(57)【要約】  本発明は、ユーザによる少なくとも幾何的なパラメータ設定をそれぞれ独立して行うことが可能な複数の基本立体（ＳＥ）による操作が可能な三次元の機械アセンブリの画像モデリングの段階を少なくとも含む機械アセンブリのコンピュータ支援設計法であって、基本立体は、ユーザによる少なくとも幾何的なパラメータ設定が可能な幾何構造を有し、部品の部分または部品の部分の欠落を表すものであり、部品は、そのすべての部分が互いに不動である構造体であり、基本立体のパラメータ設定可能な幾何構造が、別のものであるが果たす機能が同じである複数の機械アセンブリに対して汎用性を有し、該構造のパラメータ設定は機械アセンブリごとに異なるものであることができ、さらに、基本立体と画像モデリングとが、別々のファイルに保存されるが、該基本立体による該画像モデリングの操作が可能なままであり、汎用性のある該幾何構造の再利用がユーザにとって容易となるように、互いに関連づけられる設計法に関する。
2010507853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザによる少なくとも幾何的なパラメータ設定をそれぞれ独立して行うことが可能な複数の基本立体（ＳＥ）による操作が可能な三次元の機械アセンブリの画像モデリングの段階を少なくとも含む機械アセンブリのコンピュータ支援設計法であって、基本立体は、ユーザによる少なくとも幾何的なパラメータ設定が可能な幾何構造を有し、部品の部分または部品の部分の欠落を表すものであり、部品は、そのすべての部分が互いに不動な構造体である設計法において、
前記基本立体のパラメータ設定可能な前記幾何構造が、別のものであるが果たす機能が同じである複数の機械アセンブリに対して汎用性を有し、前記構造のパラメータ設定は機械アセンブリごとに異なることができることを特徴とし、
さらに、前記基本立体と前記画像モデリングとが、別々のファイルに保存されるが、前記基本立体による前記画像モデリングの操作が可能なままであり、汎用性のある前記幾何構造の再利用がユーザにとって容易となるように、互いに関連づけられることを特徴とする設計法。
【請求項２】
グループの基本立体がそれぞれ単位体積要素であることを特徴とする、請求項１に記載の設計法。
【請求項３】
複数の基本立体が部品の部分をそれぞれ表すこと、および、他の複数の基本立体が部品の部分の欠落をそれぞれ表すことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項４】
少なくとも一部の基本立体の一部の幾何パラメータがスケルトン（ＳＱ）の幾何パラメータによって操作されること、および、前記スケルトンのいかなる幾何パラメータも前記基本立体の前記幾何パラメータによって操作されないことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項５】
前記スケルトンが、体積を伴わずに、点および／または直線および／または平面の集合の形で示すことができることを特徴とする、請求項４に記載の設計法。
【請求項６】
少なくとも１つの基本立体が、その基本立体におけるパラメータ間の依存関係を表す１つまたは複数の関係を含むことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項７】
基本立体の少なくとも１つの組立てが機能的区分の組立ての形で構成され、機能的区分はそれ自体が前記基本立体の組立てであることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項８】
前記基本立体の組立て順序が前記機械アセンブリ部品の製造法の段階の順位を反映することを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項９】
前記基本立体のパラメータの中に、前記機械アセンブリの環境によって生じる制約に由来するパラメータ（Ｐ１０）が含まれることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項１０】
前記基本立体のパラメータの中に、前記機械アセンブリの動作によって生じる制約に由来するパラメータ（Ｐ３０）が含まれることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項１１】
前記基本立体のパラメータの中に、前記機械アセンブリの製造法によって生じる制約に由来するパラメータ（Ｐ２０）が含まれることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項１２】
前記機械アセンブリの製造法によって生じる制約に由来する前記基本立体のパラメータが、前記機械アセンブリの製造法によって生じる制約に由来するパラメータ全体の大部分を構成することを特徴とする、請求項１１に記載の設計法。
【請求項１３】
前記機械アセンブリが陸上自動車の一部をなすことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項１４】
前記画像モデリングのファイルが、前記機械アセンブリの環境によって生じる制約に由来するパラメータも、前記機械アセンブリの動作によって生じる制約に由来するパラメータも、前記機械アセンブリの製造法によって生じる制約に由来するパラメータも含まないことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項１５】
ユーザによる少なくとも幾何的なパラメータ設定が可能な幾何構造を有し、前記機械アセンブリのサブアセンブリの形状および位置を規定するスケルトン（ＳＱ）によって前記画像モデリング段階の操作が可能であり、前記スケルトンのパラメータ設定可能な前記幾何構造が、別のものであるが果たす機能が同じ複数の機械アセンブリに対して汎用性を有し、前記構造のパラメータ設定は機械アセンブリごとに異なるものであることができ、前記スケルトンと前記画像モデリングとが、別々のファイルに保存されるが、前記スケルトンによる前記画像モデリングの操作が可能なままであり、汎用性のある前記幾何構造の再利用がユーザにとって容易となるように、互いに関連づけられ、前記スケルトンが前記基本立体の組立てを操作できることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項１６】
前記スケルトンがパラメータ間の依存関係を表す１つまたは複数の関係を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の設計法。
【請求項１７】
前記スケルトンが、パラメータ間の依存関係を用いてパラメータにそれぞれの間の順位を与える依存性グラフをもとに作成され、前記依存性グラフが、同じ機能を果たすすべての機械アセンブリに共通することを特徴とする、請求項１６に記載の設計法。
【請求項１８】
前記依存性グラフにおけるパラメータの順位が前記機械アセンブリの設計段階の順位を反映することを特徴とする、請求項１７に記載の設計法。
【請求項１９】
構成要素とは、その部品のうちの１つがその位置または構造の変更を受けたときに当該構成要素の他の部品の位置や構造が変更され得るように配置された部品のグループであるとしたとき、少なくとも構成要素に対する前記スケルトンが存在することを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の設計法。
【請求項２０】
いかなる部品に対してもスケルトンが存在しないことを特徴とする、請求項１９に記載の設計法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンピュータ支援設計法の分野に関するものであり、より詳細には機械アセンブリの設計法に関する。この種の方法は、一般に機械アセンブリの画像モデリング段階を含む。
【背景技術】
【０００２】
先行技術では、三次元画像モデリングを操作する基本立体の組立てをさらにまた操作するスケルトンを使用することに基づく機械アセンブリのコンピュータ支援設計法が知られている。ある機械アセンブリについて、その機械アセンブリのパラメータ設定可能なスケルトンと、その機械アセンブリを構成するように互いに組み立てられた基本立体と、三次元画像モデリングとが同一のファイルに同時に含まれる。スケルトンおよび基本立体は個別的である。すなわち、他の要素から切り離し共通ファイルから抽出することができないか、または少なくとも容易にはできない。この先行技術の不都合は、全体として設計に時間がかかりすぎるところにある。なぜなら、ある１つの機械アセンブリと、それとは別のもう１つの機械アセンブリとの間で、その２つの機械アセンブリが同じ機能を果たすものであっても、まず、一般的にスケルトンのレベルで、次いで場合によって基本立体の組立てのレベルで、さらに、必要に応じて基本立体そのもののレベルで、すべてをやり直さなければならないからである。ある１つの機械アセンブリのスケルトンをそれとは別のもう１つの機械アセンブリに容易に再利用することができれば、同じ機能を果たす複数の別々の機械アセンブリで見た場合、全体として設計時間をかなり顕著に短縮することができる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、機械アセンブリのためのコンピュータ支援設計法であって、同一の機能を果たす２つの機械アセンブリの間であれば、ある１つの機械アセンブリからそれとは別のもう１つの機械アセンブリへの再利用ができるように、少なくとも基本立体が汎用化されて、画像モデリングのファイルとは別の１つのファイル、または画像モデリングのファイルとはいずれも別の複数のファイルに保存され、しかも、基本立体は画像モデリングに関連づけられた状態に保たれ、それによって基本立体による画像モデリングの操作が可能なままに保たれ、また、基本立体そのものが直接的または間接的に操作されるようにする設計法を提案する。これは、往々にしてそうであるように操作が間接的である場合は、例えば、スケルトンを介した、または、少なくともいくつかの基本立体の存在およびそれぞれの間の相対位置を決定することができるその他の要素を介した操作であってもよい。
【０００４】
本発明では、ユーザによる少なくとも幾何的なパラメータ設定をそれぞれ独立に行うことが可能な複数の基本立体による操作が可能な三次元の機械アセンブリの画像モデリングの段階を少なくとも含む機械アセンブリのコンピュータ支援設計法であって、基本立体は、ユーザによる少なくとも幾何的なパラメータ設定が可能な幾何構造を有し、部品の部分または部品の部分の欠落を表すものであり、部品は、そのすべての部分が互いに不動である構造体である設計法において、基本立体のパラメータ設定可能な幾何構造が、別のものであるが果たす機能が同じである複数の機械アセンブリに対して汎用性を有し、該構造のパラメータ設定が機械アセンブリごとに異なることができることを特徴とし、さらに、基本立体と画像モデリングが、別々のファイルに保存されるが、該基本立体による該画像モデリングの操作が可能なままであり、汎用性のある該幾何構造の再利用がユーザにとって容易となるように、互いに関連づけられることを特徴とする設計法を提案する。
【０００５】
画像モデリングのファイルは、有利には、機械アセンブリの環境によって生じる制約に由来するパラメータも、機械アセンブリの動作によって生じる制約に由来するパラメータも、機械アセンブリの製造法によって生じる制約に由来するパラメータも含まない。その場合、これらのパラメータはすべて、設計における画像モデリングの上流側に組み込まれる。ある１つの機械アセンブリと、それとは別のものであるが、果たす機能が同じもう１つの機械アセンブリとの間では、すべての制約またはほとんどすべての制約は画像モデリングの上流側に組み込まれ、それにより、画像モデリングの処理が、とりわけ設計過程における逐次反復の際に、大幅に簡素化される。
【０００６】
グループの基本立体は、有利には、それぞれが単位体積要素である。通常は設計段階の下流側となるこの段階で、機械アセンブリの各部品の正確な立体形状が組み込まれることは有意義である。複数の基本立体が部品の部分をそれぞれ表し、別の複数の基本立体が部品の部分の欠落をそれぞれ表す。これにより、基本立体は、正の基本立体が部品の各部分に対応する材料をもたらし、負の基本立体が、多くの場合は部品の機械加工段階に対応する材料を取り去ることにより、体積変化のすべてを考慮に入れることができる。
【０００７】
好ましくは、少なくとも一部の基本立体の一部の幾何パラメータはスケルトンの幾何パラメータによって操作されるが、スケルトンの幾何パラメータが基本立体の幾何パラメータによって操作されることはない。したがって、設計の上流側の段階のみが下流側の段階を操作するのであって、その逆はない。このように構成された設計法はより効率的である。
【０００８】
スケルトンは、好ましくは、体積を伴わずに、点および／または直線および／または平面の集合の形で表示することができる。その場合、上流側のその時点で組み込まれるのは基本的に部品の位置および大きさであり、その正確な立体形状は設計法のそれ以降において初めて基本立体レベルで考慮される。
【０００９】
好ましくは、少なくとも１つの基本立体は、その基本立体におけるパラメータ間の依存関係を表す１つまたは複数の関係を含む。そして、設計法のさらに下流のレベルで、より局所的なパラメータ、すなわち、例えば部品のある部分や機械加工のある段階におけるパラメータの間の相互作用が考慮に入れられる。
【００１０】
好ましくは、基本立体のパラメータの中には、機械アセンブリの製造法によって生じる制約に由来するパラメータが含まれる。実際、それらのパラメータを設計の下流側の段階に組み込むことは有意義である。機械アセンブリの製造法によって生じる制約に由来する基本立体のパラメータが、有利には、機械アセンブリの製造法によって生じる制約に由来するパラメータ全体の大部分を構成する。それらのパラメータのほとんどが設計の下流側のこの段階にすべて組み込まれることはさらに有意義である。
【００１１】
好ましくは、基本立体のパラメータの中には、機械アセンブリの環境によって生じる制約に由来するパラメータが含まれる。好ましくは、基本立体のパラメータの中には、機械アセンブリの動作によって生じる制約に由来するパラメータが含まれる。
【００１２】
任意選択の実施形態では、基本立体の少なくとも１つの組立てが機能的区分の組立ての形で構成され、機能的区分はそれ自体が基本立体の組立てである。基本立体のこのような階層化された組立て方は、例えば陸上自走車両のエンジンのシリンダヘッドのように、非常に複雑な機械アセンブリの場合には特に有意義である。
【００１３】
基本立体の組立て順序は、好ましくは、機械アセンブリ部品の製造法の段階の順位を反映する。基本立体の組立て順序が製造法の段階の順位をよく反映したものであるほど、基本立体は単純さと汎用性の間の優れた兼ね合いを実現したものとなる。
【００１４】
好ましくは、機械アセンブリは陸上自動車の一部をなす。
【００１５】
好ましくは、基本立体は１つのスケルトンによって操作される。その場合、有利には、機械アセンブリのコンピュータ支援設計法は、ユーザによる少なくとも幾何的なパラメータ設定が可能な幾何構造を有し、機械アセンブリのサブアセンブリの形状および位置を規定するスケルトンによって操作することができる三次元機械アセンブリの画像モデリングの段階を少なくとも含み、スケルトンのパラメータ設定可能な幾何構造は別のものであるが果たす機能が同じである複数の機械アセンブリに対して汎用性を有し、該構造のパラメータ設定は機械アセンブリごとに異なるものであってよく、スケルトンと画像モデリングは、別々のファイルに保存されるが、該スケルトンによる該画像モデリングの操作が可能なままであり、汎用性のある該幾何構造の再利用がユーザにとって容易となるように、互いに関連づけられる。
【００１６】
スケルトンは、好ましくは、パラメータ間の依存関係を表す１つまたは複数の関係を含む。これによってパラメータ間の相互依存を考慮に入れやすくなるが、これには設計の上流レベルの場合も含まれる。
【００１７】
スケルトンは、好ましくは、パラメータ間の依存関係によってパラメータにそれぞれの間の順位を与える依存性グラフであって、同じ機能を果たすすべての機械アセンブリに共通する依存性グラフをもとに作成される。こうして、汎用性を保ちながらも比較的単純なスケルトンを得ることができる。そうして得られるスケルトンは、単純ではあっても、別のものであるが果たす機能が同じ多数の機械アセンブリのために利用することができる。依存性グラフにおけるパラメータの順位は、有利には機械アセンブリの設計段階の順位を反映する。この２つの順位が類似したものであるほど、スケルトンが実現する単純さと汎用性の兼ね合いは優れたものとなる。
【００１８】
構成要素とは、その部品のうちの１つがその位置または構造の変更を受けたときに当該構成要素の他の部品の位置や構造が変更され得るように配置された部品のグループであるとしたとき、少なくとも構成要素に対するスケルトンは存在する。構成要素レベルのスケルトンは時間を経ても優れた汎用性を確保する。実際、構成要素の構造が完全に一変するということは比較的まれである。反対に、好ましくは、いかなる部品に対するスケルトンも存在しない。実際、部品の構造が完全に一変することは、反対に比較的よくあることである。
【００１９】
以下、本発明について、説明のために限定的でない例として示す以下の図を用いながら、さらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるプーリの依存性グラフの例を示す概略図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態によるプーリのスケルトンの例を示す概略図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態によるプーリの基本立体の組立て例を示す概略図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態によるプーリのパラメータ設定なしの画像モデリングの例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
上で用いた概念を説明するため、単純な部品に対して当てはめた具体例について以下に検討する。選ばれた部品は、自動車エンジンの伝動軸系でクランクシャフトの先端に位置する部品であるフロントプーリである。フロントプーリの第一の機能は、エンジン付属品、とりわけオルタネータおよびコンプレッサのベルトの駆動を可能にすることにある。フロントプーリの第二の機能はエンジンの非周期性を制限することにある。フロントプーリは、プーリの半径に沿って中心から外周に向かって段状に順に重なる同心の３つの部分に分かれる。すなわち、クランクシャフトに取り付けられる中心部分であるハブと、ハブの周りに配置される中間部分のゴムと、ゴムの周りに配置される外周部分で、その上にベルトが巻かれるダイナミックダンパである。パラメータ間の関係の複雑さをすべて明らかにするためには、依存性グラフおよびスケルトンの面においても、基本立体の面においても、クランクシャフトのアセンブリについて説明することは有益であろう。しかし、単純さおよび理解の容易さという理由から、依存性グラフ、スケルトンおよび基本立体をフロントプーリとの関係においてのみ示す。より複雑な機械アセンブリの例としては、クランクシャフトやシリンダヘッドなどを挙げることができる。
【００２２】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるプーリの依存性グラフの例を概略的に示したものである。スケルトンＳＱの層には、ショルダ幅ＬＥＰとプーリ幅ＬＰＯの２つのパラメータしかない。それに対して、基本立体の層にはそれより多くのパラメータがある。そのうちのいくつかの基本立体はハブＭＯに関するものであり、別のいくつかはゴムＣＡに、さらに別のいくつかはダンパＢＡに関するものである。ハブＭＯに関するパラメータとしては、内径ＤＩと、タイミングギアとの接触部の直径および斜角を含む集合ＤＡＣと、ショルダ直径ＤＥＰと、キー幅ＬＣと、深さ、下部径、上部径および斜角からなる溝パラメータを含む集合ＰＧと、ポケットパラメータを含む集合ＰＰと、ハブの外径ＤＥＭとが与えられる。ゴムＣＡに関するパラメータとしては、ゴム厚ＥＣが与えられる。ダンパＢＡに関するパラメータとしては、ダンパ外径ＤＥＢと、ダンパ止めパラメータを含む集合ＰＢＢと、ダンパの歯数ＮＤＢとが与えられる。
【００２３】
プーリの外部のパラメータがプーリのパラメータに影響を与えるため、プーリのパラメータはそれら外部パラメータに依存する。それら外部パラメータのうち、いくつかは、プーリの環境によって生じる制約に由来するパラメータの一群Ｐ１０に属し、他のいくつかは、プーリの製造法によって生じる制約に由来するパラメータの一群Ｐ２０に属し、さらに他のいくつかは、プーリの動作によって生じる制約に由来するパラメータの一群Ｐ３０に属する。プーリの環境によって生じる制約に由来するパラメータの一群Ｐ１０の中には、とりわけ、クランクシャフトに由来するパラメータＰ１１、タイミングギアに由来するパラメータＰ１２がある。プーリの製造法によって生じる制約に由来するパラメータの一群Ｐ２０の中には、とりわけ、モノコック部材の近接に由来するパラメータＰ２１、タイミングカバーの近接に由来するパラメータＰ２２、サービス工具に由来するパラメータＰ２３がある。プーリの動作によって生じる制約に由来するパラメータの一群Ｐ３０の中には、とりわけ、タイミングベルトに由来するパラメータＰ３１、オルタネータとの駆動比に由来するパラメータＰ３２、慣性に由来するパラメータＰ３３がある。実線の矢印は、外部パラメータによる依存性を表している。破線の矢印は、パラメータ間の関係を表している。依存性グラフにおける矢印の方向は、プーリの設計段階の順位そのものを反映している。依存性グラフは、さまざまな車両のあらゆるフロントプーリに共通である。
【００２４】
図２は、本発明の好ましい実施形態によるプーリのスケルトンの例を概略的に示した図である。スケルトンは、１つの軸、すなわちクランクシャフトの軸を有し、その軸上に、プーリの幅の面である平面ＰＬＰＯ、プーリの目印面である平面ＲＰ、キーの通り道の面である平面ＰＰＣの３つの平面が示される。平面ＰＬＰＯと平面ＰＰＣとの間の距離は、プーリの幅のパラメータＬＰＯを表す。平面ＲＰと平面ＰＰＣとの間の距離は、ショルダの幅のパラメータＬＥＰを表す。スケルトンは、さまざまな車両のあらゆるフロントプーリに共通で、そのパラメータ設定だけをそれぞれのフロントプーリで変えることができる。パラメータ付きのスケルトンと画像モデリングとは、互いに別々のファイルに保存されるが、スケルトンによる画像モデリングの操作が可能なままとなるように、関連づけられた状態を保つ。
【００２５】
図３は、本発明の好ましい実施形態によるプーリの基本立体の組立て例を概略的に示した図である。部品の部分に対応する３つの基本立体、それはハブＭＯ、ゴムＣＡ、ダイナミックダンパＢＡである。部品の部分の欠落に対応する４つの基本立体、それはタイミングカバー近接部の切欠きＤＰＣＤ、ダイナミックダンパ止め切欠きＤＢＢＤ、サービス工具の通り道ＰＯＡＶ、キー通り道（プーリの見えない面に設けられるため、図示せず）である。利用可能な基本立体の集合はさまざまな車両のあらゆるフロントプーリに共通であるが、一部の基本立体の選択、その組立て方、およびそのパラメータ設定は、それぞれのフロントプーリごとに異なり得る。パラメータ付きの基本立体と画像モデリングとは、互いに別々のファイルに保存されるが、基本立体による画像モデリングの操作が可能なままとなるように、関連づけられた状態を保つ。図示された好ましい実施形態では、スケルトンおよび基本立体を伴い、パラメータ設定をもたない画像モデリングは、基本立体によって操作可能な状態を保ち、その基本立体自体はスケルトンによって操作されることができる。パラメータ付きのスケルトンとパラメータ付きの基本立体とは、互いに別々のファイルに保存されるが、スケルトンによる基本立体の操作が可能なままとなるように、互いに関連づけられた状態を保つ。より正確に言えば、パラメータが設定されていない画像モデリングを操作するのは、パラメータが設定された基本立体の組立てであり、それを操作するのはパラメータが設定されたスケルトンである。
【００２６】
図４は、本発明の好ましい実施形態によるプーリのパラメータ設定なしの画像モデリングの例を概略的に示したものである。前述のすべての基本立体を組み立てると、機械加工後のパラメータ設定なしのプーリの画像モデリングが得られ、そこには、ハブＭＯの基本立体、タイミングカバー近接部の切欠きＤＰＣＤの基本立体およびサービス工具の通り道ＰＯＡＶの基本立体を組み立てて得られる機械加工後のハブＭＯが認められる。さらに、ゴムＣＡの基本立体およびタイミングカバー近接部の切欠きＤＰＣＤの基本立体を組み立てて得られる機械加工後のゴムＣＡの基本立体も認められる。さらに、ダイナミックダンパＢＡの基本立体、タイミングカバー近接部の切欠きＤＰＣＤの基本立体、およびダイナミックダンパ止め切欠きＤＢＢＤの基本立体を組み立てて得られる機械加工後のダイナミックダンパＢＡも認められる。フロントプーリの画像モデリングは所与のフロントプーリに対して一意であり、異なるフロントプーリには異なる画像モデリングが与えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2010507853.tif 000007
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