シミュレーションデータ生成装置およびシミュレーションデータ生成プログラム
【課題】シミュレーションプログラムによるシミュレーション環境をＣＡＤデータから容易に生成することで、作業時間の短縮とシミュレーションの精度向上を図ることができるシミュレーションデータ生成装置およびシミュレーションデータ生成プログラムを提供する。
【解決手段】コンピュータにて、３次元ＣＡＤプログラムとシミュレーションデータ生成プログラムとが動作することで、３次元ＣＡＤ装置と、シミュレーションデータ生成装置として機能する。シミュレーションデータ生成装置では、解析制御手段２１が、３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置を、３次元ＣＡＤ装置により移動させ、始点座標データと終点座標データとを得る。そして、これらの座標データから、設定データ生成手段２２が、固定部品を示す主を割り当て、可動部品を示す従を割り当てることで、シミュレーションプログラムが使用する部品主従データを設定データとして生成する。
【解決手段】コンピュータにて、３次元ＣＡＤプログラムとシミュレーションデータ生成プログラムとが動作することで、３次元ＣＡＤ装置と、シミュレーションデータ生成装置として機能する。シミュレーションデータ生成装置では、解析制御手段２１が、３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置を、３次元ＣＡＤ装置により移動させ、始点座標データと終点座標データとを得る。そして、これらの座標データから、設定データ生成手段２２が、固定部品を示す主を割り当て、可動部品を示す従を割り当てることで、シミュレーションプログラムが使用する部品主従データを設定データとして生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成部品（構成要素）の３次元イメージを示す３次元ＣＡＤデータに基づいて、各構成部品の動作シミュレーションするための設定データを生成するシミュレーションデータ生成装置およびシミュレーションデータ生成プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３次元ＣＡＤデータに基づいてシミュレーションを行うものとして、例えば、特許文献１，２に記載されたものが知られている。
この特許文献１に記載の実装置の動作シミュレーションシステムには、三次元ＣＡＤで作成した仮想作動装置モデルの画像を、可動部品の画像または可動組立体の画像と他の部品の画像との近接および衝突を判断しながら、表示体に表示させるものである。
【０００３】
特許文献２に記載のシミュレーションモデル生成用データ作成装置には、処理対象の製品を構成する部品のＣＡＤデータに基づいて、シミュレーションを行うときに必要となる部品の持つ解析データを抽出して、それらの解析データを合成することでその製品のシミュレーションモデルの元になるデータを作成するというものである。この特許文献２では、シミュレーションモデルの元になるデータを作成するときに、解析データから削除されてしまう部品の持つネジやネジ穴や突起部などのような微小部品の中心座標を取得して、それに対して位置名を割り当てて、それらの位置名と中心座標とに基づいて解析データを合成する処理を行っている。
【０００４】
このように３次元ＣＡＤデータに基づいてシミュレーションを行うような技術が開示されている。例えば、製造装置をシミュレーションする場合には、まず、製造装置の各部品の３次元ＣＡＤデータを３次元ＣＡＤプログラムにより作成する。この３次元ＣＡＤプログラムでは、各部品の輪郭を定義するための座標データと、部品同士の面の位置関係が移動可能か否かの自由度を示す拘束データなどがＣＡＤデータとして生成される。シミュレーションプログラムでは、このＣＡＤデータに基づいて仮想的に各部品を、ラダー言語などのプログラム言語により記述された動作プログラムに基づいて動作させて、製造装置の各部品の干渉、ワークの搬送や製造具合などを検証している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６２７５３号公報
【特許文献２】特開２００７−１７２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、シミュレーションプログラムでは、３次元ＣＡＤデータとして入力される座標データと拘束データだけでは、構成部品同士の動作に関する情報が欠落しているため、構成部品が組み合わされた装置のいずれかの部品が固定部品なのか、または可動部品なのか判別が付かないため、直ちにシミュレーションプログラムによるシミュレーションができない。従って、現状では、シミュレーションするために必要な設定データを、操作者は手作業により入力している状態である。この手作業は、シミュレーションする構成部品の数が多ければ多いほど数多くなり、時間を要するだけでなく、設定ミスも多くなるおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、シミュレーションプログラムによるシミュレーション環境をＣＡＤデータから容易に生成することで、作業時間の短縮とシミュレーションの精度向上を図ることができるシミュレーションデータ生成装置およびシミュレーションデータ生成プログラム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】
【０００８】
本発明のシミュレーションデータ生成装置は、固定部品と可動部品とから構成されたシミュレーションの対象装置を、３次元ＣＡＤプログラムにより作図されることで３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置として動作させ、前記動作装置を構成する各部品の移動前の座標データである始点座標データと、移動後の座標データである終点座標データとを得る解析制御手段と、前記解析制御手段からの始点座標データおよび終点座標データから、位置が変化しない部品を固定部品であることを示す主として割り当て、位置が変化した部品を当該固定部品に対する可動部品であることを示す従として割り当てることで、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを設定データとして生成する設定データ生成手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のシミュレーションデータ生成装置によれば、まず、解析制御手段が３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置を動作させることにより始点座標データと終点座標データとを得る。次に、設定データ生成手段がこの始点座標データと終点座標データとから部品の位置が変化したか否かに基づいて固定部品と、この固定部品に対する可動部品とを判定する。そして、設定データ生成手段が固定部品を主とし、可動部品を従とした部品主従データを生成する。この部品主従データをシミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための設定データとすることで、手作業で設定することなく、シミュレーションプログラムによりシミュレーションを行うことができる。
【００１０】
前記設定データ生成手段は、始点座標データおよび終点座標データから、移動方向と移動量とを示すベクトルデータを生成するのが望ましい。シミュレーションプログラムが設定データとして、ベクトルデータを必要とするときでも、設定データ生成手段が始点座標データおよび終点座標データからベクトルデータを生成することにより手作業で設定することなく、シミュレーションプログラムによりシミュレーションを行うことができる。
【００１１】
前記解析制御手段は、対象装置が複数の動作装置を含む場合、前記複数の動作装置を順次動作させ、一緒に移動する部品を示す列データを動作装置ごとに対応させて、第１のマトリクス表として作成し、前記設定データ生成手段は、前記第１のマトリクス表から、動作装置に対応して位置が移動した部品（可動部品）数が多い順に列データを並び替えた第２のマトリクス表を作成し、前記第２のマトリクス表に基づいて、位置が移動した部品数の多い列データから順に、可動部品を位置が移動しなかった部品（固定部品）に関連付けて部品主従データを生成するのが望ましい。
対象装置が複数の動作装置を含む場合でも、解析制御手段が第１のマトリクス表を作成し、設定データ生成手段が第１のマトリクス表から第２のマトリクス表を作成した後、可動部品を固定部品に順次関連付けすることで、部品主従データを生成することができる。
【００１２】
本発明のシミュレーションデータ生成装置は、コンピュータを、固定部品と可動部品とから構成され、３次元ＣＡＤプログラムにより作図されることで３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置を対象装置として動作させ、前記動作装置を構成する各部品の移動前の座標データである始点座標データと、移動後の座標データである終点座標データとを得る解析制御手段、前記解析制御手段からの始点座標データおよび終点座標データから、位置が変化しない部品を固定部品であることを示す主と割り当て、位置が変化した部品を当該固定部品に対する可動部品であることを示す従と割り当てることで、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを設定データとして生成する設定データ生成手段として機能させるためのシミュレーションデータ生成プログラムにより実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを自動的に生成することができるので、３次元ＣＡＤデータにシミュレーションをするための固定部品や可動部品を識別する設定データが含まれていなくても、シミュレーションプログラムによるシミュレーション環境を３次元ＣＡＤデータから容易に生成することで、作業時間の短縮とシミュレーションの精度向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るシミュレーションシステムの構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシミュレーションシステムの第１のコンピュータの構成を説明するための図である。
【図３】シミュレーションの対象装置の一例としての直線移動するエアシリンダを示す斜視図である。
【図４】図３に示すエアシリンダを示す図であり、（Ａ）は始点状態を示す斜視図、（Ｂ）は終点状態を示す斜視図である。
【図５】シミュレーションの対象装置の一例としての回転移動するロータリーアクチュエータを使用した回転装置を示す斜視図である。
【図６】図３に示す回転装置を示す図であり、（Ａ）は終点状態を示す斜視図、（Ｂ）は回転軸を示す部分拡大斜視図である。
【図７】シミュレーションの対象装置の一例としての直線移動および回転移動をする複合装置を示す斜視図である。
【図８】図７に示す複合装置の始点状態を示す斜視図である。
【図９】複数の動作装置を順次動作させ、一緒に移動する部品を示す列データを動作装置ごとに対応させた第１のマトリクス表を示す図である。
【図１０】図９に示す第１のマトリクス表から動作装置に対応して位置が移動した部品数が多い順に列データを並び替えた第２のマトリクス表を示す図である。
【図１１】図１０に示す第２のマトリクス表から可動部品をこの可動部品に対する固定部品に関連付けた部品主従データとすることを説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係るシミュレーションシステムを図面に基づいて説明する。
図１に示すように、シミュレーションシステムは、３次元ＣＡＤプログラムが動作することで３次元ＣＡＤ装置として機能すると共に、シミュレーションデータ生成プログラムが動作することで、シミュレーションデータ生成装置として機能する第１のコンピュータＣ１と、仮想的に製造装置をシミュレーションするときの動作を指定する動作プログラムを実行して、シミュレーションプログラムにコマンドを出力する第２のコンピュータＣ２と、シミュレーションプログラムが動作するシミュレーション装置として機能する第３のコンピュータＣ３とを備えている。
【００１６】
図１では、３次元ＣＡＤ装置として機能するコンピュータと、シミュレーションデータ生成装置として機能するコンピュータとを同じコンピュータとしているが、異なるコンピュータとしてもよい。また、第１のコンピュータＣ１と第３のコンピュータＣ３とを同じコンピュータとしてもよい。
【００１７】
第１のコンピュータＣ１から第３のコンピュータＣ３へは、３次元として表現された３次元ＣＡＤデータと、シミュレーションデータ生成プログラムにより生成された設定データが渡される。この３次元ＣＡＤデータは、３次元ＣＡＤプログラムを操作して装置を３次元的に表現されたデータで、各構成部品の輪郭を示す座標データと、接する構成部品同士のある２つの面同士が移動可能か否かの自由度を示す拘束データ等が含まれる。これらのデータは、同じコンピュータであれば、ハードディスク装置を介して渡すことが可能であるが、異なるコンピュータであれば、ＵＳＢメモリや光ディスク、フレキシブルディスクを介在させたり、ＬＡＮ経由でサーバを介してファイルを参照させたりしてもよい。
また、第２のコンピュータＣ２から第３のコンピュータＣ３へ発行されるコマンドは、ＬＡＮ経由とすることができる。
【００１８】
例えば、３次元ＣＡＤプログラムは、オートデスク社製のオートデスクインベンターが使用できる。また、シミュレーションプログラムは、ダイレクトＸ（登録商標）環境で動作するものが使用できる。
【００１９】
ここで、第１のコンピュータＣ１を３次元ＣＡＤ装置およびシミュレーションデータ生成装置として機能させたときの構成について、図２に基づいて説明する。
図２に示す第１のコンピュータＣ１は、３次元ＣＡＤ装置を構成するＣＡＤ手段１１おおよびコマンド制御手段１２と、シミュレーションデータ生成装置を構成する解析制御手段２１および設定データ生成手段２２と、表示手段３１と、入力手段３２と、記憶手段３３とを備えている。
【００２０】
ＣＡＤ手段１１は、３次元イメージとして装置を作図したり、装置を構成する部品を移動させたりする機能を備えている。コマンド制御手段１２は、部品の移動を指示する制御コマンドを受信して解析し、ＣＡＤ手段１１に指示を出力する機能を備えている。
解析制御手段２１は、構成部品を仮想的に動作させて構成部品の位置関係を解析する機能を備えている。設定データ生成手段２２は、解析制御手段２１からの解析結果に基づいて生成データを作成する機能を備えている。
【００２１】
表示手段３１は、操作画面を表示するもので、ＣＲＴやＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイなどが使用できる。入力手段３２は、シミュレーションデータ生成プログラムを起動終了したり、操作したりするときに使用されるもので、キーボードやマウス、タブレット、ジョイスティックなどが使用できる。
記憶手段３３は、３次元ＣＡＤデータ、設定データなどの他に、各種のプログラムを格納するための不揮発性メモリである。記憶手段３３は、コンピュータに設けられたハードディスクドライブとすることができる。
【００２２】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係るシミュレーションデータ生成装置として機能するシミュレーションデータ生成プログラムの動作を図面に基づいて説明する。
シミュレーションを行う対象装置の動作として、大別すると直線移動と回転移動の２つである。複雑な装置であっても、この直線移動と回転移動との組み合わせにより動作を実現することができる。従って、この直線移動と回転移動を行う対象装置を例に、シミュレーションデータ生成プログラムの動作を説明する。
【００２３】
まず、シミュレーションの対象装置として、直線移動を行う動作装置である図３に示すエアシリンダ５０を単純モデル化したものに基づいて説明する。例えば、図３に示すエアシリンダ５０では、２個の構成部品のうち一方の構成部品であるシリンダ本体５０１と、他方の構成部品である伸縮部５０２とから構成されている。
シリンダ本体５０１は、直方体状のケーシングにシリンダが内蔵され、上面に伸縮部５０２が設けられている。伸縮部５０２は、２本のロッド５０２ａの先端にテーブル５０２ｂが設けられている。
【００２４】
３次元ＣＡＤデータでは、このエアシリンダ５０のシリンダ本体５０１と伸縮部５０２とのそれぞれの輪郭を示す座標データと、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２との向き合う面（上面５０１ａとテーブル５０２ｂ）の自由度を示す拘束データとが定義されている。図３においては、シリンダ本体５０１の上面５０１ａとテーブル５０２ｂの底面とは、上下方向のみが許容され、スライド方向は規制されている旨の拘束データが定義されている。なお、初期状態では、シリンダ本体５０１の上面５０１ａと伸縮部５０２のテーブル５０２ａとは隙間無しに設定されている。
【００２５】
解析制御手段２１は、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２との間の隙間が所定距離となるように、ＣＡＤ手段１１にコマンドを発行する。図４（Ａ）および同図（Ｂ）に示すようにＣＡＤ手段１１では、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２とを拘束データに準じて移動させる。この場合にはシリンダ本体５０１と伸縮部５０２とを離間させる。そして、ＣＡＤ手段１１は、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２との位置を示す座標データを、シミュレーションデータ生成装置へ出力する。
【００２６】
例えば、シリンダ本体５０１の移動前の任意の座標データ（始点座標データ）が（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）であり、伸縮部５０２の移動前の任意の座標データが（ｘ２１，ｙ２１，ｚ２１）であったとする。そして、移動後では、シリンダ本体５０１の座標データ（終点座標データ）が（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）、伸縮部５０２が（ｘ２２，ｙ２２，ｚ２２）であったとする。
【００２７】
解析制御手段２１は、移動後の座標データが、変化しなかった場合は固定部品、変化した場合は、この固定部品に対する可動部品であると判定している。従って、解析制御手段２１は、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２とを離間させることにより移動した座標データから、移動したのが伸縮部５０２、移動しなかったのがシリンダ本体５０１であると判定することができる。
設定データ生成手段２２は、この判定結果に基づいて、固定部品を親または主（上位を示すデータ）、可動部品を子または従（下位を示すデータ）とする親子関係（主従関係）を示す部品主従データを設定データとして生成する。
【００２８】
従って、設定データ生成手段２２はシリンダ本体５０１に上位（主）であることを示す「−１」を割り当てる。また、伸縮部５０２はシリンダ本体５０１に対して下位（従）であることを示す「０」を割り当てる。
【００２９】
また、設定データ生成手段２２は、伸縮部５０２の最初の位置を始点とし、移動後の位置を終点として、移動方向と移動量とからベクトルデータを生成して設定データに含める。このベクトルデータは、シミュレーションプログラムが、シミュレーション環境として必要としているために、生成されるもので、可動部品の始点座標データと終点座標データとでシミュレーションが行えるものであれば、ベクトルデータは生成しなくてもよい。
【００３０】
このようにして、シミュレーションの際に３次元ＣＡＤデータだけでは、シリンダ本体５０１または伸縮部５０２の輪郭を座標データにより定義するしかなく、いずれの構成部品が移動するかが分からないため、エアシリンダ５０のシミュレーションに際しては手作業により割り当てをしていたが、エアシリンダ５０の３次元ＣＡＤデータに部品主従データを割り当て付加することにより、シミュレーションの対象装置を構成するそれぞれの構成部品について部品主従データにより固定部品かまたは移動部品かが判別できるので、手作業による設定データの入力が省略できる。従って、大幅な作業時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
次に、シミュレーションの対象装置として、回転移動を行う動作装置である図５に示すロータリーアクチュエータによる回転装置を単純モデル化したものを例に説明する。なお、図５においてはロータリーアクチュエータについては図示していない。
図５に示す回転装置５１は、２個の構成部品のうち一方の構成部品である第１の板状部品５１１と、ロータリーアクチュエータにより回転する他方の構成部品である第２の板状部品５１２とから構成されている。
回転装置５１は、回転軸Ｏに設けられたロータリーアクチュエータを中心に第２の板状部品５１２が第１の板状部品５１１に対して円弧を描きながら回転するように接続されている。
【００３２】
３次元ＣＡＤデータでは、この回転装置５１の第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とのそれぞれの輪郭を示す座標データと、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２との向き合う面の自由度を示す拘束データとが定義されている。図５においては、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とを接続する回転軸Ｏが第２の板状部品５１２に対して自由度があることが定義されることで、上下方向が拘束され、回転方向は規制されている旨の拘束データが定義されている。なお、初期状態では、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とは重なり合う状態に設定されている。
【００３３】
解析制御手段２１は、図６（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２との間の隙間が所定距離となるように、ＣＡＤ手段１１にコマンドを発行する。ＣＡＤ手段１１では、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とを拘束データに準じて離間させる。そして、ＣＡＤ手段１１は、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２との位置を示す座標データを、シミュレーションデータ生成装置へ出力する。
【００３４】
解析制御手段２１は、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とを離間させることにより移動した座標データから、移動したのが第２の板状部品５１２、移動しなかったのが第１の板状部品５１１であると判定することができる。
設定データ生成手段２２は、この判定結果に基づいて、固定部品である第１の板状部品５１１に上位であることを示す「−１」を割り当てる。また、第１の板状部品５１１に対する可動部品となる第２の板状部品５１２は第１の板状部品に対して下位あることを示す「０」を割り当てた部品主従データを生成する。
【００３５】
また、設定データ生成手段２２は、伸縮部５０２の最初の位置を始点とし、移動後の位置を終点として、移動方向と移動量から軸ベクトルデータを生成する。また、設定データ生成手段２２は、回転軸Ｏの座標を、移動前（始点座標データ）と移動後（終点座標データ）とから所定の行列計算を行って算出し、回転軸データとして生成する。
この軸ベクトルデータや回転軸データは、シミュレーションプログラムが、シミュレーション環境として必要としているために、生成されるもので、可動部品の始点座標データと終点座標データとでシミュレーションが行えるものであれば生成しなくてもよい。
このように回転移動を行う回転装置５１であっても、３次元ＣＡＤデータに部品主従データを割り当て付加することにより手作業による設定データの入力が省略できる。
【００３６】
次に、直線移動と回転運動との両方の動作装置を備えた複雑な動作をする複合装置を例に、図７から図１１に基づいて説明する。
図７に示す複合装置６０は、ベース盤６０１と、第１のエアシリンダ６１と、第１のエアシリンダ６１上に配置された第１の回転装置６２と、第１の回転装置６２に接続された第２のエアシリンダ６３と、第１のエアシリンダ６１上に配置された第２の回転装置６４とを備えた複数の装置から構成されている。
【００３７】
ベース盤６０１は板状に形成され、床面に拘束されたものである。
第１のエアシリンダ６１は、図３に示すエアシリンダ５０と同様に、シリンダ本体６１１と伸縮部６１２とから構成されている。
第１の回転装置６２は、第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２上の一方の端部に配置され、図５に示す回転装置５１と同様に、第１の板状部品６２１と第２の板状部品６２２とから構成されている。第１の板状部品６２１と第２の板状部品６２２とは回転軸６２３を中心に回転する。
【００３８】
第２のエアシリンダ６３は、第１のエアシリンダ６１と同様に、シリンダ本体６３１と伸縮部６３２とから構成されている。第２のエアシリンダ６３は、シリンダ本体６３１が第１の回転装置６２の第２の板状部品６２２に拘束されている。伸縮部６３２には、第１のワークＷ１を載置するためのテーブル部６３３が設けられている。
第２の回転装置６４は、第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２上の他方の端部に配置され、図５に示す回転装置５１と同様に、第１の板状部品６４１と第２の板状部品６４２とから構成されている。第１の板状部品６４１と第２の板状部品６４２とは回転軸６４３を中心に回転する。第２の板状部品６４２上には、第２のワークＷ２が載置されている。
また、複合装置６０とは別に、第３のワークＷ３が配置されている。
【００３９】
このように構成される複合装置６０について、解析制御手段２１は、第１のエアシリンダ６１、第２のエアシリンダ６３、第１の回転装置６２および第２の回転装置６４を順に、図８に示す始点復帰状態から終点まで各装置をＣＡＤ手段１１にコマンドを発行して移動させる。そして、各部品について、移動した部品に「１」を、移動しなかった部品に「０」を付与した列データを、各装置（動作装置）ごとに並べたマトリクス表（第１のマトリクス表）として作成し、それぞれの部品を識別する。このマトリクス表を図９に示す。図９に示すマトリクス表では、各部品を複合装置６０が配置される設置面から順に並べられている。
【００４０】
図９では、例えば、第１のエアシリンダ６１を動作させても、ベース盤６０１と、第１のエアシリンダ６１のシリンダ本体６１１は移動せず、他の部品は移動したことを示している。そして、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２とは移動したが、第３のワークＷ３は移動しなかったことを示している。従って、図９に示すマトリクス表の縦列は、複合装置６０を構成する一台の装置を動作させたときに一緒に移動する部品を示している。
【００４１】
次に、このマトリクス表に基づいて、設定データ生成手段２２は部品主従データを生成する。
まず、設定データ生成手段２２は、このマトリクス表の縦列に基づいて合計値（移動した部品数）を算出し、合計値が大きい順に縦列を並び替える。つまり、動作させた装置による影響の大きい順に並び替える。図１０に並び替えたマトリクス表（第２のマトリクス表）を示す。図１０では、第１の回転装置６２と第２のエアシリンダ６３が、図９に示すマトリクス表から入れ替わっている。
【００４２】
次に、設定データ生成手段２２は、まず、初期状態として、図１１に示すように、全ての部品に、上位（主）であることを示す「−１」を割り当てる。
次に、１回目として、順位が「０」の縦列、つまり、第１のエアシリンダ６１を動作させたときに一緒に移動する部品（「１」が代入されている部品番号２〜１１までの部品）について、その親（主）となる「−１」が代入されている最も小さい部品番号を代入する。この場合、初期状態では全部が「−１」であるため、ベース盤６０１を示す部品番号０が最も小さいので、「０」を代入する。
【００４３】
次に、２回目として、順位が「１」の縦列、つまり、第１の回転装置６２を動作させたときに一緒に移動する部品（「１」が代入されている部品番号４〜８までの部品）について、１回目の終了時点では「０」が代入されているので、「０」が代入されている部品が親（主）となる。従って、親となる「０」が代入されている最も小さい部品番号を代入する。この場合、１回目の状態では、「０」が代入されている部品番号２〜１１までの部品のうち第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２を示す部品番号２が最も小さいので、「２」を代入する。
【００４４】
次に、３回目として、順位が「２」の縦列、つまり、第２のエアシリンダ６３を動作させたときに一緒に移動する部品（「１」が代入されている部品番号６〜８の部品）について、二回目の終了時点では「２」が代入されているので、「２」が代入されている部品が主となる。従って、主となる「２」が代入されている最も小さい部品番号を代入する。この場合、２回目の状態では、「２」が代入されている部品番号４〜８までの部品のうち第１の回転装置６２の第２の板状部品６２２を示す部品番号４が最も小さいので、「４」を代入する。
【００４５】
次に、４回目として、順位が「３」の縦列、つまり、第２の回転装置６４を動作させたときに一緒に移動する部品（「１」が代入されている部品番号１０，１１の部品）について、４回目の終了時点では「０」が代入されているので、「０」が代入されている部品が主となる。従って、主となる「０」が代入されている最も小さい部品番号を代入する。この場合、３回目の状態では、「０」が代入されている部品番号２，３，９〜１１のうち部品番号３が最も小さいので、「３」を代入する。
【００４６】
このようにして部品番号を代入することで、従となる可動部品を主となる固定部品に関連付けすることで生成された部品主従データによれば、ベース盤６０１、第１のエアシリンダ６１のシリンダ本体６１１とは並列的な位置関係にあり、これらを固定部品である主としたときに、第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２と第１の回転装置６２の第１の板状部品６２１と第２の回転装置６４の第１の板状部品６４１とが、ベース盤６０１とシリンダ本体６１１とに対する可動部品である従となることがわかる。また、第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２を固定部品である主としたときに、第１の回転装置６２の第２の板状部品６２２と第２のエアシリンダ６３のシリンダ本体６３１とが、伸縮部６１２と第１の板状部品６２１の可動部品である従となることがわかる。
このようにして、設定データ生成手段２２が部品主従データを生成する。
シミュレーションプログラムが動作する第１のコンピュータＣ１では、手作業によるデータの設定なしに、３次元ＣＡＤデータと共に、設定データ生成手段２２が生成した設定データと、動作を制御するための制御プログラムとに基づいてシミュレーションを行うことができる。
【００４７】
このようにして、複数の装置が組み合わさった複合装置６０でも、部品主従データを生成することができるので、例えば、大規模で複雑な装置をシミュレーションする際に、手作業により設定が省略できるので、時間短縮を図ることができると共に、シミュレーションの精度向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、３次元ＣＡＤデータに基づいて、大規模で複雑な製造装置や検査装置、搬送装置など様々な装置をシミュレーションする際に好適である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃ１ 第１のコンピュータ
１１ ＣＡＤ手段
１２ コマンド制御手段
２１ 解析制御手段
２２ 設定データ生成手段
３１ 表示手段
３２ 入力手段
３３ 記憶手段
Ｃ２ 第２のコンピュータ
Ｃ３ 第３のコンピュータ
５０ エアシリンダ
５０１ シリンダ本体
５０１ａ 上面
５０２ 伸縮部
５０２ａ ロッド
５０２ｂ テーブル
５１ 回転装置
５１１ 第１の板状部品
５１２ 第２の板状部品
Ｏ 回転軸
６０ 複合装置
６０１ ベース盤
６１ 第１のエアシリンダ
６１１ シリンダ本体
６１２ 伸縮部
６２ 第１の回転装置
６２１ 第１の板状部品
６２２ 第２の板状部品
６２３ 回転軸
６３ 第２のエアシリンダ
６３１ シリンダ本体
６３２ 伸縮部
６３３ テーブル部
６４ 第２の回転装置
６４１ 第１の板状部品
６４２ 第２の板状部品
６４３ 回転軸
Ｗ１ 第１のワーク
Ｗ２ 第２のワーク
Ｗ３ 第３のワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成部品（構成要素）の３次元イメージを示す３次元ＣＡＤデータに基づいて、各構成部品の動作シミュレーションするための設定データを生成するシミュレーションデータ生成装置およびシミュレーションデータ生成プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３次元ＣＡＤデータに基づいてシミュレーションを行うものとして、例えば、特許文献１，２に記載されたものが知られている。
この特許文献１に記載の実装置の動作シミュレーションシステムには、三次元ＣＡＤで作成した仮想作動装置モデルの画像を、可動部品の画像または可動組立体の画像と他の部品の画像との近接および衝突を判断しながら、表示体に表示させるものである。
【０００３】
特許文献２に記載のシミュレーションモデル生成用データ作成装置には、処理対象の製品を構成する部品のＣＡＤデータに基づいて、シミュレーションを行うときに必要となる部品の持つ解析データを抽出して、それらの解析データを合成することでその製品のシミュレーションモデルの元になるデータを作成するというものである。この特許文献２では、シミュレーションモデルの元になるデータを作成するときに、解析データから削除されてしまう部品の持つネジやネジ穴や突起部などのような微小部品の中心座標を取得して、それに対して位置名を割り当てて、それらの位置名と中心座標とに基づいて解析データを合成する処理を行っている。
【０００４】
このように３次元ＣＡＤデータに基づいてシミュレーションを行うような技術が開示されている。例えば、製造装置をシミュレーションする場合には、まず、製造装置の各部品の３次元ＣＡＤデータを３次元ＣＡＤプログラムにより作成する。この３次元ＣＡＤプログラムでは、各部品の輪郭を定義するための座標データと、部品同士の面の位置関係が移動可能か否かの自由度を示す拘束データなどがＣＡＤデータとして生成される。シミュレーションプログラムでは、このＣＡＤデータに基づいて仮想的に各部品を、ラダー言語などのプログラム言語により記述された動作プログラムに基づいて動作させて、製造装置の各部品の干渉、ワークの搬送や製造具合などを検証している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６２７５３号公報
【特許文献２】特開２００７−１７２４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、シミュレーションプログラムでは、３次元ＣＡＤデータとして入力される座標データと拘束データだけでは、構成部品同士の動作に関する情報が欠落しているため、構成部品が組み合わされた装置のいずれかの部品が固定部品なのか、または可動部品なのか判別が付かないため、直ちにシミュレーションプログラムによるシミュレーションができない。従って、現状では、シミュレーションするために必要な設定データを、操作者は手作業により入力している状態である。この手作業は、シミュレーションする構成部品の数が多ければ多いほど数多くなり、時間を要するだけでなく、設定ミスも多くなるおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、シミュレーションプログラムによるシミュレーション環境をＣＡＤデータから容易に生成することで、作業時間の短縮とシミュレーションの精度向上を図ることができるシミュレーションデータ生成装置およびシミュレーションデータ生成プログラム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】
【０００８】
本発明のシミュレーションデータ生成装置は、固定部品と可動部品とから構成されたシミュレーションの対象装置を、３次元ＣＡＤプログラムにより作図されることで３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置として動作させ、前記動作装置を構成する各部品の移動前の座標データである始点座標データと、移動後の座標データである終点座標データとを得る解析制御手段と、前記解析制御手段からの始点座標データおよび終点座標データから、位置が変化しない部品を固定部品であることを示す主として割り当て、位置が変化した部品を当該固定部品に対する可動部品であることを示す従として割り当てることで、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを設定データとして生成する設定データ生成手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のシミュレーションデータ生成装置によれば、まず、解析制御手段が３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置を動作させることにより始点座標データと終点座標データとを得る。次に、設定データ生成手段がこの始点座標データと終点座標データとから部品の位置が変化したか否かに基づいて固定部品と、この固定部品に対する可動部品とを判定する。そして、設定データ生成手段が固定部品を主とし、可動部品を従とした部品主従データを生成する。この部品主従データをシミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための設定データとすることで、手作業で設定することなく、シミュレーションプログラムによりシミュレーションを行うことができる。
【００１０】
前記設定データ生成手段は、始点座標データおよび終点座標データから、移動方向と移動量とを示すベクトルデータを生成するのが望ましい。シミュレーションプログラムが設定データとして、ベクトルデータを必要とするときでも、設定データ生成手段が始点座標データおよび終点座標データからベクトルデータを生成することにより手作業で設定することなく、シミュレーションプログラムによりシミュレーションを行うことができる。
【００１１】
前記解析制御手段は、対象装置が複数の動作装置を含む場合、前記複数の動作装置を順次動作させ、一緒に移動する部品を示す列データを動作装置ごとに対応させて、第１のマトリクス表として作成し、前記設定データ生成手段は、前記第１のマトリクス表から、動作装置に対応して位置が移動した部品（可動部品）数が多い順に列データを並び替えた第２のマトリクス表を作成し、前記第２のマトリクス表に基づいて、位置が移動した部品数の多い列データから順に、可動部品を位置が移動しなかった部品（固定部品）に関連付けて部品主従データを生成するのが望ましい。
対象装置が複数の動作装置を含む場合でも、解析制御手段が第１のマトリクス表を作成し、設定データ生成手段が第１のマトリクス表から第２のマトリクス表を作成した後、可動部品を固定部品に順次関連付けすることで、部品主従データを生成することができる。
【００１２】
本発明のシミュレーションデータ生成装置は、コンピュータを、固定部品と可動部品とから構成され、３次元ＣＡＤプログラムにより作図されることで３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置を対象装置として動作させ、前記動作装置を構成する各部品の移動前の座標データである始点座標データと、移動後の座標データである終点座標データとを得る解析制御手段、前記解析制御手段からの始点座標データおよび終点座標データから、位置が変化しない部品を固定部品であることを示す主と割り当て、位置が変化した部品を当該固定部品に対する可動部品であることを示す従と割り当てることで、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを設定データとして生成する設定データ生成手段として機能させるためのシミュレーションデータ生成プログラムにより実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを自動的に生成することができるので、３次元ＣＡＤデータにシミュレーションをするための固定部品や可動部品を識別する設定データが含まれていなくても、シミュレーションプログラムによるシミュレーション環境を３次元ＣＡＤデータから容易に生成することで、作業時間の短縮とシミュレーションの精度向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るシミュレーションシステムの構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシミュレーションシステムの第１のコンピュータの構成を説明するための図である。
【図３】シミュレーションの対象装置の一例としての直線移動するエアシリンダを示す斜視図である。
【図４】図３に示すエアシリンダを示す図であり、（Ａ）は始点状態を示す斜視図、（Ｂ）は終点状態を示す斜視図である。
【図５】シミュレーションの対象装置の一例としての回転移動するロータリーアクチュエータを使用した回転装置を示す斜視図である。
【図６】図３に示す回転装置を示す図であり、（Ａ）は終点状態を示す斜視図、（Ｂ）は回転軸を示す部分拡大斜視図である。
【図７】シミュレーションの対象装置の一例としての直線移動および回転移動をする複合装置を示す斜視図である。
【図８】図７に示す複合装置の始点状態を示す斜視図である。
【図９】複数の動作装置を順次動作させ、一緒に移動する部品を示す列データを動作装置ごとに対応させた第１のマトリクス表を示す図である。
【図１０】図９に示す第１のマトリクス表から動作装置に対応して位置が移動した部品数が多い順に列データを並び替えた第２のマトリクス表を示す図である。
【図１１】図１０に示す第２のマトリクス表から可動部品をこの可動部品に対する固定部品に関連付けた部品主従データとすることを説明するための表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係るシミュレーションシステムを図面に基づいて説明する。
図１に示すように、シミュレーションシステムは、３次元ＣＡＤプログラムが動作することで３次元ＣＡＤ装置として機能すると共に、シミュレーションデータ生成プログラムが動作することで、シミュレーションデータ生成装置として機能する第１のコンピュータＣ１と、仮想的に製造装置をシミュレーションするときの動作を指定する動作プログラムを実行して、シミュレーションプログラムにコマンドを出力する第２のコンピュータＣ２と、シミュレーションプログラムが動作するシミュレーション装置として機能する第３のコンピュータＣ３とを備えている。
【００１６】
図１では、３次元ＣＡＤ装置として機能するコンピュータと、シミュレーションデータ生成装置として機能するコンピュータとを同じコンピュータとしているが、異なるコンピュータとしてもよい。また、第１のコンピュータＣ１と第３のコンピュータＣ３とを同じコンピュータとしてもよい。
【００１７】
第１のコンピュータＣ１から第３のコンピュータＣ３へは、３次元として表現された３次元ＣＡＤデータと、シミュレーションデータ生成プログラムにより生成された設定データが渡される。この３次元ＣＡＤデータは、３次元ＣＡＤプログラムを操作して装置を３次元的に表現されたデータで、各構成部品の輪郭を示す座標データと、接する構成部品同士のある２つの面同士が移動可能か否かの自由度を示す拘束データ等が含まれる。これらのデータは、同じコンピュータであれば、ハードディスク装置を介して渡すことが可能であるが、異なるコンピュータであれば、ＵＳＢメモリや光ディスク、フレキシブルディスクを介在させたり、ＬＡＮ経由でサーバを介してファイルを参照させたりしてもよい。
また、第２のコンピュータＣ２から第３のコンピュータＣ３へ発行されるコマンドは、ＬＡＮ経由とすることができる。
【００１８】
例えば、３次元ＣＡＤプログラムは、オートデスク社製のオートデスクインベンターが使用できる。また、シミュレーションプログラムは、ダイレクトＸ（登録商標）環境で動作するものが使用できる。
【００１９】
ここで、第１のコンピュータＣ１を３次元ＣＡＤ装置およびシミュレーションデータ生成装置として機能させたときの構成について、図２に基づいて説明する。
図２に示す第１のコンピュータＣ１は、３次元ＣＡＤ装置を構成するＣＡＤ手段１１おおよびコマンド制御手段１２と、シミュレーションデータ生成装置を構成する解析制御手段２１および設定データ生成手段２２と、表示手段３１と、入力手段３２と、記憶手段３３とを備えている。
【００２０】
ＣＡＤ手段１１は、３次元イメージとして装置を作図したり、装置を構成する部品を移動させたりする機能を備えている。コマンド制御手段１２は、部品の移動を指示する制御コマンドを受信して解析し、ＣＡＤ手段１１に指示を出力する機能を備えている。
解析制御手段２１は、構成部品を仮想的に動作させて構成部品の位置関係を解析する機能を備えている。設定データ生成手段２２は、解析制御手段２１からの解析結果に基づいて生成データを作成する機能を備えている。
【００２１】
表示手段３１は、操作画面を表示するもので、ＣＲＴやＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイなどが使用できる。入力手段３２は、シミュレーションデータ生成プログラムを起動終了したり、操作したりするときに使用されるもので、キーボードやマウス、タブレット、ジョイスティックなどが使用できる。
記憶手段３３は、３次元ＣＡＤデータ、設定データなどの他に、各種のプログラムを格納するための不揮発性メモリである。記憶手段３３は、コンピュータに設けられたハードディスクドライブとすることができる。
【００２２】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係るシミュレーションデータ生成装置として機能するシミュレーションデータ生成プログラムの動作を図面に基づいて説明する。
シミュレーションを行う対象装置の動作として、大別すると直線移動と回転移動の２つである。複雑な装置であっても、この直線移動と回転移動との組み合わせにより動作を実現することができる。従って、この直線移動と回転移動を行う対象装置を例に、シミュレーションデータ生成プログラムの動作を説明する。
【００２３】
まず、シミュレーションの対象装置として、直線移動を行う動作装置である図３に示すエアシリンダ５０を単純モデル化したものに基づいて説明する。例えば、図３に示すエアシリンダ５０では、２個の構成部品のうち一方の構成部品であるシリンダ本体５０１と、他方の構成部品である伸縮部５０２とから構成されている。
シリンダ本体５０１は、直方体状のケーシングにシリンダが内蔵され、上面に伸縮部５０２が設けられている。伸縮部５０２は、２本のロッド５０２ａの先端にテーブル５０２ｂが設けられている。
【００２４】
３次元ＣＡＤデータでは、このエアシリンダ５０のシリンダ本体５０１と伸縮部５０２とのそれぞれの輪郭を示す座標データと、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２との向き合う面（上面５０１ａとテーブル５０２ｂ）の自由度を示す拘束データとが定義されている。図３においては、シリンダ本体５０１の上面５０１ａとテーブル５０２ｂの底面とは、上下方向のみが許容され、スライド方向は規制されている旨の拘束データが定義されている。なお、初期状態では、シリンダ本体５０１の上面５０１ａと伸縮部５０２のテーブル５０２ａとは隙間無しに設定されている。
【００２５】
解析制御手段２１は、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２との間の隙間が所定距離となるように、ＣＡＤ手段１１にコマンドを発行する。図４（Ａ）および同図（Ｂ）に示すようにＣＡＤ手段１１では、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２とを拘束データに準じて移動させる。この場合にはシリンダ本体５０１と伸縮部５０２とを離間させる。そして、ＣＡＤ手段１１は、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２との位置を示す座標データを、シミュレーションデータ生成装置へ出力する。
【００２６】
例えば、シリンダ本体５０１の移動前の任意の座標データ（始点座標データ）が（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）であり、伸縮部５０２の移動前の任意の座標データが（ｘ２１，ｙ２１，ｚ２１）であったとする。そして、移動後では、シリンダ本体５０１の座標データ（終点座標データ）が（ｘ１１，ｙ１１，ｚ１１）、伸縮部５０２が（ｘ２２，ｙ２２，ｚ２２）であったとする。
【００２７】
解析制御手段２１は、移動後の座標データが、変化しなかった場合は固定部品、変化した場合は、この固定部品に対する可動部品であると判定している。従って、解析制御手段２１は、シリンダ本体５０１と伸縮部５０２とを離間させることにより移動した座標データから、移動したのが伸縮部５０２、移動しなかったのがシリンダ本体５０１であると判定することができる。
設定データ生成手段２２は、この判定結果に基づいて、固定部品を親または主（上位を示すデータ）、可動部品を子または従（下位を示すデータ）とする親子関係（主従関係）を示す部品主従データを設定データとして生成する。
【００２８】
従って、設定データ生成手段２２はシリンダ本体５０１に上位（主）であることを示す「−１」を割り当てる。また、伸縮部５０２はシリンダ本体５０１に対して下位（従）であることを示す「０」を割り当てる。
【００２９】
また、設定データ生成手段２２は、伸縮部５０２の最初の位置を始点とし、移動後の位置を終点として、移動方向と移動量とからベクトルデータを生成して設定データに含める。このベクトルデータは、シミュレーションプログラムが、シミュレーション環境として必要としているために、生成されるもので、可動部品の始点座標データと終点座標データとでシミュレーションが行えるものであれば、ベクトルデータは生成しなくてもよい。
【００３０】
このようにして、シミュレーションの際に３次元ＣＡＤデータだけでは、シリンダ本体５０１または伸縮部５０２の輪郭を座標データにより定義するしかなく、いずれの構成部品が移動するかが分からないため、エアシリンダ５０のシミュレーションに際しては手作業により割り当てをしていたが、エアシリンダ５０の３次元ＣＡＤデータに部品主従データを割り当て付加することにより、シミュレーションの対象装置を構成するそれぞれの構成部品について部品主従データにより固定部品かまたは移動部品かが判別できるので、手作業による設定データの入力が省略できる。従って、大幅な作業時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
次に、シミュレーションの対象装置として、回転移動を行う動作装置である図５に示すロータリーアクチュエータによる回転装置を単純モデル化したものを例に説明する。なお、図５においてはロータリーアクチュエータについては図示していない。
図５に示す回転装置５１は、２個の構成部品のうち一方の構成部品である第１の板状部品５１１と、ロータリーアクチュエータにより回転する他方の構成部品である第２の板状部品５１２とから構成されている。
回転装置５１は、回転軸Ｏに設けられたロータリーアクチュエータを中心に第２の板状部品５１２が第１の板状部品５１１に対して円弧を描きながら回転するように接続されている。
【００３２】
３次元ＣＡＤデータでは、この回転装置５１の第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とのそれぞれの輪郭を示す座標データと、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２との向き合う面の自由度を示す拘束データとが定義されている。図５においては、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とを接続する回転軸Ｏが第２の板状部品５１２に対して自由度があることが定義されることで、上下方向が拘束され、回転方向は規制されている旨の拘束データが定義されている。なお、初期状態では、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とは重なり合う状態に設定されている。
【００３３】
解析制御手段２１は、図６（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２との間の隙間が所定距離となるように、ＣＡＤ手段１１にコマンドを発行する。ＣＡＤ手段１１では、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とを拘束データに準じて離間させる。そして、ＣＡＤ手段１１は、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２との位置を示す座標データを、シミュレーションデータ生成装置へ出力する。
【００３４】
解析制御手段２１は、第１の板状部品５１１と第２の板状部品５１２とを離間させることにより移動した座標データから、移動したのが第２の板状部品５１２、移動しなかったのが第１の板状部品５１１であると判定することができる。
設定データ生成手段２２は、この判定結果に基づいて、固定部品である第１の板状部品５１１に上位であることを示す「−１」を割り当てる。また、第１の板状部品５１１に対する可動部品となる第２の板状部品５１２は第１の板状部品に対して下位あることを示す「０」を割り当てた部品主従データを生成する。
【００３５】
また、設定データ生成手段２２は、伸縮部５０２の最初の位置を始点とし、移動後の位置を終点として、移動方向と移動量から軸ベクトルデータを生成する。また、設定データ生成手段２２は、回転軸Ｏの座標を、移動前（始点座標データ）と移動後（終点座標データ）とから所定の行列計算を行って算出し、回転軸データとして生成する。
この軸ベクトルデータや回転軸データは、シミュレーションプログラムが、シミュレーション環境として必要としているために、生成されるもので、可動部品の始点座標データと終点座標データとでシミュレーションが行えるものであれば生成しなくてもよい。
このように回転移動を行う回転装置５１であっても、３次元ＣＡＤデータに部品主従データを割り当て付加することにより手作業による設定データの入力が省略できる。
【００３６】
次に、直線移動と回転運動との両方の動作装置を備えた複雑な動作をする複合装置を例に、図７から図１１に基づいて説明する。
図７に示す複合装置６０は、ベース盤６０１と、第１のエアシリンダ６１と、第１のエアシリンダ６１上に配置された第１の回転装置６２と、第１の回転装置６２に接続された第２のエアシリンダ６３と、第１のエアシリンダ６１上に配置された第２の回転装置６４とを備えた複数の装置から構成されている。
【００３７】
ベース盤６０１は板状に形成され、床面に拘束されたものである。
第１のエアシリンダ６１は、図３に示すエアシリンダ５０と同様に、シリンダ本体６１１と伸縮部６１２とから構成されている。
第１の回転装置６２は、第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２上の一方の端部に配置され、図５に示す回転装置５１と同様に、第１の板状部品６２１と第２の板状部品６２２とから構成されている。第１の板状部品６２１と第２の板状部品６２２とは回転軸６２３を中心に回転する。
【００３８】
第２のエアシリンダ６３は、第１のエアシリンダ６１と同様に、シリンダ本体６３１と伸縮部６３２とから構成されている。第２のエアシリンダ６３は、シリンダ本体６３１が第１の回転装置６２の第２の板状部品６２２に拘束されている。伸縮部６３２には、第１のワークＷ１を載置するためのテーブル部６３３が設けられている。
第２の回転装置６４は、第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２上の他方の端部に配置され、図５に示す回転装置５１と同様に、第１の板状部品６４１と第２の板状部品６４２とから構成されている。第１の板状部品６４１と第２の板状部品６４２とは回転軸６４３を中心に回転する。第２の板状部品６４２上には、第２のワークＷ２が載置されている。
また、複合装置６０とは別に、第３のワークＷ３が配置されている。
【００３９】
このように構成される複合装置６０について、解析制御手段２１は、第１のエアシリンダ６１、第２のエアシリンダ６３、第１の回転装置６２および第２の回転装置６４を順に、図８に示す始点復帰状態から終点まで各装置をＣＡＤ手段１１にコマンドを発行して移動させる。そして、各部品について、移動した部品に「１」を、移動しなかった部品に「０」を付与した列データを、各装置（動作装置）ごとに並べたマトリクス表（第１のマトリクス表）として作成し、それぞれの部品を識別する。このマトリクス表を図９に示す。図９に示すマトリクス表では、各部品を複合装置６０が配置される設置面から順に並べられている。
【００４０】
図９では、例えば、第１のエアシリンダ６１を動作させても、ベース盤６０１と、第１のエアシリンダ６１のシリンダ本体６１１は移動せず、他の部品は移動したことを示している。そして、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２とは移動したが、第３のワークＷ３は移動しなかったことを示している。従って、図９に示すマトリクス表の縦列は、複合装置６０を構成する一台の装置を動作させたときに一緒に移動する部品を示している。
【００４１】
次に、このマトリクス表に基づいて、設定データ生成手段２２は部品主従データを生成する。
まず、設定データ生成手段２２は、このマトリクス表の縦列に基づいて合計値（移動した部品数）を算出し、合計値が大きい順に縦列を並び替える。つまり、動作させた装置による影響の大きい順に並び替える。図１０に並び替えたマトリクス表（第２のマトリクス表）を示す。図１０では、第１の回転装置６２と第２のエアシリンダ６３が、図９に示すマトリクス表から入れ替わっている。
【００４２】
次に、設定データ生成手段２２は、まず、初期状態として、図１１に示すように、全ての部品に、上位（主）であることを示す「−１」を割り当てる。
次に、１回目として、順位が「０」の縦列、つまり、第１のエアシリンダ６１を動作させたときに一緒に移動する部品（「１」が代入されている部品番号２〜１１までの部品）について、その親（主）となる「−１」が代入されている最も小さい部品番号を代入する。この場合、初期状態では全部が「−１」であるため、ベース盤６０１を示す部品番号０が最も小さいので、「０」を代入する。
【００４３】
次に、２回目として、順位が「１」の縦列、つまり、第１の回転装置６２を動作させたときに一緒に移動する部品（「１」が代入されている部品番号４〜８までの部品）について、１回目の終了時点では「０」が代入されているので、「０」が代入されている部品が親（主）となる。従って、親となる「０」が代入されている最も小さい部品番号を代入する。この場合、１回目の状態では、「０」が代入されている部品番号２〜１１までの部品のうち第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２を示す部品番号２が最も小さいので、「２」を代入する。
【００４４】
次に、３回目として、順位が「２」の縦列、つまり、第２のエアシリンダ６３を動作させたときに一緒に移動する部品（「１」が代入されている部品番号６〜８の部品）について、二回目の終了時点では「２」が代入されているので、「２」が代入されている部品が主となる。従って、主となる「２」が代入されている最も小さい部品番号を代入する。この場合、２回目の状態では、「２」が代入されている部品番号４〜８までの部品のうち第１の回転装置６２の第２の板状部品６２２を示す部品番号４が最も小さいので、「４」を代入する。
【００４５】
次に、４回目として、順位が「３」の縦列、つまり、第２の回転装置６４を動作させたときに一緒に移動する部品（「１」が代入されている部品番号１０，１１の部品）について、４回目の終了時点では「０」が代入されているので、「０」が代入されている部品が主となる。従って、主となる「０」が代入されている最も小さい部品番号を代入する。この場合、３回目の状態では、「０」が代入されている部品番号２，３，９〜１１のうち部品番号３が最も小さいので、「３」を代入する。
【００４６】
このようにして部品番号を代入することで、従となる可動部品を主となる固定部品に関連付けすることで生成された部品主従データによれば、ベース盤６０１、第１のエアシリンダ６１のシリンダ本体６１１とは並列的な位置関係にあり、これらを固定部品である主としたときに、第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２と第１の回転装置６２の第１の板状部品６２１と第２の回転装置６４の第１の板状部品６４１とが、ベース盤６０１とシリンダ本体６１１とに対する可動部品である従となることがわかる。また、第１のエアシリンダ６１の伸縮部６１２を固定部品である主としたときに、第１の回転装置６２の第２の板状部品６２２と第２のエアシリンダ６３のシリンダ本体６３１とが、伸縮部６１２と第１の板状部品６２１の可動部品である従となることがわかる。
このようにして、設定データ生成手段２２が部品主従データを生成する。
シミュレーションプログラムが動作する第１のコンピュータＣ１では、手作業によるデータの設定なしに、３次元ＣＡＤデータと共に、設定データ生成手段２２が生成した設定データと、動作を制御するための制御プログラムとに基づいてシミュレーションを行うことができる。
【００４７】
このようにして、複数の装置が組み合わさった複合装置６０でも、部品主従データを生成することができるので、例えば、大規模で複雑な装置をシミュレーションする際に、手作業により設定が省略できるので、時間短縮を図ることができると共に、シミュレーションの精度向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、３次元ＣＡＤデータに基づいて、大規模で複雑な製造装置や検査装置、搬送装置など様々な装置をシミュレーションする際に好適である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃ１ 第１のコンピュータ
１１ ＣＡＤ手段
１２ コマンド制御手段
２１ 解析制御手段
２２ 設定データ生成手段
３１ 表示手段
３２ 入力手段
３３ 記憶手段
Ｃ２ 第２のコンピュータ
Ｃ３ 第３のコンピュータ
５０ エアシリンダ
５０１ シリンダ本体
５０１ａ 上面
５０２ 伸縮部
５０２ａ ロッド
５０２ｂ テーブル
５１ 回転装置
５１１ 第１の板状部品
５１２ 第２の板状部品
Ｏ 回転軸
６０ 複合装置
６０１ ベース盤
６１ 第１のエアシリンダ
６１１ シリンダ本体
６１２ 伸縮部
６２ 第１の回転装置
６２１ 第１の板状部品
６２２ 第２の板状部品
６２３ 回転軸
６３ 第２のエアシリンダ
６３１ シリンダ本体
６３２ 伸縮部
６３３ テーブル部
６４ 第２の回転装置
６４１ 第１の板状部品
６４２ 第２の板状部品
６４３ 回転軸
Ｗ１ 第１のワーク
Ｗ２ 第２のワーク
Ｗ３ 第３のワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部品と可動部品とから構成されたシミュレーションの対象装置を、３次元ＣＡＤプログラムにより作図されることで３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置として動作させ、前記動作装置を構成する各部品の移動前の座標データである始点座標データと、移動後の座標データである終点座標データとを得る解析制御手段と、
前記解析制御手段からの始点座標データおよび終点座標データから、位置が変化しない部品を固定部品であることを示す主として割り当て、位置が変化した部品を当該固定部品に対する可動部品であることを示す従として割り当てることで、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを設定データとして生成する設定データ生成手段とを備えたことを特徴とするシミュレーションデータ生成装置。
【請求項２】
前記設定データ生成手段は、始点座標データおよび終点座標データから、移動方向と移動量とを示すベクトルデータを生成する請求項１記載のシミュレーションデータ生成装置。
【請求項３】
前記解析制御手段は、対象装置が複数の動作装置を含む場合、前記複数の動作装置を順次動作させ、一緒に移動する部品を示す列データを動作装置ごとに対応させて、第１のマトリクス表として作成し、
前記設定データ生成手段は、前記第１のマトリクス表から、動作装置に対応して位置が移動した部品（可動部品）数が多い順に列データを並び替えた第２のマトリクス表を作成し、前記第２のマトリクス表に基づいて、位置が移動した部品数の多い列データから順に、可動部品を位置が移動しなかった部品（固定部品）に関連付けて部品主従データを生成する請求項１または２記載のシミュレーションデータ生成装置。
【請求項４】
コンピュータを、
固定部品と可動部品とから構成され、３次元ＣＡＤプログラムにより作図されることで３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置を対象装置として動作させ、前記動作装置を構成する各部品の移動前の座標データである始点座標データと、移動後の座標データである終点座標データとを得る解析制御手段、
前記解析制御手段からの始点座標データおよび終点座標データから、位置が変化しない部品を固定部品であることを示す主と割り当て、位置が変化した部品を当該固定部品に対する可動部品であることを示す従と割り当てることで、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを設定データとして生成する設定データ生成手段として機能させることを特徴とするシミュレーションデータ生成プログラム。
【請求項１】
固定部品と可動部品とから構成されたシミュレーションの対象装置を、３次元ＣＡＤプログラムにより作図されることで３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置として動作させ、前記動作装置を構成する各部品の移動前の座標データである始点座標データと、移動後の座標データである終点座標データとを得る解析制御手段と、
前記解析制御手段からの始点座標データおよび終点座標データから、位置が変化しない部品を固定部品であることを示す主として割り当て、位置が変化した部品を当該固定部品に対する可動部品であることを示す従として割り当てることで、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを設定データとして生成する設定データ生成手段とを備えたことを特徴とするシミュレーションデータ生成装置。
【請求項２】
前記設定データ生成手段は、始点座標データおよび終点座標データから、移動方向と移動量とを示すベクトルデータを生成する請求項１記載のシミュレーションデータ生成装置。
【請求項３】
前記解析制御手段は、対象装置が複数の動作装置を含む場合、前記複数の動作装置を順次動作させ、一緒に移動する部品を示す列データを動作装置ごとに対応させて、第１のマトリクス表として作成し、
前記設定データ生成手段は、前記第１のマトリクス表から、動作装置に対応して位置が移動した部品（可動部品）数が多い順に列データを並び替えた第２のマトリクス表を作成し、前記第２のマトリクス表に基づいて、位置が移動した部品数の多い列データから順に、可動部品を位置が移動しなかった部品（固定部品）に関連付けて部品主従データを生成する請求項１または２記載のシミュレーションデータ生成装置。
【請求項４】
コンピュータを、
固定部品と可動部品とから構成され、３次元ＣＡＤプログラムにより作図されることで３次元ＣＡＤデータにて表現された動作装置を対象装置として動作させ、前記動作装置を構成する各部品の移動前の座標データである始点座標データと、移動後の座標データである終点座標データとを得る解析制御手段、
前記解析制御手段からの始点座標データおよび終点座標データから、位置が変化しない部品を固定部品であることを示す主と割り当て、位置が変化した部品を当該固定部品に対する可動部品であることを示す従と割り当てることで、シミュレーションプログラムが固定部品と可動部品とを識別するための部品主従データを設定データとして生成する設定データ生成手段として機能させることを特徴とするシミュレーションデータ生成プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２６６０３（Ｐ２０１２−２２６６０３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４３４５（Ｐ２０１１−９４３４５）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（５１１１００６９３）株式会社三松 (1)
【出願人】（５１１０９９８６９）有限会社西尾システム (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（５１１１００６９３）株式会社三松 (1)
【出願人】（５１１０９９８６９）有限会社西尾システム (1)
【Ｆターム（参考）】
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