(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拘束具で互いに間隔を置いて拘束されることにより配索される円筒状ワイヤハーネスについて、その拘束位置間の配索形状を解析してディスプレイ部の画面上の三次元仮想空間に表示するワイヤハーネスの配索形状解析装置において、
ワイヤハーネスの中心ライン上の節点群で構成される解析モデルに対して、有限要素法により前記ワイヤハーネスの物性データ、形状データ及び拘束条件を解析条件として各節点について前記中心ラインを中心にした捩れ回転量及び三次元位置を解析して拘束位置間の配索形状を規定する変形解析モデルを作成する変形解析手段と、前記拘束位置近辺の前記節点を囲む円筒部分の表面に基準点を設定し、次の拘束位置に向けて所定数の前記節点をそれぞれ囲む円筒部分の表面上に、それぞれの前記捩れ回転量に相当する前記基準点からの回転位置を捩れ点として順に求める捩れ点データ作成手段と、各前記円筒部分の縦方向に沿って所属の前記捩れ点を通過する捩れラインデータを作成する捩れラインデータ作成手段と、前記所定数の前記節点間の間隔に対応する縦幅と前記ワイヤハーネスの外径とを有する単位円筒を規定する円筒データを作成する円筒データ作成手段と、前記変形解析モデルデータの前記所定数の前記節点間を順に結ぶ直線ラインに前記単位円筒の中心軸を順に位置付けした円筒列による円筒状変形解析モデルデータを作成する円筒状解析モデルデータ作成手段と、前記円筒状変形解析モデルデータを、前記円筒列がディスプレイ部の画面に対応する投影面へ投影された投影円筒像を規定する投影円筒像データに変換するモデルデータ変換手段と、前記画面上に前記投影円筒像データに応答して前記拘束位置間の三次元の前記配索形状を前記円筒列により表示すると共に、前記各円筒部分に所属の前記捩れラインデータに応答して前記円筒列の表面上に捩れラインを表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とするワイヤハーネスの配索形状解析装置。
【請求項２】
捩れラインデータ作成手段において基準点が三次元仮想空間において拘束位置近辺の節点を囲む円筒部分の最外位置に設定されると共に、表示制御手段が捩れラインを円筒列の表面側及び裏側で区別して表示することを特徴とする請求項１記載のワイヤハーネスの配索形状解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拘束具で互いに間隔を置いて拘束されることにより配索されるワイヤハーネスについて、その中心ライン上の節点群で構成される解析モデルに対して、有限要素法によりワイヤハーネスの物性データ、形状データ及び拘束条件を解析条件として各節点について中心ラインを中心にした捩れ回転量及び三次元位置を解析して拘束位置間の捩れ変形に対応した変形解析モデルを作成し、この変形解析モデルに応答してワイヤハーネスの外径に相当する円筒により、ディスプレイ部の画面に表示される三次元仮想空間に配索形状を表示するワイヤハーネスの配索形状解析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、特許文献１により、有限要素法により、ワイヤハーネスを円形断面の複数の梁要素が結合された弾性体とみなすことを前提にして、所定部位で拘束されているワイヤハーネスの特定部位が画面上で指示されて画面上で移動させられた移動位置を解析用三次元座標系の三次元座標値として認識する座標値認識手段と、ワイヤハーネスの物性データ、形状データ及び拘束条件を入力条件として、認識された最終及び途中の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ワイヤハーネスの中心ライン上の節点群で構成される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し、この変形解析モデルに応答して、画面上の三次元仮想空間に最終及び途中の移動位置の変形したワイヤハーネスの三次元形状を模した円筒をグラフィック表示するワイヤハーネスの変形解析装置を提案した。
【０００３】
つまり、ワイヤハーネスの特定部位を移動させた場合の配索経路が、有限要素法で各節点について中心ラインを中心にした捩れ回転量及び三次元位置を解析・表示することにより画面上で確認でき、したがってワイヤハーネス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が高精度に評価可能となり、ワイヤハーネスの設計に際して試作への依存度を軽減もしくは無くすことができる。
【特許文献１】特開２００５−２２５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、このようなワイヤハーネスの配索作業に際しては、コネクタ、クランプ等の拘束具で拘束位置に拘束する場合に、その取付けの回転位置をワイヤハーネスの捩り変形に対応させないと、配索後にワイヤハーネスに無理な捩れ荷重が加わったり、或は拘束具の再取付けを要することになる問題がある。つまり、次の拘束位置がそれ以前の配索面と同一面上であっても拘束方向が変更される場合には拘束具の取付けの回転位置を適宜調整するのが好ましい。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて、ワイヤハーネスの配索作業に際して、直前の拘束位置から次の拘束位置間でワイヤハーネスが捩れ変形する状態を画面上で確認可能にするワイヤハーネスの配索形状解析装置を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ワイヤハーネスの配索形状の有限要素法による解析に際して、ワイヤハーネスの捩れ回転量が解析要素になることに着眼して、前述の目的を達成するために、請求項１により、拘束具で互いに間隔を置いて拘束されることにより配索される円筒状ワイヤハーネスについて、その拘束位置間の配索形状を解析してディスプレイ部の画面上の三次元仮想空間に表示するワイヤハーネスの配索形状解析装置において、ワイヤハーネスの中心ライン上の節点群で構成される解析モデルに対して、有限要素法によりワイヤハーネスの物性データ、形状データ及び拘束条件を解析条件として各節点について中心ラインを中心にした捩れ回転量及び三次元位置を解析して拘束位置間の配索形状を規定する変形解析モデルを作成する変形解析手段と、拘束位置近辺の節点を囲む円筒部分の表面に基準点を設定し、次の拘束位置に向けて所定数の節点をそれぞれ囲む円筒部分の表面上に、それぞれの捩れ回転量に相当する基準点からの回転位置を捩れ点として順に求める捩れ点データ作成手段と、各円筒部分の縦方向に沿って所属の捩れ点を通過する捩れラインデータを作成する捩れラインデータ作成手段と、所定数の節点間の間隔に対応する縦幅とワイヤハーネスの外径とを有する単位円筒を規定する円筒データを作成する円筒データ作成手段と、変形解析モデルデータの所定数の節点間を順に結ぶ直線ラインに単位円筒の中心軸を順に位置付けした円筒列による円筒状変形解析モデルデータを作成する円筒状解析モデルデータ作成手段と、円筒状変形解析モデルデータを、円筒列がディスプレイ部の画面に対応する投影面へ投影された投影円筒像を規定する投影円筒像データに変換するモデルデータ変換手段と、画面上に投影円筒像データに応答して拘束位置間の三次元の配索形状を円筒列により表示すると共に、各円筒部分に所属の捩れラインデータに応答して円筒列の表面上に捩れラインを表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
これにより、配索形状の解析過程において、ワイヤハーネスの中心ラインの解析モデルを構成する各節点のねじれ回転量が解析されることを前提に、このねじれ回転量をワイヤハーネス周面の三次元形状に対応する円筒列のそれぞれの円筒部分の表面上の相応の回転位置に表示することにより、次の拘束位置に向けてワイヤハーネスが徐々に捩れる状態が、円筒の回転量として画像表示される。円筒列は、変形解析モデルデータの所定数の節点間を順に結ぶ直線ラインに単位円筒の中心軸を順に位置付けすることにより作成される。
【０００８】
その際、捩れラインの確認を容易にするには、請求項２により、捩れラインデータ作成手段において基準点が三次元仮想空間において拘束位置近辺の節点を囲む円筒部分の最外位置に設定されると共に、表示制御手段が捩れラインを円筒列の表面側及び裏側で区別して表示する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、ワイヤハーネスが直前の拘束位置から次の拘束位置に配索されて拘束される際の捩れ状態が画面上で確認でき、したがってワイヤハーネスの互いに同一回転位置に取付けられた拘束具により拘束された場合のワイヤハーネスに対する捩れ荷重が評価できる。換言すれば、捩れ状態を画面上で確認しつつ拘束具の取付け回転位置を調整することにより無理の無い配索作業が可能になる。有限要素法によるワイヤハーネスの中心ラインの解析モデルに基づく配索形状の解析結果に応じて配索形状を円筒状の三次元形状を模して二次元画面にグラフィック表示する際に、順に配列位置を規定されただけの一連の円筒部分、つまり円筒列による円筒状変形解析モデルデータを投影データに変換することにより、グラフィック処理段階での曲線に対する多数の関数を用いた演算処理が不要になり、メモリ容量が大幅に削減される。その際、請求項２の発明によれば、捩れ状態が全域にわたり確実に確認可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１乃至図４を基に本発明の実施の形態による配索形状解析装置を説明する。この装置は、本発明のワイヤハーネスの配索形状解析方法を実施するようにパソコン１を用いるもので、さらにディスプレイ部２と、入力部としてのキーボード３及びマウス４並びにＣＤ等の記録媒体がセットされる入出力用のディスクドライブ６等の入出力部５とが付属している。
【００１１】
パソコン１は、ディスクドライブ６で読取られたワイヤハーネス（Ｗ／Ｈ）の配索形状解析用のプログラムにより内蔵のメモリ、ＣＰＵ等を作動させて、次の各手段を備えるように機能する。即ち、ディスクドライブ６を介して或はＣＡＤ装置から直接取込まれたＣＡＤデータを格納するＣＡＤデータ格納手段１９と、有限要素法による配索形状の解析に必要なＣＡＤデータ及び特に物性に関しては入力操作より入力された解析条件を取込んでその設定を行う解析条件設定手段１２と、その解析条件を基に、拘束具により順に間隔を置いて拘束することにより配索されるワイヤハーネスの中心ラインに沿った節点群で構成される解析モデルに対して、各節点について前述の中心ラインを中心にした捩れ回転量及びそのＣＡＤ三次元座標系の三次元位置を解析することにより拘束位置間の配索形状を規定する変形解析モデルを作成する変形解析手段１３と、ワイヤハーネスの外径に相当する円筒に対して拘束位置近辺の節点を囲むその半径位置上の円筒部分の表面に基準点を設定し、次の拘束位置に向けて節点群をそれぞれ囲む円筒部分の表面上に、それぞれの捩れ回転量に相当する基準点からの回転位置を捩れ点として順に求める捩れ点データ作成手段１４と、各円筒部分の縦方向に沿って所属の捩れ点を通過する捩れラインデータを作成する捩れラインデータ作成手段１５と、ディスプレイ部２の画面２ａ上にＣＡＤ座標系に応じて表示される三次元仮想空間上に、グラフィック処理に必要なデータと共に表示データ格納部１０ａに格納された解析済みのＷ／Ｈの変形解析モデル及び捩れラインデータに応答して、三次元の配索形状を模して円筒をグラフィック表示すると共に、その円筒表面上に捩れラインをグラフィック表示する表示制御手段１０とを備えている。
【００１２】
ＣＡＤデータ格納手段１９には、ＣＡＤ装置で設計された解析対象になるＷ／Ｈの配索形状の三次元モデルが、各拘束位置のＣＡＤ座標系上の座標値、各拘束具の形状データ、それぞれの拘束方向、Ｗ／Ｈの物性データ等と共にＣＡＤデータとして格納される。
【００１３】
Ｗ／Ｈは、結束された複数本の電線、複数の芯線を有する樹脂外装のケーブル、複数本の結束されたケーブル等であり、したがって曲げ剛性が縦横剛性に比べて著しく小さく、また長さ方向の伸縮が制限されるために、等価的に複数の梁要素が結合された弾性体と見なし、この結合点を解析モデルの節点とすることができる。つまり、各節点の解析された捩り量で隣の節点の位置が順に解析され、その各節点を順に直線で結んで変形解析モデルが作成される。したがって、変形解析手段１３は、解析条件設定手段１２で設定されたＣＡＤデータ中のＷ／Ｈの外径・長さの形状、拘束位置・方向、ヤング率・ポアソン比・密度を解析条件データとして有限要素法により拘束位置間の捩れ変形に対応した変形解析モデルを作成する。ＣＡＤ装置で考慮しなかった物性データについてはパソコン１側で別途に入力設定する。例えば、自動車のインストルメンタルパネルの裏側において配索されるＷ／Ｈの最終領域について、図２に示すように、変形解析モデルＭ１が作成されると共に、以下に説明する捩れラインデータの作成処理を経て、図３に示すように、円筒２０によりＷ／Ｈの配索形状が表示される。
【００１４】
即ち、図２に示すように、直前の拘束位置にクランプ２１により垂直上向きに取付け穴に拘束され、先端部のコネクタ２２が次の拘束位置のコネクタ座２３に垂直方向から捩られて水平方向に差込まれるとすると、直前の最終拘束位置に所属する節点ａ０及び次の最終の拘束位置に所属の節点ａ１間の所定間隔の節点ｂについて配索形状を規定する変形位置（ｘｂ１，ｙｂ１，ｚｂ１），（ｘｂ２，ｙｂ２，ｚｂ２）……（ｘｂｎ―１，ｙｂｎ―１，ｚｂｎ−１）、（ｘｂｎ，ｙｂｎ，ｚｂｎ）が解析され、変形解析モデルＭ１が作成される。その際、捩れ点データ作成手段１４で、図示のように、節点ａ０については、この点を中心にしたＷ／Ｈに対応する半径の円形上、即ち所属の円筒部分の表面の最外位置（モニタ側に最も膨らんだ位置）に基準点Ｐａ０が設定される。以下、次の拘束位置ａ１に向けて順に節点ｂにつき、それぞれを囲む円形上に求められる捩れ回転量に応じて所属の円筒部分の表面上の捩れ点Ｐｂ１、Ｐｂ２……Ｐｎ−１，Ｐｂｎ，Ｐａ１の三次元座標値が算出される。
【００１５】
捩れラインデータ作成部１５では、次に隣合う節点間の間隔に相当する縦幅を有する所属の円筒部分の表面をその縦方向に沿って直線状に捩れ点を通過する捩れラインデータＬｔが作成される。これにより、表示制御手段１０は、表示データ格納部１０ａに変形解析モデルＭ１及び捩れラインデータＬｔを取込んで、Ｗ／Ｈの外径データ、拘束具の形状データを基に曲線状のグラフィック処理を行って円筒２０を拘束具と共に表示し、その表面に捩れラインデータＬｔを円筒２０の直線もしくは曲線に応じてグラフィック処理した捩れライン２９を表示し、その際円筒２０の裏面に隠れる場合点線で表示する。その際、捩れライン２９は、曲線処理を施すことなく節点群に対応する円筒部分単位で直線のまま表示することもできる。
【００１６】
このように構成されたＷ／Ｈの配索形状解析装置の動作を説明する。パソコン１において、キーボード３或はマウス４の入力操作により、所望の格納済みのＷ／Ｈ配索形状の三次元モデルのＣＡＤデータを選択して配索形状を解析させる。さらに、入力操作により、図３に示すように、ＸＹＺ軸のＣＡＤ座標系に対応した三次元仮想空間において、その最終範囲の表示を指示すると、クランプ２１及びコネクタ座２３に装着されたコネクタ２２及びその間の捩れ変形したＷ／Ｈの配索形状に対応する円筒２０が表示されると共に、その表面に捩れライン２９が連続線として表示される。これにより、クランプ２１で垂直上方へ拘束されたＷ／Ｈについて、その最外位置から点線表示するように裏面に隠れる捩れライン２９を基に、次の拘束位置のコネクタ座２３にコネクタ２２により同一面から外れた位置で水平のＷ／Ｈ方向に拘束される場合点線で表示する間の捩れ変形が確認される。
【００１７】
これにより、Ｗ／Ｈ端末領域の楕円Ｅと点線になった捩りライン２９との交点位置２９ａを画面２ａ上で想定し、基準点Ｐａ０に対応する近辺の捩りライン２９の基点２９ｂに対する捩れ回転量が、その回転方向と共に確認される。したがって、クランプ２１を基点とした自然状態のＷ／Ｈの先端部でのコネクタ２２の取付け位置をＷ／Ｈの先端方向を見て９０°程度予め反時計方向にずらせば無理なく、コネクタ座２３に拘束されることが分る。同様に、クランプ２１の取付け位置を確認する場合には、マウス４により画面２ａをスクロールして図４に示す配索範囲を表示させる。この場合、直前の拘束位置にクランプ２５で水平方向に拘束されており、この拘束位置を基点として次の拘束位置でクランプ２１で垂直上方へ拘束する際の捩れ変形が捩れライン２９により確認される。これにより、クランプ２１の取付け位置をクランプ２５の取付け位置に対してＷ／Ｈの先端方向を見て相応の回転角だけ時計方向に回転させれば良いことがわかる。
【００１８】
以上説明したように、拘束位置間の捩れ変形が画面２ａ上で確認できることにより、ワイヤハーネスをその基端から最後のコネクタ２２に向けてそれぞれ拘束具で順に配索作業を行う際に、直前の拘束位置の拘束具に対する次の拘束位置の拘束具の取付け位置の捩れ回転量を基端側から順に確認しつつ拘束具の回転位置を調整して取付けることにより、ワイヤハーネスに加わる捩り荷重を解消もしくは軽減して配索することが可能になる。
【００１９】
このようなワイヤハーネスにおける捩れ変形の確認に際して、円筒状ワイヤハーネスのグラフィック表示処理に要するメモリ容量を削減するための改良案として、図１に示すパソコン１には、図５に示すように、次の各部が追加されるようにプログラムされている。即ち、解析前の標準変形解析モデルデータの節点群について所定数の節点間の間隔に対応する縦幅及びＷ／Ｈの外径に対応する外径を有する単位円筒を規定する円筒データを作成する円筒データ作成手段３１と、変形解析された所定数の節点間を結ぶ直線ラインに単位円筒の中心軸を順に位置付けした一連の円筒部分、即ち円筒列を規定する円筒状変形解析モデルデータを作成する円筒状モデルデータ作成手段３２と、その円筒状変形解析モデルデータを、円筒列が２次元の画面２ａに対応する投影面へ投影された投影円筒像を規定する投影円筒像データに変換するモデルデータ変換手段３３とが追加されている。
【００２０】
即ち、円筒データ作成手段３１は、図６Ａに示すように、例えば２個の隣合う節点ｂ間の間隔２ｍｍに対応する縦幅及び解析条件設定手段１２で設定されたＷ／Ｈの外径データを取込んで、その外径を有する縦幅２ｍｍの単位円筒Ｍｅを規定する円筒データを作成する。円筒状モデルデータ作成手段３２は、図６Ｂに隣合う３個の節点について示すように、解析結果により変位した２個の節点間を結ぶ直線ラインに単位円筒Ｍｅの中心軸を順に位置付けして円筒状変形解析モデルデータを作成する。捩れラインデータ作成部１５は、円筒状変形解析モデルデータに応答して、図６Ｂに示すように、円筒列の表面をその縦方向に沿って直線状に捩れ点を通過する捩れラインデータＬｔを作成する。
【００２１】
モデルデータ変換手段３３は、入出力部５での入力操作により配索形状に対応して指示された投影方向に応答して、３軸中のいずれか２軸で規定される投影面を画面２ａとして想定し、単位円筒Ｍｅによる円筒列を拘束具と共に投影して、それぞれの輪郭位置を規定する投影円筒像データに変換する。例えば、前述の図３において、Ｘ軸に沿ってＹＺ軸面を投影面とするか、或はＸ軸方向へ移動した４５°の斜め上方からＹＺ軸面への投影方向を指示する。
【００２２】
表示制御手段１０は、この投影円筒像データに応答して、配索形状に対応する円筒列を拘束具の外形と共に表示する画像データを作成して付属の表示データ格納部１０ａに格納し、画面２ａに表示された三次元仮想空間に画像表示すると共に、捩れラインデータＬｔに応答して、その各円筒部分の表面上にその縦方向に沿った直線状の捩れラインｃを表示する。その際、この格納部に格納されているグラフィック表示用の表示制御データを基に、各単位円筒Ｍｅの表面は着色し、その直交する端面は輝度を変える等により区別して表示し、隣同士の単位円筒Ｍｅの端面位置が一致する場合には、その端面の画像は省略して連続的に表示し、さらに投影方向からの平行光に対する陰影を輝度変化により表示する。捩れラインは、単位円筒Ｍｅとは別の色で着色される。尚、直線領域も当然単位円筒Ｍｅ単位で区切って表示しても良く、さらにその各円筒面は着色することなく輪郭で表示したり、着色はカラーに限らず、グレースケールで表示することも考えられる。
【００２３】
パソコン１において、入力操作により、前述の図４に示す配索範囲の解析結果について前述の４５°の斜め上方からＹＺ軸面への投影方向を指示すると、図７に示すように、クランプ２１，２５間の捩れ変形したＷ／Ｈ１の配索形状に対応する一連の円筒部分（簡単のために縦幅は拡大してある）の投影画像２０ａが表示されると共に、各円筒像の表面に、各節点間を結ぶ直線ライン沿った捩りライン２９ｃがそれぞれ表示される。
【００２４】
尚、前述の実施の形態において、単位円筒Ｍｅの縦幅を２個の隣合う節点間の間隔に対応して設定したが、縦幅を３個以上の節点間隔に対応させ、そのいずれかの節点の捩れ回転量に対応して捩れラインデータを作成して、より簡単にグラフィック処理を行うことも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態によるワイヤハーネスの配索形状解析方法を実施する装置の回路構成を説明する図である。
【図２】同装置の解析原理を説明する図である。
【図３】同装置によるワイヤハーネスの最終領域の配索形状の画面表示状態を説明する図である。
【図４】同装置による最終領域の直前領域のワイヤハーネスの配索形状の画面表示状態を説明する図である。
【図５】同装置における円筒状ワイヤハーネスをグラフィック表示するための改良案としての回路構成を説明する図である。
【図６】図５による回路構成の動作原理を説明する図である。
【図７】図５の回路構成によるワイヤハーネスの配索形状の画面表示状態を円筒列を簡略化して説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  パーソナルコンピュータ
２  ディスプレイ部
２ａ  画面
３  キーボード
４  マウス
２０  ワイヤハーネスに対応する円筒
２１，２５  クランプ
２２  コネクタ
２３  コネクタ座
２９，２９ｃ  捩れライン
ａ０，ａ１，ｂ  節点
Ｌｔ  捩れラインデータ
Ｍ１  変形解析モデル
Ｍｅ  単位円筒
【図１】
0004542007.tif 000002
【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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