JPH1091671A - 機構設計支援方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機構設計及びその設計変更での機構動作の検
証を効率よく行なう。 【解決手段】 部品設計段階のＣＡＤ１からの部品形状
データだけでなく、穴や溝等の形状特徴データ、形状生
成履歴データ利用して他の部品との結合点を獲得し、設
計段階から機構解析部品データを自動的に作成し、設計
変更についても形状生成履歴データを利用して結合点の
編集を行いながら、設計の進捗と同時に機構解析部品デ
ータを作成できるようにする。これは、各種の処理部１
０〜１６により実現される。部品組立段階では、ＣＡＤ
１からの部品組立順番データと組立結合点データ、組立
履歴データを利用して機構解析部品間の結合要素作成を
自動化し、設計変更についても組立履歴データを利用し
て構成する機構解析部品、結合箇所、結合方法の編集を
行いながら、設計の進捗と同時に機構解析組立品データ
を作成できるようにする。これは、各種の処理部１７〜
５により実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機構設計を機構動
作シミュレーションにより支援する機構設計支援方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の機構設計作業は、設計者が機械部
品の図面から組立図面を作成し、その組立図面上で機械
部品間の関係を判断しながら、動作の検証作業の検討を
行なっている。機構動作やタイミングの調整は試作機が
完成してから試験する。このような設計者の図面上での
判断決定では、判断ミスがしばしば生じ、膨大な労力と
時間がかかってしまう。また、試作機の完成を待ってか
らでは開発期間の増長を招いてしまう。

【０００３】そこで、図１９に示すような機構設計支援
装置３８が使用されている。この機構設計支援装置３８
は、部品／組立ＣＡＤデータ読込装置３７からＣＡＤデ
ータを入力して、このＣＡＤデータに基づいて各種の処
理を施すことにより、機構設計の支援を実現する。

【０００４】なお、上記機構設計支援装置３８に入力す
べきＣＡＤデータは、まず、ＣＡＤシステム３３内の部
品作成ＣＡＤ装置３４及び部品組立ＣＡＤ装置３５によ
ってそれぞれ部品作成ＣＡＤデータ及び部品組立ＣＡＤ
データ３６を生成した後、これらを部品／組立ＣＡＤデ
ータ読込装置３７によって読み込むことにより生成され
る。

【０００５】以下、図２０のフローチャートを参照し
て、従来の機構設計支援装置３８における各種の処理の
流れを説明する。同図において、まず、上記の部品／組
立ＣＡＤデータ読込装置３７により読み込まれた部品形
状や部品組立位置の座標を示すＣＡＤデータが機構設計
支援装置３８の中のＣＡＤ形状変換部４０に入力される
と、このＣＡＤ形状変換部４０においてデータ変換が行
われ、機構解析モデル作成のための形状データが作成さ
れる。作成された形状データは、データファイル３９に
格納される（ステップＳ０１）。

【０００６】ここで機構設計支援装置３８に機構解析の
実行命令を与えると、まず、機構解析部品作成部４１に
おいて機構解析部品の宣言が行われる（ステップＳ０
２）。次に、機構解析部品結合点作成部４２において、
データファイル３９から機構解析部品に相当する形状デ
ータが呼び出され、他の機構解析部品が結合する可能性
のある穴や溝や中心に結合点が作成される（ステップＳ
０３）。この操作は全ての部品の宣言及び結合点の作成
が終了するまで繰り返される（ステップＳ０４）。

【０００７】設計者が２つ以上の部品の結合の仕方や場
所をディスプレイ画面を見ながら考え、機構解析部品の
結合点をマウス等を用いて選択すると、これに応じて、
組立要素結合部４３において回転や並進などの結合要素
が設定される（ステップＳ０５）。上記操作は、部品間
の結合箇所全てに対して実施される（ステップＳ０
６）。

【０００８】機構解析実行部４４において、機構の動き
方を示す駆動関数が設定されて（ステップＳ０７）、機
構解析が実行され、その結果がデータファイル３９に格
納される（ステップＳ０８）。機構解析結果処理部４５
において、データファイル３９から機構解析結果が呼び
出されて、機械動作の画像データが作成され（ステップ
Ｓ０９）、その画像が機構解析結果表示装置４６におい
て表示される。

【０００９】設計者は機構解析結果表示装置４６に表示
された画像を見ながら機構設計で考えた機構動作を確認
する。更にオペレータは部品位置や可動範囲、部品間の
結合などの条件を変更して機構設計の検証を行うことを
考える（ステップＳ１０）。この際に、機構解析部品に
係る結合点の位置や機構解析部品間の結合装置等のデー
タを入れ換えて、これらをデータファイル３９に格納
し、再び機構解析を実行する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
機構設計支援装置では、部品形状や部品の組立などの設
計が全て終了しないと適用できなかったので、結合点の
細かな場所や部品間の結合方法を忘れてしまうことがあ
った。また、結合点の移動や部品間の結合方法等の条件
の変更時においては、膨大なデータファイルからそれら
の記述部分を捜して変更しなければならない。このよう
に機構設計支援装置の利用によって、設計者の労力や作
業時間は削減できるようになったが、非常に作業効率が
悪いという問題がある。

【００１１】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、機構設計及びその設計変更での機構動作の検証を効
率よく行うことを可能とする機構設計支援方法及び装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、部品設
計段階のＣＡＤからの部品形状データだけでなく、穴や
溝等の形状特徴データ、形状生成履歴データといった属
性データを利用して他の部品との結合点を獲得して、設
計段階から機構解析部品データを自動的に作成し、設計
変更についても形状生成履歴データを利用して結合点の
編集を行いながら、設計の進捗と同時に機構解析部品デ
ータを作成することを実現している。

【００１３】また、部品組立段階では、ＣＡＤからの部
品組立順番データと組立結合点データ、組立履歴データ
といった属性データを利用して機構解析部品間の結合要
素作成を自動化し、設計変更についても組立履歴データ
を利用して構成する機構解析部品、結合箇所、結合方法
の編集を行いながら、設計の進捗と同時に機構解析組立
品データを作成することを実現している。

【００１４】これらにより、実際に即し、かつ十分な検
討の元での機構設計を効率よく行なうことを可能とした
ものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施形態に係る機構設
計支援装置を含むシステムの機能構成を示すブロック図
である。同図に示す機構設計支援装置８は、ＣＡＤシス
テムと機構解析により機構設計を支援する。すなわち、
機構設計支援装置８は、部品作成ＣＡＤデータ読込装置
４から部品作成ＣＡＤデータを入力する一方、部品組立
ＣＡＤデータ読み込み装置から部品組立ＣＡＤデータを
入力し、これらのＣＡＤデータに基づいて各種の処理を
施すことにより、機構設計の支援を実現する。

【００１７】ＣＡＤシステム１には、部品形状、形状特
徴、形状生成履歴を含む部品作成ＣＡＤデータ３を生成
するための部品作成ＣＡＤ装置２と、部品組立順番と組
立結合点、組立履歴を含む部品組立ＣＡＤデータ６を生
成するための部品組立ＣＡＤ装置５とが設けられる。部
品作成ＣＡＤデータ読込装置４は、部品作成ＣＡＤ装置
２により生成された部品作成ＣＡＤデータ３を読み込
み、これを機構設計支援装置８内に供給する。一方、部
品組立ＣＡＤデータ読込装置７は、部品組立ＣＡＤ装置
５により生成された部品組立ＣＡＤデータ６を読み込
み、これを機構設計支援装置８内に供給する。

【００１８】次に、機構設計支援装置８内の各種処理部
のうち、部品作成に寄与する処理部について説明する。

【００１９】機構解析部品作成部１０は、部品作成ＣＡ
Ｄデータ読込装置４から部品形状、形状特徴、形状生成
履歴を含む部品作成ＣＡＤデータを入力して機構解析部
品データを作成する。機構部品情報獲得部１１は、上記
部品作成ＣＡＤデータから他の部品と結合できる結合点
の座標を獲得して、これを上記機構解析部品データに加
える。

【００２０】機構解析部品分割部１２は、部品が設計過
程で分割された場合に上記機構解析部品を分割する。機
構解析部品情報分割処理部１３は、部品の分割に応じて
変更された部品作成ＣＡＤデータの形状生成履歴と形状
特徴から上記結合点が所属する部品を判定して、分割さ
れた機構解析部品に分類する。

【００２１】機構解析部品合成部１４は、部品が設計過
程で合成された場合に上記機構部品を合成する。機構解
析部品情報合成処理部１５は、部品の合成に応じて変更
された部品作成ＣＡＤデータの形状生成履歴と形状特徴
から上記結合点の合成や消滅を判断して、結合点を合成
する。

【００２２】機構解析部品情報履歴処理部１６は、部品
の設計変更において形状や穴や溝などの形状特徴が変更
になった場合に、その部品の部品作成ＣＡＤデータに含
まれる形状履歴と形状特徴に応じて結合点の合成や消
滅、移動などを判断して結合点を編集する。

【００２３】次に、機構設計支援装置８内の各種処理部
のうち、部品組立に寄与する処理部について説明する。

【００２４】機構解析組立作成部１７は、部品組立ＣＡ
Ｄデータ読込部から部品組立順番と組立結合点、組立履
歴を含む部品組立ＣＡＤデータを獲得し部品構成と結合
順番と結合要素データを作成する。組立結合要素生成部
１８は、上記部品組立ＣＡＤデータと併せて部品間の結
合要素を作成して機械全体の機構解析組立品データを生
成する。

【００２５】機構解析組立分割部１９は、組立品が設計
過程で分割された場合に上記機構解析組立品データを分
割する。機構解析組立情報分割処理部２０は、組立品の
分割に応じて変更された部品組立ＣＡＤデータの組立履
歴から上記部品構成と結合要素データが所属する組立品
を判定して、分割した機構解析組立品に分類する。

【００２６】機構解析組立品合成部２１は、組立品が設
計過程で合成された場合に上記機構解析組立品データを
合成する。機構解析組立情報合成処理部２２は、組立品
の合成に応じて変更された部品組立ＣＡＤデータの組立
履歴から上記部品構成と結合要素の合成や消滅を判断し
て、部品構成と結合要素を編集する。

【００２７】機構解析組立情報履歴処理部２３は、組立
品の設計変更において部品構成や結合点、結合要素が変
更になった場合に、その組立品の部品組立ＣＡＤデータ
に含まれる組立履歴に応じて機構解析部品や結合要素の
合成や消滅、変更、結合点の変更を編集する。

【００２８】機構解析実行部２４は、機構の動き方を示
す駆動関数を設定して、機構解析を実行し、その結果を
データファイル９に格納する。機構解析結果処理部２５
は、データファイル９から機構解析結果を呼び出して、
機械動作の画像データを作成し、その画像を機構解析結
果表示装置に表示させる。

【００２９】図２は、上記機構設計支援装置による検証
例で対象となるコピー機の機構系を示す図である。コピ
ー機２７を構成する要素のうち、この実施例で対象とす
るのは画像読み取り部であるため、それ以外の要素の説
明を省略する。画像読み取り部は、画像読み取り装置３
１、画像読み取り部ベルト駆動モータ２９、画像読み取
り部ベルト３０、画像読み取り部プーリ３２により構成
される。

【００３０】次に、図３及び図４のフローチャートを参
照して、機構解析部品の作成処理および組立処理の手順
をそれぞれ説明する。

【００３１】なお、機構解析部品の作成処理手順（図
３）の説明の中では、具体的な処理内容を説明するため
に図５〜図９を逐次参照する。これら図５〜図９はそれ
ぞれ、コピー機における画像読み取り装置の各作成段階
での部品形状、形状生成履歴、形状特徴、機構動作解析
部品モデルデータを示す概念図である。

【００３２】また、機構解析部品の組立処理手順（図
４）の説明の中では、具体的な処理内容を説明するため
に図１０〜図１８を逐次参照する。これら図１０〜図１
８はそれぞれ、コピー機における画像読み取り装置の各
組立段階での組立構成、組立履歴、機構動作解析組立モ
デルのデータを示す概念図である。

【００３３】まず、部品形状、形状特徴、形状生成履歴
を含む部品作成ＣＡＤデータ３がＣＡＤシステム１内の
部品作成ＣＡＤ装置２において生成され、これらＣＡＤ
データ３が部品作成ＣＡＤデータ読込装置４に読み込ま
れる。部品作成ＣＡＤデータ読込装置４に読み込まれた
部品作成ＣＡＤデータ３が機構解析部品作成部１０に入
力されると、データファイル９に格納される（図３のス
テップＳ１０１）。

【００３４】ところで、コピー機２７の中の画像読み取
り部を構成する機構部品としては、画像読み取り装置３
１、画像読み取り部ベルト駆動モータ２９、画像読み取
り部ベルト３０、画像読み取り部プーリ３２が該当する
が、以下、このうちの画像読み取り装置３１の設計手順
を中心に説明する。

【００３５】図５に示す第１の作成段階では、部品形状
データ１ａに示されるように、四角形形状に寸法を与え
て、それを高さ方向に引き延ばして、外形形状を作成す
る。この時、形状生成履歴データ１ｂは、平面作成（Ａ
１）と引き出し（Ａ２）の２つからなり、形状特徴デー
タ１ｃは、立体形状（Ａ１１）の１つからなる。なお、
これら形状生成履歴データ及び形状特徴データは、部品
の属性データに該当するものである。

【００３６】上記ＣＡＤデータから、機構設計支援装置
８内の機構解析部品作成部１０では新規部品と判断して
（ステップＳ１０２）、機構解析部品としての作成を宣
言する（ステップＳ１０３）。機構解析部品情報獲得部
１１においては、機構解析部品の中心点が結合点として
自動生成される（ステップＳ１０４）。なお、このとき
の結合点データは、図５の機構動作解析部品モデルデー
タ１ｄ内のブラケットにはまだ記述されていない。

【００３７】図６に示す第２の作成段階では、部品形状
データ２ａに示されるように、立体形状の上面に円を作
成し、円を高さ方向に引き出して円柱形状を作成して、
それと立体形状とを論理演算して、立体形状に穴を作成
する。この時の形状生成履歴データ２ｂでは、上面に円
を描く（Ｂ１）、円を引き出す（Ｂ２）、円柱と立体形
状との論理演算（Ｂ３）が追加される。形状特徴データ
２ｃにおいても、穴Ａ（Ｂ１１）が追加される。

【００３８】上記ＣＡＤデータから、機構設計支援装置
８内の機構解析部品作成部１０では部品形状の変更と判
断して（ステップＳ１１３）、機構解析部品情報履歴処
理部１６で相当する機構解析部品を呼び出し（ステップ
Ｓ１１４）、形状生成履歴と形状特徴から穴の生成を確
認して（ステップＳ１１５）、穴の中心座標と半径から
なる結合点データを獲得する（ステップＳ１１６）。獲
得した結合点データは、図６の機構動作解析部品モデル
データ２ｄ内のブラケットに反映される。

【００３９】図７に示す第３の作成段階では、部品形状
データ３ａに示されるように、穴があいた立体形状の２
つを組み合わせる論理演算で、一つの立体形状にする。
この時の形状生成履歴データ３ｂでは、処理（Ｃ１〜Ｃ
５）とともに立体形状の論理演算（Ｃ６）が追加され
る。形状特徴データ３ｃにおいても、立体形状（Ｃ１
２）と穴（Ｃ１３）の２組が新たに追加されるととも
に、立体形状（Ｃ１１）が追加される。この時、２つの
穴の名称は、識別のために穴Ａ及び穴Ｂと付される。

【００４０】上記ＣＡＤデータから、機構設計支援装置
８内の機構解析部品作成部１０では部品形状の合成と判
断して（ステップＳ１０９）、機構解析部品合成部１４
では組み合わせの論理演算をする立体形状の機構解析部
品が呼び出され（ステップＳ１１０）、機構解析部品情
報合成処理部１５でそれぞれの結合点が別なものと認識
判定して（ステップＳ１１１）、結合点データが足し合
わされる（ステップＳ１１２）。この足し合わされた新
たな結合点データは、図７の機構動作解析部品モデルデ
ータ３ｄ内のブラケットに反映される。

【００４１】図８に示す第４作成段階では、部品形状デ
ータ４ａに示されるように、二つの穴があいた立体形状
から、新たに作成した直方体を引き算の論理演算を行っ
てベルトが入る溝を作成する。この時、形状生成履歴デ
ータ４ｂでは、形状生成履歴データ３ｂの内容に直方体
作成（Ｄ１）、直方体形状と立体形状の論理演算（Ｄ
２）が追加される。また、形状特徴データ４ｃでは、新
たに立体形状（Ｃ１１）の下に溝形状（Ｄ１１）が追加
される。

【００４２】上記ＣＡＤデータから、機構設計支援装置
８内の機構解析部品作成部１０では部品形状の変更と判
断して（ステップＳ１１３）、機構解析部品情報履歴処
理部１６で相当する機構解析部品を呼び出し（ステップ
Ｓ１１４）、形状生成履歴と形状特徴から溝形状の生成
を確認して（ステップＳ１１５）、溝の中心線と半径か
らなる結合点データを獲得する（ステップＳ１１６）。
獲得した新たな結合点データは、図８の機構動作解析部
品モデルデータ４ｄ内のブラケットに反映される。

【００４３】図９に示す第５作成段階では、部品形状デ
ータ５ａに示されるように、二つの穴と溝形状がある立
体形状の穴Ｂを削除する設計変更を示したものである。
この時は形状生成履歴データを利用して穴Ｂが生成され
た状態に戻り、上面に円を描く（Ｂ１）、円を引き出す
（Ｂ２）、円柱と論理演算する（Ｂ３）の３つの形状生
成履歴データを削除して、再びそれ以上の形状生成手順
を自動的に繰り返して現在の一つの穴（Ｂ１１）と溝形
状（Ｄ１１）がある立体形状を復元する。この時の形状
特徴データ５ｃでは、穴Ｂが消されている。

【００４４】上記ＣＡＤデータから、機構設計支援装置
８内の機構解析部品作成部１０では部品形状のの変更と
判断して（ステップＳ１１３）、機構解析部品情報履歴
処理部１６で相当する機構解析部品を呼び出し（ステッ
プＳ１１４）、形状生成履歴と形状特徴から穴形状特徴
と穴Ｂの消滅を確認して（ステップＳ１１５）、機構解
析部品情報から穴Ｂの結合点情報を削除する（ステップ
Ｓ１１６）。この結合点情報を削除は、図８の機構動作
解析部品モデルデータ４ｄ内のブラケットに反映され
る。

【００４５】このような設計手順で画像読み取り装置３
１の形状が決定していくと同時に、機構解析部品として
の画像読み取り装置も完成する。

【００４６】次に、設計者はコピー機２７の画像読み取
り部の組立設計を開始する。この場合も、画像読み取り
装置の機構部品は、画像読み取り装置３１、画像読み取
り部ベルト駆動モータ２９、画像読み取り部ベルト３
０、画像読み取り部プーリ３２となる。

【００４７】第１組立段階では、図１０に示す組立品デ
ータ１１ａのような組立処理が行われる。この場合、図
１１に示す組立履歴データ１１ｂでは、次のような手順
で設計される。すなわち、モータ軸２９の配置（Ｆ
１）、プーリ軸３２の配置（Ｆ２）、モータ軸２９とプ
ーリ軸３２とにベルト３０を掛ける（Ｆ３）、画像読み
取り装置３１の配置（Ｆ４）、画像読み取り装置３１を
ベルト３０に固定する（Ｆ５）、画像読み取り装置３１
のベルト搬送系の組立（Ｆ６）といった手順で設計され
る。

【００４８】まず、ＣＡＤシステム１から、機構設計支
援装置８内の部品組立ＣＡＤデータ読込装置７により、
部品組立順番と組立結合点、組立履歴を含む部品組立Ｃ
ＡＤデータを機構解析部品作成部１０に入力し、データ
ファイル９に格納する（図４のステップＳ２０１）。

【００４９】機構設計支援装置８内の機構解析組立作成
部１７では、最初に新規部品組立と判断して（ステップ
Ｓ２０２）、モータ軸２９、プーリ軸３２、ベルト３
０、画像情報読み取り装置３１に相当する機構解析部品
情報を呼び出す（ステップＳ２０３）。次に、組み立て
結合要素生成部１８では、組立手順と組立結合点の情報
からモータ軸２９の回転、プーリ軸３２の回転に対して
は回転結合要素を設定し、モータ軸２９とプーリ軸３２
との間のベルト伝達結合要素を設定し、画像読み取り装
置３１の並進動作には並進結合要素を設定し、画像読み
取り装置３１とベルト３０の間にベルト伝達結合要素を
設定する（ステップＳ２０４）。

【００５０】機構解析実行部２４でモータ軸２９に対す
る駆動関数が与えられ（ステップＳ２１９）、機構解析
が実行される（ステップＳ２２０）。機構解析結果はデ
ータファイル９へ格納され、機構解析結果処理部２５で
機構解析結果からアニメーションデータを作成して、機
構解析結果表示装置２６で機構解析結果をアニメーショ
ン表示する（ステップＳ２２１）。

【００５１】なお、機構解析結果は、図１２の機構動作
解析組立モデルのデータ１１ｃ内において、モータ軸の
結合点データ（Ｆ１１）、回転ジョイントの設定とベル
ト伝達のデータ（Ｆ１２）、プーリ軸の結合点データ
（Ｆ１３）、並進ジョイントの設定とベルト伝達のデー
タ（Ｆ１４）、画像読み取り装置の結合点データ（Ｆ１
５）として反映される。

【００５２】オペレータは機構解析結果表示装置２６で
のアニメーションを見ながら機構設計で考えた機構動作
を確認する。この時にオペレータは機構動作に不具合が
あった場合に条件を変更して機構設計の検証を行うこと
を考えた場合（ステップＳ２２２）、ＣＡＤシステム１
に戻って組立部品構成や部品形状を変更する。

【００５３】すなわち、第２組立段階として、図１３の
組立品データ１２ａのようにモータ軸２９の座標を変更
した場合には、ＣＡＤシステム１でモータ軸の座標を変
更する。

【００５４】図１４に示すように、この時に得られる部
品組立ＣＡＤデータの組立履歴データ１２ｂでは、プー
リ軸の配置まで組立処理が戻され、モータ軸の配置（Ｆ
１）とプーリ軸の配置（Ｆ２）の間に、モータ軸の移動
（Ｇ１）が組み込めまれ、プーリ軸の配置以降の組立処
理が再び実行される。

【００５５】この部品組立ＣＡＤデータの組立履歴デー
タ１２ｂを再び機構解析部品作成部１０に入力し、デー
タファイル９に格納する（ステップＳ２０１）。機構解
析組立履歴情報処理部２３で組立品変更と判断し（ステ
ップＳ２１４）、モータ軸２９に相当する機構解析部品
を呼び出し（ステップＳ２１５）、組立履歴からモータ
軸の移動を判定して（ステップＳ２１６）、組立品の結
合要素の位置を変更する（ステップＳ２１７）。

【００５６】なお、図１５の機構動作解析組立モデルの
データ１２ｃ内においては、モータ軸移動の内容が反映
される。すなわち、モータ軸の結合点データ（Ｆ１１）
と、回転ジョイントの設定とベルト伝達のデータ（Ｆ１
２）との間に、モータ軸移動のデータ（Ｇ１１）が挿入
される。

【００５７】次に、第３組立段階として、図１６の組立
品データ１３ａのように、画像情報読み取り部の組立品
に新たにプーリ軸とモータ軸からなるベルト搬送系を追
加し、かつ両方のモータ軸は共通である場合、ＣＡＤシ
ステム１で画像読み取り部と新たなベルト搬送系組立品
の追加・合成が行われる。

【００５８】図１７に示すように、この時に得られる部
品組立ＣＡＤデータの組立履歴データ１３ｂでは、モー
タ軸の配置（Ｈ１）、プーリ軸の配置（Ｈ２）、ベルト
に固定（Ｈ３）、画像読み取り装置のベルト搬送系の組
立（Ｈ４）が追加される。

【００５９】この部品組立ＣＡＤデータの組立履歴を再
び機構解析部品作成部１０に入力し、データファイル９
に格納する（ステップＳ２０１）。次に、機構解析組立
合成部２１で組立品合成と判断し（ステップＳ２０
９）、機構解析組立情報合成処理部２２で相当する画像
読み取り部と追加するベルト搬送系の組立品に含まれる
機構解析部品を呼び出し（ステップＳ２１０）、組立履
歴から新たなプーリ軸とモータ軸とベルトの追加とモー
タ軸が同じ物であることを判定して（ステップＳ２１
１）、追加するベルト系からのモータ軸の削除とベルト
結合要素を画像読み取り部のモータ軸に変更する処理を
実施して合成組立品に書き込む（ステップＳ２１２）。

【００６０】設計変更後、機構解析実行部２４でモータ
軸２９に対する駆動関数が与えられ（ステップＳ２１
９）、機構解析が実行される（ステップＳ２２０）。機
構解析結果はデータファイル９へ格納され、機構解析結
果処理部２５で機構解析結果からアニメーションデータ
を作成して、機構解析結果表示装置２６で機構解析結果
をアニメーション表示する（ステップＳ２２１）。

【００６１】なお、図１８の機構動作解析組立モデルの
データ１３ｃ内においては、回転ジョイントの設定とベ
ルト伝達のデータ（Ｈ１１）と、追加プーリ軸の結合点
データ（Ｈ１２）が反映される。

【００６２】オペレータはこの操作の繰り返しで設計変
更と機構解析をしながら、コピー機２７の場合にはコピ
ーずれや汚れや紙づまりのない機構動作を実現できる。
このように、設計変更と同時にオペレータは専門的な知
識や膨大なデータファイルでの機構解析データの変更を
考えることなく機構動作の確認や検証を行うことができ
る。実際に即し、かつ十分な検討の元での機構設計を効
率よく行なうことが可能となる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、部品設
計段階のＣＡＤからの部品形状データだけでなく、穴や
溝等の形状特徴データ、形状生成履歴データといった属
性データを利用して他の部品との結合点を獲得して、設
計段階から機構解析部品データを自動的に作成し、設計
変更に対しても形状生成履歴データを利用して結合点の
編集を行いながら、設計の進捗と同時に機構解析部品デ
ータを作成することを実現している。また部品組立段階
ではＣＡＤからの部品組立順番データと組立結合点デー
タ、組立履歴データといった属性データを利用して機構
解析部品間の結合要素作成を自動化し、設計変更に対し
ても組立履歴データを利用して構成する機構解析部品、
結合箇所、結合方法の編集を行いながら、設計の進捗と
同時に機構解析組立品データを作成することを実現して
いる。これらにより、実際に即し、かつ十分な検討の元
での機構設計を効率よく行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る機構設計支援装置を
含むシステムの機能構成を示すブロック図。

【図２】上記機構設計支援装置による検証例で対象とな
るコピー機の機構系を示す図。

【図３】上記機構設計支援装置における機構解析部品の
作成処理の手順を示すフローチャート。

【図４】上記機構設計支援装置における機構解析部品の
組立処理の手順を示すフローチャート。

【図５】上記コピー機における画像読み取り装置の第１
の作成段階での部品形状、形状生成履歴、形状特徴、機
構動作解析部品モデルデータを示す概念図。

【図６】上記コピー機における画像読み取り装置の第２
の作成段階での部品形状、形状生成履歴、形状特徴、機
構動作解析部品モデルデータを示す概念図。

【図７】上記コピー機における画像読み取り装置の第３
の作成段階での部品形状、形状生成履歴、形状特徴、機
構動作解析部品モデルデータを示す概念図。

【図８】上記コピー機における画像読み取り装置の第４
の作成段階での部品形状、形状生成履歴、形状特徴、機
構動作解析部品モデルデータを示す概念図。

【図９】上記コピー機における画像読み取り装置の第５
の作成段階での部品形状、形状生成履歴、形状特徴、機
構動作解析部品モデルデータを示す概念図。

【図１０】上記コピー機における画像読み取り装置の第
１の組立段階での組立構成を示す概念図。

【図１１】上記コピー機における画像読み取り装置の第
１の組立段階での組立履歴を示す概念図。

【図１２】上記コピー機における画像読み取り装置の第
１の組立段階での機構動作解析組立モデルのデータを示
す概念図。

【図１３】上記コピー機における画像読み取り装置の第
２の組立段階での組立構成を示す概念図。

【図１４】上記コピー機における画像読み取り装置の第
２の組立段階での組立履歴を示す概念図。

【図１５】上記コピー機における画像読み取り装置の第
２の組立段階での機構動作解析組立モデルのデータを示
す概念図。

【図１６】上記コピー機における画像読み取り装置の第
３の組立段階での組立構成を示す概念図。

【図１７】上記コピー機における画像読み取り装置の第
３の組立段階での組立履歴を示す概念図。

【図１８】上記コピー機における画像読み取り装置の第
３の組立段階での機構動作解析組立モデルのデータを示
す概念図。

【図１９】従来技術に係る機構設計支援装置を含むシス
テムの構成を示す機能ブロック図。

【図２０】従来技術に係る機構設計支援装置における処
理手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…ＣＡＤシステム、 ２…部品作成ＣＡＤ装置、 ３…部品作成ＣＡＤデータ、 ４…部品作成ＣＡＤデータ読込装置、 ５…部品組立ＣＡＤ装置、 ６…部品組立ＣＡＤデータ、 ７…部品組立ＣＡＤデータ読込装置、 ８…機構設計支援装置、 ９…データファイル、 １０…機構解析部品作成部、 １１…機構解析部品情報獲得部、 １２…機構解析部品分割部、 １３…機構解析部品情報分割処理部、 １４…機構解析部品合成部、 １５…機構解析部品情報合成処理部、 １６…機構解析部品情報履歴処理部、 １７…機構解析組立部、 １８…組立結合要素生成部、 １９…機構解析組立分割部、 ２０…機構解析組立情報分割処理部、 ２１…機構解析組立合成部、 ２２…機構解析組立情報合成処理部、 ２３…機構解析組立情報履歴処理部、 ２４…機構解析実行部、 ２５…機構解析結果処理部、 ２６…機構解析結果表示装置、 ２７…コピー機、 ２８…原稿、 ２９…画像読み取り部ベルト駆動モータ、 ３０…搬送ベルト、 ３１…画像読み取り装置、 ３２…画像読み取り部プーリ軸、 ３３…ＣＡＤシステム、 ３４…部品作成ＣＡＤ装置、 ３５…部品組立ＣＡＤ装置、 ３６…部品作成／部品組立ＣＡＤデータ、 ３７…部品／組立ＣＡＤデータ読込装置、 ３８…機構設計支援装置、 ３９…データファイル、 ４０…ＣＡＤ形状変換部、 ４１…機構解析部品作成部、 ４２…機構解析部品結合点作成部、 ４３…組立要素生成部、 ４４…機構解析実行部、 ４５…機構解析結果処理部、 ４６…機構解析結果表示装置。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＣＡＤシステムからのＣＡＤデータに基づ
   いて機構解析を行うことにより機構設計を支援する機構
   設計支援方法において、 前記ＣＡＤシステムから得られる部品形状データのほ
   か、その部品の属性データを含む部品作成ＣＡＤデータ
   を取得するステップと、 取得した前記部品作成ＣＡＤデータに基づいて機構解析
   部品データを生成して保管しておくステップと、 前記ＣＡＤシステムから得られる組立品データのほか、
   部品組立の属性データを含む部品組立ＣＡＤデータを取
   得するステップと、 取得した前記部品組立ＣＡＤデータに基づいて機構解析
   組立品データを生成して保管しておくステップと、 部品の設計変更があった場合に、前記部品作成ＣＡＤデ
   ータ内の属性データを用いることにより、設計変更の内
   容を前記機構解析部品データに反映させるステップと、 部品組立の設計変更があった場合に、前記部品組立ＣＡ
   Ｄデータ内の属性データを用いることにより、設計変更
   の内容を前記機構解析組立品データに反映させるステッ
   プとを有することを特徴とする機構設計支援方法。
2. 【請求項２】ＣＡＤシステムからのＣＡＤデータに基づ
   いて機構解析を行うことにより機構設計を支援する機構
   設計支援方法において、 前記ＣＡＤシステムから得られる部品形状データのほ
   か、形状特徴データ、形状生成履歴データを含む部品作
   成ＣＡＤデータを取得するステップと、 取得した前記部品作成ＣＡＤデータに基づいて機構解析
   部品データを生成して保管しておくステップと、 前記ＣＡＤシステムから得られる組立品データのほか、
   部品組立順番データ、組立結合点データ、組立履歴デー
   タを含む部品組立ＣＡＤデータを取得するステップと、 取得した前記部品組立ＣＡＤデータに基づいて機構解析
   組立品データを生成して保管しておくステップと、 部品の設計変更があった場合に、前記部品作成ＣＡＤデ
   ータ内の前記形状特徴データ及び形状生成履歴データの
   うちの少なくとも一つを用いることにより、設計変更の
   内容を前記機構解析部品データに反映させるステップ
   と、 部品組立の設計変更があった場合に、前記部品組立ＣＡ
   Ｄデータ内の前記部品組立順番データ、組立結合点デー
   タ、組立履歴データのうちの少なくとも一つを用いるこ
   とより、設計変更の内容を前記機構解析組立品データに
   反映させるステップとを有することを特徴とする機構設
   計支援方法。
3. 【請求項３】前記部品作成ＣＡＤデータから各部品間で
   結合されるべき結合点の座標を獲得し、前記解析部品デ
   ータに反映させるステップをさらに有することを特徴と
   する請求項２記載の機構設計支援方法。
4. 【請求項４】設計過程において部品の分割があった場合
   に、その分割に応じて変更される前記部品作成ＣＡＤデ
   ータ内の形状特徴データと形状生成履歴データを用いる
   ことにより、当該分割内容を前記機構解析部品データに
   反映させるステップをさらに有することを特徴とする請
   求項２記載の機構設計支援方法。
5. 【請求項５】設計過程において部品の合成があった場合
   に、その合成に応じて変更される前記部品作成ＣＡＤデ
   ータ内の形状特徴データと形状生成履歴データを用いる
   ことにより、当該合成内容を前記機構解析部品データに
   反映させるステップをさらに有することを特徴とする請
   求項２記載の機構設計支援方法。
6. 【請求項６】部品の形状特徴についての設計変更があっ
   た場合に、前記部品作成ＣＡＤデータ内の形状特徴デー
   タと形状生成履歴データを用いることにより、当該変更
   内容を前記機構解析部品データに反映させるステップを
   さらに有することを特徴とする請求項２記載の機構設計
   支援方法。
7. 【請求項７】設計過程において組立品の分割があった場
   合に、その分割に応じて変更される前記部品組立ＣＡＤ
   データ内の組立履歴データを用いることにより、当該分
   割内容を前記機構解析組立品データに反映させるステッ
   プをさらに有することを特徴とする請求項２記載の機構
   設計支援方法。
8. 【請求項８】設計過程において組立品の合成があった場
   合に、その合成に応じて変更される前記部品組立ＣＡＤ
   データ内の組立履歴データを用いることにより、当該合
   成内容を前記機構解析組立品データに反映させるステッ
   プをさらに有することを特徴とする請求項２記載の機構
   設計支援方法。
9. 【請求項９】組立品の部品構成、結合点、結合要素のう
   ちの少なくとも一つについて設計変更があった場合に、
   前記部品組立ＣＡＤデータ内の組立履歴データを用いる
   ことにより、当該変更内容を前記機構解析組立品データ
   に反映させるステップをさらに有することを特徴とする
   請求項２記載の機構設計支援方法。
10. 【請求項１０】 機構設計をＣＡＤシステムと機構解析
    により支援する機構設計支援方法において、 部品作成ＣＡＤデータ読込手段から部品形状、形状特
    徴、形状作成履歴からなる部品作成ＣＡＤデータを入力
    して機構解析部品データを作成する機構解析部品作成ス
    テップと、 前記部品作成ＣＡＤデータから他の部品と結合できる結
    合点の座標を獲得して、前記機構解析部品データに加え
    る機構部品情報獲得ステップと、 部品が設計過程で分割された場合に前記機構解析部品を
    分割する機構解析部品分割ステップと、 部品の分割に応じて変更された部品作成ＣＡＤデータの
    形状生成履歴と形状特徴から前記結合点が所属する部品
    を判定して、分割された機構解析部品に分類する機構解
    析部品情報分割処理ステップと、 部品が設計過程で合成された場合に前記機構部品を合成
    する機構解析部品合成ステップと、 部品の合成に応じて変更された部品作成ＣＡＤデータの
    形状生成履歴と形状特徴から前記結合点の合成や消滅を
    判断して、結合点を合成する機構解析部品情報合成処理
    ステップと、 部品の設計変更において形状や穴や溝などの形状特徴が
    変更になった場合に、その部品の部品作成ＣＡＤデータ
    に含まれる形状履歴と形状特徴に応じて結合点の合成や
    消滅、移動などを判断して結合点を編集する機構解析部
    品情報履歴処理ステップと、 部品組立ＣＡＤデータから部品組立順番と組立結合点、
    組立履歴からなる部品組立ＣＡＤデータを獲得し部品構
    成と結合順番と結合要素データを作成する組立履歴情報
    処理ステップと、 前記部品組立ＣＡＤデータと併せて部品間の結合要素を
    作成して機械全体の機構解析組立品データを生成する組
    立結合要素生成ステップと、 組立品が設計過程で分割された場合に前記機構解析組立
    品データを分割する機構解析組立分割ステップと、 組立品の分割に応じて変更された部品組立ＣＡＤデータ
    の組立履歴から前記部品構成と結合要素データが所属す
    る組立品を判定して、分割した機構解析組立品に分類す
    る機構解析組立情報分割処理ステップと、 組立品が設計過程で合成された場合に前記機構解析組立
    品データを合成する機構解析組立品合成ステップと、 組立品の合成に応じて変更された部品組立ＣＡＤデータ
    の組立履歴から前記部品構成と結合要素の合成や消滅を
    判断して、部品構成と結合要素を編集する機構解析組立
    情報合成処理ステップと、 組立品の設計変更において部品構成や結合点、結合要素
    が変更になった場合に、その組立品の部品組立ＣＡＤデ
    ータに含まれる組立履歴に応じて機構解析部品や結合要
    素の合成や消滅、変更、結合点の変更を編集する機構解
    析組立情報履歴処理ステップとを有することを特徴とす
    る機構設計支援方法。
11. 【請求項１１】ＣＡＤシステムからのＣＡＤデータに基
    づいて機構解析を行うことにより機構設計を支援する機
    構設計支援装置において、 前記ＣＡＤシステムから得られる部品形状データのほ
    か、その部品の属性データを含む部品作成ＣＡＤデータ
    を取得する手段と、 取得した前記部品作成ＣＡＤデータに基づいて機構解析
    部品データを生成して保管する手段と、 前記ＣＡＤシステムから得られる組立品データのほか、
    部品組立の属性データを含む部品組立ＣＡＤデータを取
    得する手段と、 取得した前記部品組立ＣＡＤデータに基づいて機構解析
    組立品データを生成して保管する手段と、 部品の設計変更があった場合に、前記部品作成ＣＡＤデ
    ータ内の属性データを用いることにより、設計変更の内
    容を前記機構解析部品データに反映させる手段と、 部品組立の設計変更があった場合に、前記部品組立ＣＡ
    Ｄデータ内の属性データを用いることにより、設計変更
    の内容を前記機構解析組立品データに反映させる手段と
    を具備したことを特徴とする機構設計支援装置。
12. 【請求項１２】ＣＡＤシステムからのＣＡＤデータに基
    づいて機構解析を行うことにより機構設計を支援する機
    構設計支援装置において、 前記ＣＡＤシステムから得られる部品形状データのほ
    か、形状特徴データ、形状生成履歴データを含む部品作
    成ＣＡＤデータを取得する手段と、 取得した前記部品作成ＣＡＤデータに基づいて機構解析
    部品データを生成して保管する手段と、 前記ＣＡＤシステムから得られる組立品データのほか、
    部品組立順番データ、組立結合点データ、組立履歴デー
    タを含む部品組立ＣＡＤデータを取得する手段と、 取得した前記部品組立ＣＡＤデータに基づいて機構解析
    組立品データを生成して保管する手段と、 部品の設計変更があった場合に、前記部品作成ＣＡＤデ
    ータ内の前記形状特徴データ及び形状生成履歴データの
    うちの少なくとも一つを用いることにより、設計変更の
    内容を前記機構解析部品データに反映させる手段と、 部品組立の設計変更があった場合に、前記部品組立ＣＡ
    Ｄデータ内の前記部品組立順番データ、組立結合点デー
    タ、組立履歴データのうちの少なくとも一つを用いるこ
    とより、設計変更の内容を前記機構解析組立品データに
    反映させる手段とを具備したことを特徴とする機構設計
    支援装置。
13. 【請求項１３】 機構設計をＣＡＤシステムと機構解析
    により支援する機構設計支援装置において、 部品作成ＣＡＤデータ読込手段から部品形状、形状特
    徴、形状作成履歴からなる部品作成ＣＡＤデータを入力
    して機構解析部品データを作成する機構解析部品作成手
    段と、 前記部品作成ＣＡＤデータから他の部品と結合できる結
    合点の座標を獲得して、前記機構解析部品データに加え
    る機構部品情報獲得手段と、 部品が設計過程で分割された場合に前記機構解析部品を
    分割する機構解析部品分割手段と、 部品の分割に応じて変更された部品作成ＣＡＤデータの
    形状生成履歴と形状特徴から前記結合点が所属する部品
    を判定して、分割された機構解析部品に分類する機構解
    析部品情報分割処理手段と、 部品が設計過程で合成された場合に前記機構部品を合成
    する機構解析部品合成手段と、 部品の合成に応じて変更された部品作成ＣＡＤデータの
    形状生成履歴と形状特徴から前記結合点の合成や消滅を
    判断して、結合点を合成する機構解析部品情報合成処理
    手段と、 部品の設計変更において形状や穴や溝などの形状特徴が
    変更になった場合に、その部品の部品作成ＣＡＤデータ
    に含まれる形状履歴と形状特徴に応じて結合点の合成や
    消滅、移動などを判断して結合点を編集する機構解析部
    品情報履歴処理手段と、 部品組立ＣＡＤデータ読込手段から部品組立順番と組立
    結合点、組立履歴からなる部品組立ＣＡＤデータを獲得
    し部品構成と結合順番と結合要素データを作成する組立
    履歴情報処理手段と、 前記部品組立ＣＡＤデータと併せて部品間の結合要素を
    作成して機械全体の機構解析組立品データを生成する組
    立結合要素生成手段と、 組立品が設計過程で分割された場合に前記機構解析組立
    品データを分割する機構解析組立分割手段と、 組立品の分割に応じて変更された部品組立ＣＡＤデータ
    の組立履歴から前記部品構成と結合要素データが所属す
    る組立品を判定して、分割した機構解析組立品に分類す
    る機構解析組立情報分割処理手段と、 組立品が設計過程で合成された場合に前記機構解析組立
    品データを合成する機構解析組立品合成手段と、 組立品の合成に応じて変更された部品組立ＣＡＤデータ
    の組立履歴から前記部品構成と結合要素の合成や消滅を
    判断して、部品構成と結合要素を編集する機構解析組立
    情報合成処理手段と、 組立品の設計変更において部品構成や結合点、結合要素
    が変更になった場合に、その組立品の部品組立ＣＡＤデ
    ータに含まれる組立履歴に応じて機構解析部品や結合要
    素の合成や消滅、変更、結合点の変更を編集する機構解
    析組立情報履歴処理手段とを具備したことを特徴とする
    機構設計支援装置。