ネジ締結部における嵌合状態を正確に実現することができる。【００８０】
図２２は図１のネジ締結部解析モデル作成装置１０によるネジ締結部形状変更処理のフローチャートである。図２２において、まずステップＳ１でオペレータが処理対象とする３次元モデルを３次元モデル格納ファイル１４から読み出してディスプレイ上に表示する。続いてステップＳ２で、表示された３次元モデルにおけるネジ締結部を自動的に検索して、その場所を示すハイライト表示が行われる。【００８１】
続いて、ステップＳ３でハイライト表示したネジ締結部のネジ、ネジ貫通穴、ネジ穴を選択し、ステップＳ４でネジ、ネジ貫通穴、ネジ穴の形状特性が一致するか否か判定する。この形状特性は前述したように、ネジの外径とネジ穴の穴径が一致するか否かの検証、ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の始点と終点が一致しているか否かの検証を行う。ステップＳ４でもし形状特性が不一致の場合には、ステップＳ５で形状特性を一致させる調整を実行する。【００８２】
続いてステップＳ６で、ネジ締結部のネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の各円弧の部分を、予め設定した変更形状である六角形または八角形に変更して形状変更モデルを生成する。続いてステップＳ７で全てのネジ締結部の処理が終了したか否かチェックし、未終了であればステップＳ３に戻って次のネジ締結部について同様な処理を繰り返し、ステップＳ７で全てのネジ締結部の処理を終了すると、一連のネジ締結部の形状変更処理を終了する。【００８３】
図２３は図１のネジ締結部解析モデル作成装置１０における解析モデル生成処理のフローチャートである。図２３において、解析モデル生成処理は、ステップＳ１で図２２の形状変更処理で作成された形状変更モデルをディスプレイ上に表示し、続いてステップＳ２でネジ処理カウンタをクリアした後、ステップＳ３でネジ締結部をハイライト表示し、ステップＳ４でハイライト表示したネジ締結部の中から処理対象とするネジ締結部を選択する。【００８４】
続いてステップＳ５でネジ処理カウンタを１つカウントアップし、ステップＳ６で選択したネジ締結部に対応するメッシュデータをメッシュデータライブラリ２６からロードする。このライブラリからロードするメッシュデータは、ネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の３種類である。【００８５】
続いてステップＳ７で、ロードしたメッシュデータを節点データ、要素データ、材料データ及び接触データに展開して解析データとし、このときのネジ処理カウンタの値をインデックスとして保存することで、これによりメッシュ生成ができる。【００８６】
続いてステップＳ８で全てのネジ締結部を解析データに展開したか否かチェックし、未処理であればステップＳ４に戻り、同様な処理を繰り返し、ステップＳ８で全てのネジ締結部につき解析データの展開が済むと一連の処理を終了し、これによってメッシュ生成した解析モデルを作成し、解析装置１８による部材間のずれ解析を行うことが可能となる。【００８７】
ここで図２３のフローチャートにあっては、ネジ締結部を構成するネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴の３つにつき、ライブラリから対応するメッシュデータをロードして展開しているが、他の実施形態としてネジについてのみメッシュデータをライブラリ化しているような場合には、ネジについてのみ図２３の解析モデル処理による自動的なメッシュ生成を行い、それ以外のメッシュ生成についてはオペレータによる対話作業を通じてメッシュ生成することになる。【００８８】
またネジ、ネジ貫通穴及びネジ穴のそれぞれにつきメッシュデータをライブラリ化していた場合には、ネジ単位、ネジ貫通穴単位、ネジ穴単位にメッシュ生成処理を繰り返すようにしてもよい。【００８９】
また本発明は、図３のコンピュータで実行される本発明によるネジ締結部モデル作成処理を実現するプログラムを提供するものであり、このプログラムは図２２及び図２３のフローチャートに示した内容を備える。【００９０】
更に本発明は、ネジ締結部解析モデル作成処理用のプログラムを格納したコンピュータ可読の記録媒体を提供するものであり、この記録媒体としてはＣＤ−ＲＯＭ、フロッピィディスク（Ｒ）、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの可搬型記憶媒体や、コンピュータシステムの内外に設けられたハードディスクなどの記憶装置の他、回線を介してプログラムを保持するデータベース、あるいは他のコンピュータシステム並びにそのデータベースや、更に回線上の伝送媒体を含むものである。【００９１】
なお本発明は、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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