(57)【要約】  【課題】拘束点間の配索経路の公差範囲を有限要素法により解析して画面上で周辺部との位置関係を確認可能にするワイヤハーネス等の線状柔軟物の経路公差評価装置を提供する。  【解決手段】線状柔軟物の物性データ、形状データ及び拘束条件を入力条件として、有限要素法により前記線状柔軟物の標準配索経路を解析する配索経路解析手段１０と、入力条件の公差データを格納する公差データ格納手段１１と、入力条件及び公差データを基に有限要素法により標準配索経路に対する配索経路の公差範囲を解析する公差範囲解析手段１２と、画面１ａの三次元仮想空間上に、解析された標準配索経路に沿った線状柔軟物及び周辺部の三次元形状を模したグラフィック表示並びに公差範囲の表示を行わせる画像表示手段１４とを備える。  【選択図】図１
2005258643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔を置いた複数個所の被拘束部位を配索部の拘束部位に拘束させて配索される線状柔軟物の配索経路の公差を解析し、画像表示装置の画面上に表示された三次元仮想空間に、前記配索経路に沿った前記線状柔軟物及び周辺部の三次元形状を表示して互いの干渉の可能性を評価するための線状柔軟物の経路公差評価装置であって、
前記線状柔軟物の物性データ、形状データ及び拘束条件を入力条件として、有限要素法により前記線状柔軟物の標準配索経路を解析する配索経路解析手段と、前記入力条件の公差データを格納する公差データ格納手段と、前記入力条件及び前記公差データを基に有限要素法により前記標準配索経路に対する前記配索経路の公差範囲を解析する公差範囲解析手段と、前記三次元仮想空間上に、解析された前記標準配索経路に沿った前記線状柔軟物及び前記周辺部の三次元形状を模したグラフィック表示並びに前記公差範囲の表示を行わせる画像表示手段とを備えたことを特徴とする線状柔軟物の経路公差評価装置。
【請求項２】
画像表示手段が、三次元仮想空間上の表示に代えて、周辺部の干渉面に沿った方向から側面視した線状柔軟物を周辺部及び公差範囲と共に、画面上に二次元画像として表示させることを特徴とする請求項１記載の線状柔軟物の経路公差評価装置。
【請求項３】
周辺部が干渉する公差範囲の被干渉領域を判断する被干渉領域判断手段を備えることにより、前記被干渉領域が画面上に表示されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の線状柔軟物の経路公差評価装置。
【請求項４】
線状柔軟物が、自動車のインストルメントパネルもしくはその周辺のボデーである配索部に配索されるワイヤハーネスであり、
公差データ格納手段が、所定間隔の拘束部位にそれぞれ拘束される被拘束部位間の間隔距離の公差データを格納することにより、公差範囲解析手段が前記公差データも入力条件として前記ワイヤハーネスの配索経路の公差範囲を解析することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の線状柔軟物の経路公差評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに間隔を置いた複数個所の被拘束部位を配索部の拘束部位に拘束させて配索される線状柔軟物の配索経路の公差を解析し、画像表示装置の画面上に表示された三次元仮想空間に、配索経路に沿った線状柔軟物及び周辺部の三次元形状を表示して互いの干渉の可能性を評価するための線状柔軟物の経路公差評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有限要素法による剛性解析は従来から広く行われており、例えば特許文献１によれば、自動車のタイヤの製造に際して、その試作の回数を減らすために、要素数及び節点数を減少させて能率よく変形解析等の実装状態での総合的なタイヤ性能をシュミレーションするタイヤ解析モデルの作成方法が開示されている。一方、敢えて有限要素法に依らずに、変形解析の演算負荷を軽減して変形解析の評価を画面上で行うために、特許文献２によれば、車両に配索されるワイヤハーネスの三次元設計データのデータ入力工程と、基準配線データの画像を三次元仮想空間に表示する画像表示工程と、三次元設計データを背景画像に重ねて表示する三次元設計データ表示工程と、入力に応じてワイヤハーネスの形状を変更して表示する三次元データ変形工程とを備え、例えばマウスにより三次元仮想空間で三次元設計データを移動させてポリゴン処理・表示により基準配線データ画像に対応させるワイヤハーネスの三次元仮想組立方法が開示されている。これにより、車両に配線される際の寸法不足、無理な取付け角度等の発生をできるだけ回避して、試作を繰返さないで配索状態を設定しようとしている。特許文献３によれば、機械構造物の組立誤差を画面上で認識して各部品の寸法公差を適切に設定するように、各部品の動作範囲を計算して表示装置に各部品の存在する可能性のある領域を表示するＣＡＤ装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−８２９９８号公報
【特許文献２】特開２００２−３７３５３３号公報
【特許文献３】特開平０７−２８７７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１或は特許文献２の解析方法を含めて、解析有限要素法に依るか否かに拘らず、剛性解析は特定の入力条件に対して特定の解析結果を求めるのが一般的であり、ワイヤハーネス、パイプ等のような線状柔軟物の変形解析についても入力条件に対応する変形形状を一義的に確認しており、例えばワイヤハーネスについて、その特定部位の移動に対して、線状柔軟物の変形を視覚的に確認するような解析装置は存在していない。
【０００４】
そこで、本出願人は特願２００３−１８９２０１により、画面上の三次元仮想空間に柔軟物の三次元形状を模したグラフィック表示を行う画像表示手段と、所定部位で拘束されている柔軟物の特定部位が画面上で指示されて移動させられた移動位置を三次元仮想空間の三次元座標値として認識する座標値認識手段と、柔軟物の物性データ、形状データ及び拘束条件を入力条件として、認識された移動位置の三次元座標値データに応答して、有限要素法により特定部位の移動に伴って初期状態の柔軟物の解析モデルが変形するのを解析して変形解析モデルを逐次作成する変形解析手段とを備え、画像表示手段が、解析された変形解析モデルに応答して、変形した柔軟物の三次元形状を模したグラフィック表示を逐次行う柔軟物の変形解析装置を提案した。
【０００５】
これにより、曲げ弾性或は撓みを伴って変形する線状柔軟物の特定部位を移動させた場合の解析対象の全体形状の変形過程が、有限要素法で精度良く逐次解析されると共に、その三次元形状を模して表示され、したがって柔軟物製の部品を実装する際の周辺部品との干渉、或は実装状態での変動に伴う周辺部品との干渉等の変形に伴う問題点が、画面上で高精度に評価可能となる。しかしながら、文献３による寸法公差を勘案した部品の動作範囲を表示するＣＡＤ装置を含めて、線状柔軟物の公差に伴う配索経路を解析して画面上で干渉の可能性を評価させるような装置は提案されていない。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて、線状柔軟物の拘束点間の配索経路の公差範囲を有限要素法により解析して画面上で周辺部との位置関係を確認可能にする線状柔軟物の経路公差評価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】
【０００７】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、互いに間隔を置いた複数個所の被拘束部位を配索部の拘束部位に拘束させて配索される線状柔軟物の配索経路の公差を解析し、画像表示装置の画面上に表示された三次元仮想空間に、配索経路に沿った線状柔軟物及び周辺部の三次元形状を表示して互いの干渉の可能性を評価するための線状柔軟物の経路公差評価装置であって、線状柔軟物の物性データ、形状データ及び拘束条件を入力条件として、有限要素法により前記線状柔軟物の標準配索経路を解析する配索経路解析手段と、入力条件の公差データを格納する公差データ格納手段と、入力条件及び公差データを基に有限要素法により標準配索経路に対する配索経路の公差範囲を解析する公差範囲解析手段と、三次元仮想空間上に、解析された標準配索経路に沿った前記線状柔軟物及び周辺部の三次元形状を模したグラフィック表示並びに公差範囲の表示を行わせる画像表示手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
画面の三次元仮想空間上には、解析された標準配索経路に沿った線状柔軟物及び周辺部の三次元形状が表示されると共に、配索経路の公差範囲も表示される。したがって、実際の配索状態を模した三次元表示画面上、公差範囲と周辺部との位置関係から互いの干渉の可能性が評価可能になる。
【０００９】
干渉の可能性をより正確に評価可能にするには、請求項２により、画像表示手段が、三次元仮想空間上の表示に代えて、周辺部の干渉面に沿った方向から側面視した線状柔軟物を周辺部及び公差範囲と共に、画面上に二次元画像として表示させるか、或は請求項３により、周辺部が干渉する公差範囲の被干渉領域を判断する被干渉領域判断手段を備えることにより、被干渉領域を判断する被干渉領域判断手段を備えることにより、被干渉領域が画面上に表示される。
【００１０】
線状柔軟物が自動車のワイヤハーネスであり、特に影響の大きな公差要因を考慮して解析する場合、請求項４により、線状柔軟物が、自動車のインストルメントパネルもしくはその周辺のボデーである配索部に配索されるワイヤハーネスであり、公差データ格納手段が、所定間隔の拘束部位にそれぞれ拘束される被拘束部位間の間隔距離の公差データを格納することにより、公差範囲解析手段が公差データも入力条件としてワイヤハーネスの配索経路の公差範囲を解析する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、線状柔軟物の配索経路が、その公差範囲及び周辺部と共に三次元仮想空間上に表示され、実際の配索状態を確認し得るのに併せて周辺部との位置関係も確認可能になり、したがって線状柔軟物を実装する際のその配索経路の公差も考慮した周辺部との干渉の可能性或は実装状態で想定される振動時の干渉の可能性が画面上で評価可能となる。請求項２の発明によれば、周辺部の干渉面に沿った方向から線状柔軟物を側面視し得ることにより、干渉状態が正確に評価可能となる。請求項３の発明によれば、線状柔軟物の被干渉領域が画面上に表示されることにより、容易に干渉の可能性が評価できる。請求項４の発明によれば、自動車のワイヤハーネスの配索経路の公差範囲が、実質上影響のあるばらつきのみを入力条件として容易に解析される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１乃至図３を基に本発明の実施の形態の一例による線状柔軟物であるワイヤハーネスの経路公差評価装置を説明する。この装置は、自動車のインストルメントパネルの裏面自体もしくはその周辺のボデー部分の配索部に配索される可撓性、曲げ弾性等を有する電線束であるワイヤハーネス５について、その全体長及びその被拘束部位の位置設定のばらつきに対する配索経路の公差を解析するもので、コンピュータを用いることにより、画面１ａに表示を行う画像表示装置１と、キーボード２、マウス３及び記憶媒体の読取り器４を有する入力部１ｂを備えると共に、データ処理装置としてＣＰＵ、メモリ等を内蔵して、プログラムにより作動することにより次の各部を構成している。
【００１３】
即ち、ワイヤハーネス５(図３)の物性データ、形状データ及び拘束条件を入力条件を入力部１ｂから取込んで、周知の有限要素法によりワイヤハーネス５の中心ラインに対する標準配索経路を解析して標準配索解析モデルＭ１(図２)を作成する配索経路解析手段１０と、配索経路の解析結果に影響する入力条件の公差データを格納する公差データ格納手段１１と、入力条件及び公差データを入力されて有限要素法により標準配索経路に対する配索経路の公差範囲を解析する公差範囲解析手段１２と、その判断結果に応答してボデー或は部品等の周辺部に対して公差範囲内でワイヤハーネス５に干渉する可能性のある干渉領域を判断する被干渉領域判断手段１３と、有限要素法による解析に用いるＣＡＤの三次元座標系に対応する画面１ａの三次元仮想空間上に、標準配索解析モデルＭ１に応答するワイヤハーネス５の三次元形状を模したグラフィック表示、干渉する可能性のある既知の周辺部の三次元形状を模したグラフィック表示、公差範囲解析手段１１の解析結果に応答するワイヤハーネス５の外径を考慮した公差範囲の三次元グラフィック表示及び被干渉領域判断手段１３の解析結果に応答する被干渉領域のグラフィック表示を行わせる三次元画像表示部１４ａ並びに周辺部の干渉面に沿った方向からワイヤハーネス５を側面視した二次元表示、公差範囲及び被干渉領域の二次元表示を行う二次元画像表示部１４ｂを有する画像表示部１４とを備える。
【００１４】
配索経路解析手段１０は、ワイヤハーネス５の単位電線及びその被覆のヤング率、ポアソン比、密度等の物性データ及びこれらの断面形状、本数、ワイヤハーネス全体の断面・長さ等の形状データ並びにワイヤハーネス５の拘束部位の３次元位置、この拘束部位に拘束具で拘束される被拘束部位間の標準の間隔距離、拘束具の構造で規定される拘束部位での配策方向等の拘束条件を入力条件として、ワイヤハーネス５の例えば２０〜３０ｃｍ間隔の拘束部位間の標準配索解析モデルＭ１を作成する。その際、単位電線の密度及び断面形状並びに全体の断面形状データを基にワイヤハーネス５の重量も解析条件にされる。
【００１５】
公差データ格納手段１１には、ワイヤハーネス５の全長或は拘束具が取付けられる被拘束部位の位置設定のばらつきが、配索経路の公差範囲に特に大きく影響することを勘案して、各拘束部位に所属の被拘束部位間の間隔距離のばらつきである例えば公差データ１ｃｍが格納されている。これにより、公差範囲解析手段１１は、誤差±０．５ｃｍに対応する被拘束部位間のワイヤハーネス長に対して標準配索解析モデルＭ１の周囲に分布する公差解析モデルＭ２を作成し、さらにワイヤハーネス５の外径に対応して公差解析モデルＭ２よりも範囲が広くなる公差範囲データＤ１を作成する。即ち、図２に示すように、標準配索解析モデルＭ１を断面視すると、重量も解析条件とされるために、真円の公差範囲に対して、公差解析モデルＭ２は側方の公差範囲を上下方向よりも狭くし、対応して公差範囲データＤ１も標準位置の二点差線で示すワイヤハーネス５を包囲して上下方向に広くなる。
【００１６】
三次元画像表示部１４ａは、図３Ａに示すように、公差範囲データＤ１に沿って間欠的に一群のループ状の公差指示ラインＬ１を実線で三次元表示させると共に、被干渉領域判断手段１３の解析結果に応答して、周辺部品８との被干渉領域では公差指示ラインＬ１を点線に置換して表示させる。二次元画像表示部１４ｂは、図３Ｂに示すように、周辺部品８の干渉面となる表面８ａに沿った方向からワイヤハーネス５を側面視した二次元画像を表示すると共に、公差範囲データＤ１に応答してこの側面視方向に直交して最も広くなる両側の公差指示ラインＬ２を実線で二次元表示させると共に、被干渉領域は点線に置換して表示させる。
【００１７】
このように構成されたワイヤハーネスの経路公差評価装置の動作を図３を参照して説明する。画面１ａの三次元仮想空間には例えばキーボード２の選択指令により配索部の終端領域が表示され、図３Ａに示すように、ワイヤハーネス５はその被拘束部位に予め取付けられたクランプ具６より配索部の拘束部位Ｐ１に設けられた相手方のクランプ具により拘束され、さらに先端に取付けられたコネクタ７は次の最後の拘束部位Ｐ２のコネクタ座部７ａに着脱自在に拘束されている。拘束部位Ｐ１及び拘束部位Ｐ２間のワイヤハーネス５の変形形状は、拘束部位Ｐ２の接近位置においてワイヤハーネス５の先端を配索部に沿った配索方向に対して９０°程度曲げる配索方向を拘束条件として解析されることにより、標準配索解析モデルＭ１に対応してワイヤハーネス５の先方領域は大きく曲がった状態で周辺部品８と共に三次元形状を模してグラフィック表示されている。
【００１８】
このような仮想三次元画像に重ねて、ワイヤハーネス５の外周に沿ってこれを囲むループ状の公差指示ラインＬ１が所定間隔でグラフィック表示されると共に、周辺部品８の表面８ａとの被干渉領域、即ち周辺部品８への侵入領域は点線で明確に表示される。その干渉度合を正確に確認するために、例えばキーボード２からの入力指令により、画面１ａの表示を切換えると、図３Ｂに示すように、干渉面となる表面８ａに沿ってワイヤハーネス５を側面視する二次元画像が表示されると共に、被干渉領域は点線で表示され、ワイヤハーネス５と周辺部品８との干渉状態が正確に確認できる。
【００１９】
画面１ａの切換により、さらに基端側のワイヤハーネス５のクランプ具６間の配索部に沿った配索方向の配索経路の公差範囲も評価することができ、また垂直方向の干渉エッジ部もしくは干渉面に対しても同様に解析できる。これにより、ワイヤハーネスの剛性或は拘束部位を設定して配索部に沿って所定間隔で拘束されて配索されるワイヤハーネス５について、拘束具が取付けられる被拘束部位間の間隔距離或はワイヤハーネスの全体長のばらつき等を考慮して、周辺の部品或はボデーに干渉するか否かもしくはその程度を容易、かつ高精度に事前評価することができ、車両製造に際して試作の回数を低減することができる。
【００２０】
本発明は、線状柔軟物として曲げ弾性を呈するパイプ等を間欠的にクランプ具で組付ける場合にも適用でき、また必要により断面形状或は物性等の公差データを入力条件として配索経路のばらつきをさらに高精度に解析することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態による線状柔軟物の経路公差評価装置の構成を示す図である。
【図２】同装置の動作原理を説明する図である。
【図３】同装置の画面表示状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ａ  画面
５  ワイヤハーネス
６  クランプ具
７  コネクタ
８  周辺部品
８ａ  干渉面となる周辺部品の表面
Ｄ１  公差範囲データ
Ｌ１，Ｌ２  公差指示ライン
Ｍ１  標準配索解析モデル
Ｍ２  公差解析モデル
【図１】
2005258643.tif 000003
【図２】
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【図３】
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