支持点回転角度を考慮可能なワイヤーハーネスの変形解析システム
【課題】ワイヤーハーネスの支持点にかかる力によって支持点が回転することを考慮したワイヤーハーネス解析システムの提供。
【解決手段】支点間ベクトルデータを算出して出力可能なベクトル算出手段７を備え、各構成要素の条件をガタツキ角度算出手段８２へ指示可能な入力指示手段６を備え、複数の構成要素毎に各要素の変更可能な条件データａ乃至ｇ及び固定端座標における支持クランプデータｃが予め記憶される回帰式記憶手段８１を備え、ベクトル算出手段７が算出した支点間ベクトルデータを入力すると共に、入力指示手段６により選択された条件データａ乃至ｇ及び支持クランプデータｃを回帰式記憶手段８１から取得し、固定端座標Ｗ１における支持クランプのガタツキ角度を算出可能な回帰式を予め定められ、この回帰式に入力された各データを挿入してガタツキ角度を算出するガタツキ角度算出手段８２を備える。
【解決手段】支点間ベクトルデータを算出して出力可能なベクトル算出手段７を備え、各構成要素の条件をガタツキ角度算出手段８２へ指示可能な入力指示手段６を備え、複数の構成要素毎に各要素の変更可能な条件データａ乃至ｇ及び固定端座標における支持クランプデータｃが予め記憶される回帰式記憶手段８１を備え、ベクトル算出手段７が算出した支点間ベクトルデータを入力すると共に、入力指示手段６により選択された条件データａ乃至ｇ及び支持クランプデータｃを回帰式記憶手段８１から取得し、固定端座標Ｗ１における支持クランプのガタツキ角度を算出可能な回帰式を予め定められ、この回帰式に入力された各データを挿入してガタツキ角度を算出するガタツキ角度算出手段８２を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車や家電製品などの電気系統を必要とする機器の製造工程において、電気系統の配線を行う線状柔軟物、例えばワイヤーハーネスを効率よく結線させるために、仮想空間でワイヤーハーネスを評価する際に用いるワイヤーハーネスの変形解析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や家電製品等の内部に配設される電気系統の配線は、ワイヤーハーネスによって結線されるのが一般的である。このワイヤーハーネスは、長細い線状であり、且つ柔軟性を有する線状柔軟物である。
そして、ワイヤーハーネスの結線においては、結線作業を円滑に行うためにワイヤーハーネスに予め余分な長さを持たせておいたり、ワイヤーハーネス取り回しのためのワイヤーハーネス支持部を考慮することが必要である。この支持部の考慮や、余分な長さをどの程度持たせておくか等を考慮することで、製造コストを押さえながら取り付け作業を容易にすることが出来るので、製造コスト及び製造工程に要する時間を最小にすることが求められている。
【０００３】
従来は、ワイヤーハーネスを模したモデルを三次元仮想空間に形成してグラフィック表示させ、所定部位を高速箇所として固定し、自由端側を移動させた際にＦＥＭ解析によって各部位の変形を三次元仮想空間に逐次表示させていた。
図８及び図９は、ワイヤーハーネス等の線状柔軟物を、有限要素法を用いるＦＥＭ解析を用いてその変形状態を解析する『柔軟物の変形解析装置』（特開２００５−０３８３９８、以下、従来例１という。）である。
従来例１では、図８及び図９に表すように、柔軟物であるワイヤーハーネス１０５の特定部位であるコネクタ１０７を移動した際に、移動に伴うワイヤーハーネス１０５が変形することとなるが、従来例１の柔軟物の変形解析装置は、このワイヤーハーネス１０５の変形過程をＦＥＭ解析により解析して画像表示装置１０１の画面１０１ａに表示していた。
一方、ワイヤーハーネス１０５の物性データ、形状データ及び拘束条件が入力部１０１ｂであるキーボード１０２やマウス１０３あるいは記憶媒体の読取機１０４によって予め入力条件として入力されていた。
また、ワイヤーハーネス１０５を表示するにあたり、画面１０１ａ上の三次元仮想空間にワイヤーハーネス１０５部位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１１０を設けてあった。さらに、コネクタ１０７から所定距離離れた部位をクランプ１０６によって拘束されているワイヤーハーネス１０５のコネクタ１０７部位が画面１０１ａ上で指示されて移動させられるとその移動位置を三次元座標値として認識する座標値認識手段１１１を設けてある。そして、座標値認識手段１１１は、マウス３によるコネクタ１０７の移動指示に伴う指示位置の移動経路を逐次サンプリングしてその三次元座標値を保持するトラッキング部１１１ａを備え、また、トラッキング部１１１ａの保持したトラッキングデータを基に三次元空間でのコネクタ１０７部位の移動量を算出して所定の移動量毎にその移動位置の三次元座標値データを出力する座標値出力部１１ｂを備えていた。
そして、認識されたコネクタ１０７の移動位置の三次元座標値データに応答して、ＦＥＭ解析により特定部位の移動に伴って初期状態のワイヤーハーネス１０５の各部位がどの様に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１１２を備えていた。この解析にあたっては、予め入力されているワイヤーハーネス１０５の物性データ、形状データ及び拘束条件を参照して計算されていた。
変形解析手段１１２によってＦＥＭ解析された移動後のワイヤーハーネス１０５は、画像表示手段１１０が解析された変形解析モデルとして、ワイヤーハーネス１０５の三次元形状を模したグラフィック表示を画面１０１ａに表示させていた。
【０００４】
しかしながら、上記従来例１では、ワイヤーハーネス１０５を移動する際の先端にあるコネクタ１０７は、常に水平方向に向いて移動されることとなる。また、ワイヤーハーネス１０５の基部となる拘束元も常に一定の方向で設定され、拘束時の遊びとなるガタツキを考慮せずにワイヤーハーネス１０５をＦＥＭ解析によってその変形を解析しており、実際にワイヤーハーネス１０５を実際の自動車等に取り付ける際のモデル解析としては不十分であった。
【０００５】
そこで、従来例２として説明する『線条構造物の配線設計支援方法、その装置及びそのプログラム』（特開２００５−２４２４２６）では、線条構造物であるワイヤーハーネス２０１を複数の梁要素が連続的に結合された弾性体として有限要素モデルを作成してＦＥＭ解析が行われた。そして、梁要素の連接点である節点のうち、クランプ状態が比較的緩くガタツキとなる回転自由度が与えられた所定節点では、そのガタツキ角度θだけ回転自由度がＦＥＭ解析時の要素として与えられて解析がなされた。
【特許文献１】特開２００５−０３８３９８号 公報
【特許文献２】特開２００５−２４２４２６号 公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来例２では、ガタツキ角度は例えば５度というような予め定める所定値であって、予め定められる所定値を持って計算されている。そして、このガタツキ角度は、ワイヤーハーネスの内部を構成する電線種類や電線数、及び、外部保護材の種類が変化しても変えておらず、常に所定値が用いられた。
しかしながら実際のワイヤーハーネスでは、拘束部のガタツキは、ワイヤーハーネスを構成する電線種類や電線数、及び、外部保護材の物理特性とによって変化する。これに伴いガタツキ角度も変化してしまうが、従来例２ではガタツキ角度という要素は考慮されているものの、この角度がワイヤーハーネスを構成する電線種類や電線数、及び、外部保護材とによって変化することまでは考慮されていなかったので、正確なガタツキ角度を考慮した計算が成されていないという問題点を有した。
また、拘束部に用いている拘束手段の強度や柔軟性によっては、該拘束部に所定以上の荷重が加わったときに拘束手段が変形してガタツキ角度が変化してしまうが、従来例２ではこの拘束手段自身の変形によるガタツキ角度は考慮されていなかった。
【０００７】
この発明は、上記問題点を鑑み、ワイヤーハーネスの拘束部に生じるガタツキ角度を考慮する際に、ワイヤーハーネスの構成及び拘束具の変形等物理特性をも加味したワイヤーハーネスの経路予測方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこでこの発明では、ワイヤーハーネスの構成や支持クランプの種別による拘束条件の変化するガタツキ角度を算出してＦＥＭ解析可能とさせるために、ワイヤーハーネスに特定部位を定め、ワイヤーハーネスの支持点を基点としてワイヤーハーネス各部位の移動に伴う変形過程をＦＥＭ解析を用いて解析し、移動後のワイヤーハーネスの変形を解析可能なワイヤーハーネスの変形解析システムであって、入力支持されるワイヤーハーネスの固定端座標から移動端座標へのベクトルを支点間ベクトルデータとして算出可能なベクトル算出手段を備え、ワイヤーハーネスを構成する複数の構成要素毎に各構成要素の変更可能な条件データ及び固定端座標における支持クランプデータが予め記憶される回帰式記憶手段を備え、記憶手段に記憶された条件を選択する入力手段を備え、入力手段により選択された記憶手段の記憶する各構成要素の条件データ、及び、ベクトル算出手段が算出した支点間ベクトルデータ、並びに、支持クランプデータが入力され、各データによるワイヤーハーネスの固定端座標における支持クランプのガタツキ角度を算出可能な回帰式を予め定められ、入力された各データを回帰式に当てはめてガタツキ角度を算出可能なガタツキ角度算出手段を備え、ワイヤーハーネスの構成及びクランプの構成により変化するワイヤーハーネスの支持点部分のガタツキ角度をＦＥＭ解析の解析条件として使用可能なことを特徴とする支持点回転角度を考慮可能なワイヤーハーネスの変形解析システムを提供する。
【０００９】
この発明にかかるワイヤーハーネスの変形解析システムでは、ガタツキ角度算出手段が、入力指示手段により選択指示に基づき回帰式記憶手段に記憶されているワイヤーハーネスの構成要素毎の条件データ及び指示クランプデータを読み出す。更に、ガタツキ角度算出手段は、ベクトル算出手段は算出した支点間ベクトルデータを入力する。そして、ガタツキ角度算出手段では、予め定められた回帰式にこれら条件を代入し、ワイヤーハーネスの支持点におけるガタツキ角度を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
従ってこの発明では、ワイヤーハーネスの変形解析において、ワイヤーハーネスを拘束している支持点の支持手段が持つ特性によるガタツキ角度を考慮可能となるので、ワイヤーハーネスの変形をＦＥＭ解析を用いて行う際に、より実際の作業状況に近い解析が可能となる。
【実施例１】
【００１１】
以下に、この発明の実施例を、図面に基づき説明する。図１はこの発明の実施例を表す説明図であり、図２はこの発明の実施例の構成を表すブロック説明図であり、図３はワイヤーハーネスの状態を表す説明図であり、図４はワイヤーハーネスＷの支持点を回転させた状態を表す説明図であり、図５はこの発明の実施例を表すフローチャートである。
【００１２】
１はこの発明の実施例であるワイヤーハーネスの変形解析システムである。ワイヤーハーネスの変形解析システム１（以下、単に解析システム１という。）は、外見的装置構成そのものは従来と何ら変わりなく、実際に演算等の処理を行うコンピュータ装置である解析装置本体２と、表示手段である液晶等の表示ディスプレイ３と、解析条件等を入力指示するためのキーボードやマウスなどによって構成される入力手段４とからなる。
【００１３】
表示ディスプレイ３は、解析装置本体２から出力される表示すべき情報に基づいて画像を表示可能であり、従来の表示ディスプレイと何ら変わりない構成である。そして、解析装置本体２には表示ディスプレイ３に表示させるためのグラフィックス表示手段を備え所謂グラフィックスボード等を装着するか、コンピュータ装置のマザーボードに備わってるグラフィックスチップを用いて表示データを表示ディスプレイ３に出力するが、従来のグラフィックス表示手段と何ら変わりないので詳説はせず、単に解析装置本体２から表示データを出力して表示ディスプレイ３へ表示させる等と表現する。
【００１４】
入力手段４もやはり表示ディスプレイ３同様に従来のキーボードやマウスと何ら変わることはなく、またタッチパネル等の他の手段を用いても良い。そして、入力手段４との情報の授受を行うためのインターフェースを備えているが、コンピュータを用いた装置では通常備わる手段であり通常行われる動作であり、特に従来と異なる特殊な事ではないので、単に入力手段４による入力指示等と記載する。
【００１５】
解析装置本体２は、図２に表すように、ガタツキ角度反映手段５、解析条件入力手段６、ベクトル算出手段７、回帰式演算手段８、クランプ種入力手段９、ＦＥＭ解析手段１０、及び、解析結果表示手段１１を備える。そして回帰式演算手段８は、ワイヤーハーネスＷの物理条件が予め記憶されており記憶された条件を選択的に読み出し可能な回帰式記憶部８１と、予め記憶される回帰式に種々条件を当てはめて演算を行うガタツキ角度算出手段８２とを備える。
尚、上記各手段５乃至１１は、解析装置本体２を構成するコンピュータシステムによって実現されており、実際にはＣＰＵによる演算、ＣＰＵの演算に際して必要となるＲＡＭやこれらを一体の装置とするマザーボード等によって行われ、回帰式演算手段８に備える回帰式記憶部８１はハードディスク等の記憶手段によって行われるものである。
そして、解析装置本体２は、表示ディスプレイ３へ表示信号を出力可能であり、また、入力手段４から指示情報等を入力可能である。
【００１６】
解析編集手段５は、ＦＥＭ解析手段１０によるＦＥＭ解析に先立ち、ワイヤーハーネスＷの拘束部分を、ワイヤーハーネスＷの構成条件や拘束部のクランプ種別等から、拘束部分の角度を変更させる手段である。解析編集手段５は、ガタツキ角度算出手段８２が算出したガタツキ角度分だけワイヤーハーネスＷの基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２を回転させた状態の角度条件と置き換えて回帰式記憶部８１に記憶させる。この解析編集手段５により、従来ワイヤーハーネスＷを解析する際に、基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２は、Ｘ軸方向の向きに固定されている状態で解析されていたのに対し、ワイヤーハーネスＷの解析条件である条件データに基づいて基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２が位置されたときに、基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２が条件データの物理的な特性によってどれだけ回転されるか、即ち、どれだけのガタツキを持って支持されるかを算出可能となる。
【００１７】
解析条件入力手段６は、ワイヤーハーネスＷを解析する際にワイヤーハーネスＷの物理的な構成上検討を入力されて指示される手段であり、入力手段４であるキーボードやマウスにより直接ワイヤーハーネスＷの構成条件を選択されて入力される。解析条件入力手段６は、これら条件を一時的に記憶可能であり、入力された条件に対応して回帰式演算手段８の回帰式記憶部８１に記憶された条件を読み出し、ＦＥＭ解析手段１０に該条件を入力させＦＥＭ解析を行わせる。
【００１８】
ベクトル算出手段７は、入力手段４により指示されるワイヤーハーネスＷの基点となる拘束部である支持点の座標と、移動させてクランプさせる他の支持点の座標とを入力指示され、入力指示された両支点間のベクトルを算出する手段である。
【００１９】
ここで、図３に表すワイヤーハーネスＷの説明図に基づき、実施例をより具体的に説明する。
図３に表すワイヤーハーネスＷは、Ｗ１が基点側の支持点であり、Ｗ２が終点側となる移動されてクランプされる移動端側支持点である。従来のワイヤーハーネスの変形解析では、支持点Ｗ１の支持及びワイヤーハーネスＷの伸びる方向は、白抜き矢印に表されるＸ軸方向であり、同様に移動端側支持点Ｗ２の支持及びワイヤーハーネスＷの伸びる方向は支持点Ｗ１同様にＸ軸方向であった。
ベクトル算出手段７は、この基点側の支持点Ｗ１及び移動端側支持点Ｗ２がマウスやキーボード等の入力手段４から入力されると、ベクトル算出手段７へ入力され、ベクトル算出手段７では基点側の支持点Ｗ１から移動端側支持点Ｗ２へのベクトルを演算する。このベクトルの演算式やその手法は既に行われているものであり、特に詳説はしない。そして具体的には、演算式は回帰式記憶部８１に記憶されており、ベクトル算出手段７が実行されると、回帰式記憶部８１から演算式を読み込み、この式に支持点Ｗ１及びＷ２の位置を代入して演算する。演算した結果は支点間ベクトルデータｇとして一時的に記憶させておく。この記憶はＲＡＭ（図示せず）に行わせても良く、また回帰式記憶部８１に行わせても良い。尚、ベクトル算出手段７が演算する際に必要とする記憶手段は、別途設けても良い。
ベクトル算出手段７による演算結果は、解析条件入力手段６により指示されるワイヤーハーネスＷの構成条件（物理的な条件であり、電線本数や保護材の種類、直径等である）等と合わせてガタツキ角度算出手段８２によるガタツキ角度の算出に用いられる。
【００２０】
回帰式演算手段８は、回帰式記憶部８１及びガタツキ角度算出手段８２とからなる。
回帰式記憶部８１は、コンピュータシステムのハードディスク（図示せず）に種々の情報を記憶可能である。回帰式記憶部８１に記憶される情報は、ガタツキ角度を反映させてＦＥＭ解析を行わせるワイヤーハーネスＷの物理的な構成要素である条件データであり、具体的には、ガタツキ角度を算出するに際して必要となるワイヤーハーネスＷの支持点Ｗ１及びＷ２間の長さ情報ａと、ワイヤーハーネスＷを構成する電線の種別を表す線種情報ｂと、支持点Ｗ１及びＷ２の支持点を構成するクランプ種情報ｃと、ワイヤーハーネスＷを長さ方向と直角に切断したときの直径情報ｄと、ワイヤーハーネスＷを構成する電線を束ねて被覆している保護材の種別を表す保護材種別情報ｅ、ワイヤーハーネスＷを構成している電線数情報ｆである。また、これらに併せて、ベクトル算出手段７が算出した支点間ベクトルデータｇもベクトル算出手段７の指示により記憶される。さらに、回帰式記憶部８１には、ガタツキ角度を算出するための回帰式ｈを記憶する。この回帰式は、ガタツキ角度算出手段８２によって読み出され、回帰式に前記記憶された条件データを代入して算出する。
回帰式記憶部８１に記憶される回帰式ｈは、各座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれについてガタツキ角度を算出可能であり、予め実物のワイヤーハーネスＷを用いて前記条件データを変更しながらワイヤーハーネスＷを基点側支持点Ｗ１を固定し移動端側支持点Ｗ２を移動させてテストを行い、ワイヤーハーネスＷの支持点Ｗ１におけるガタツキ角度の発生にそれぞれの条件データがどの程度寄与するかを測定し、それぞれの条件データの寄与度に係数を与えた近似式を算出して求めたものである。この回帰式ｈは、基点側支持点Ｗ１と移動端側支持点Ｗ２とでは異なるので、それぞれの支持点Ｗ１および支持点Ｗ２毎に用意されており、それぞれの支持点Ｗ１および支持点Ｗ２毎にガタツキ角度が算出されることとなる。この実施例では、例えば基点側支持点Ｗ１では、図６に表すような回帰式を用いるが、その他の回帰式であってもよく、実測されるガタツキ角度に近いガタツキ角度を算出可能であればどのような形態であってもよい。
【００２１】
また、各条件データは解析条件入力手段６がそれぞれを選択可能に表示ディスプレイ３に一覧表示させ、入力手段４によって選択入力させ、選択された値を回帰式記憶部８１から読み出してガタツキ角度算出手段８２へ出力させ、ガタツキ角度算出手段８２がその値を回帰式に代入して演算を行うように形成する。例えば長さ情報ａでは、入力された長さを入力手段４のキーボードから直接入力しその値を用いてもよいが、この実施例では、解析条件入力手段６が表示ディスプレイ３に長さ情報ａの長さを選択可能に一覧表を表示させ、入力手段４のマウスをクリックすることで該表から値を選択可能に形成する。従って、一覧表に表示する値は予め回帰式記憶部８１に記憶されており、解析条件入力手段６がこれを表示ディスプレイ３に表示させて選択させ、その値を回帰式記憶部８１から読み出し、ガタツキ角度算出手段８２によって回帰式に代入演算させるように形成している。
【００２２】
また線種情報ｂは、ワイヤーハーネスＷを構成する素線である電線がその太さや被覆する外皮等によって堅さ等の物理特性が異なっているのでこれらを表す値であり、ワイヤーハーネスＷを構成する種々の素線の情報が予め回帰式記憶部８１に記憶されており、長さ情報ａと同様、表示ディスプレイ３に表示されて選択されることで回帰式ｈに代入可能である。この線種情報ｂは、作業者が印刷された一覧表などから読み取り、入力手段４によって直接入力してもよく、この場合には、解析条件入力手段６が入力された値を一時的に回帰式記憶部８１等に記憶させ、ガタツキ角度算出手段８２が演算する際に回帰式ｈへ代入させればよい。
【００２３】
同様に電線数情報ｆも想定される本数が例えば「１」から「３０」まで予め回帰式記憶部８１に記憶されており、前記同様表示ディスプレイ３に表示させて所望数を選択させ、ガタツキ角度算出手段８２の演算の際にその値を回帰式記憶部８１から読み出して代入させる。この電線数情報ｆも入力手段４によってその数を直接入力するようにしてもよく、この場合には、入力されて数がそのまま一時的に回帰式記憶部８１等の記憶手段へ演算時使用する電線数情報ｆとして記憶されて使用されればよい。
【００２４】
クランプ種情報ｃも同様であり、予め想定されるクランプの種類毎に「Ｔｙｐｅ１」乃至「Ｔｙｐｅ９」というように定められており、回帰式記憶部８１に想定されるクランプの種類に対応してワイヤーハーネスＷを拘束する寄与度を数値化して記憶されている。そして、前記同様表示ディスプレイ３に表示されて選択させ、選択したクランプの種類に対応して記憶されている寄与度を表す数値をクランプ種情報ｃとして読み出し回帰式ｈの演算に用いる。このクランプ種情報ｃも、直接その値を入力して用いてもよい。
【００２５】
直径情報ｄも同様であり、予め想定されるワイヤーハーネスＷの直径を回帰式記憶部８１に記憶されており、解析条件入力手段６がこの記憶されている直径を表示ディスプレイ３に表示させ、入力手段４によって選択入力され、選択された直径を回帰式記憶部８１から読み出し、ガタツキ角度算出手段８２へ出力する。なお、直径情報ｄは、直接入力手段４のキーボードから数値を入力し、その値を一時的に回帰式記憶部８１等の記憶手段に記憶させ、回帰式記憶部８１の演算時に読み出して用いるようにしてもよく、この実施例でも直接入力させるように形成している。
【００２６】
保護材種別情報ｅも同様であり、保護材の種類によってワイヤーハーネスＷの動きが拘束されるので、予め想定されるワイヤーハーネスＷを被覆している保護材の種類を特定する情報であり、回帰式記憶部８１に想定される保護材の種類に対応してその寄与度を数値化して種々記憶されている。そして、解析条件入力手段６がこの記憶されている種類を表示ディスプレイ３に表示させ、入力手段４によって選択入力させ、選択された保護材の種類と対応して記憶されている寄与度を表す数値を回帰式記憶部８１から読み出し、ガタツキ角度算出手段８２へ出力する。
【００２７】
この実施例では、ワイヤーハーネスＷの支持点Ｗ１及びＷ２間の長さ情報ａ、ワイヤーハーネスＷを構成する電線の種別を表す線種情報ｂ、支持点Ｗ１及びＷ２の支持点を構成するクランプ種情報ｃ、ワイヤーハーネスＷの直径情報ｄ、ワイヤーハーネスＷの保護材の種別を表す保護材種別情報ｅ、ワイヤーハーネスＷを構成している電線数情報ｆが、それぞれワイヤーハーネスＷの支持点Ｗ１および支持点Ｗ２のガタツキ角度に寄与する要因であり条件データとして用いたが、これらのうち寄与度の低いものを削減する等して回帰式ｈとなる近似式を用いて演算するようにしてもよい。
【００２８】
なお、この実施例では、クランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅ以外の条件データは、入力手段４の備えるキーボードから実数値として入力して用い、一時的に回帰式記憶部８１等の記憶手段に記憶させておき、ガタツキ角度算出手段８２の演算時にガタツキ角度算出手段８２へ出力するように形成し、クランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅは、表示ディスプレイ３に入力手段４の備えるマウスによって選択可能に表示させ、その中から選択されたものと対応して回帰式記憶部８１に記憶された拘束寄与度を表す数値を読み出し、ガタツキ角度算出手段８２の演算時にガタツキ角度算出手段８２へ出力するように形成する。従って、クランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅの選択を行わせるための手段は、数値を直接入力させる手段である解析条件入力手段６とは別のクランプ種入力手段９として用意したが、クランプ種入力手段９と解析条件入力手段６を併せて一つの手段としてもよい。
具体的には、クランプ種入力手段９では、図７（ａ）に表すようにクランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅを、それぞれ選択可能なものとして表示ディスプレイ３に表示させて入力手段４のマウスのクリック動作によって選択させ、選択させた値に対応して回帰式記憶部８１に記憶されるデータを、ガタツキ角度算出手段８２の演算時に読み出し、図７（ｂ）に表すように、例えばＺ軸のガタツキ角度の算出を行う回帰式ｈの所定箇所（図中の下線表示部）に代入させて演算させるように形成するのである。
【００２９】
そして、ガタツキ角度算出手段８２では、解析条件入力手段６およびクランプ種入力手段９によって条件データの入力が完了すると回帰式記憶部８１に記憶されている回帰式ｈを読み出し、条件データが回帰式ｈへ代入されてガタツキ角度を算出可能である。
ガタツキ角度を算出するための回帰式は、前記した通りＸ、Ｙ，Ｚそれぞれの軸周りによって異なる計算式として回帰式記憶部８１に記憶されている。ガタツキ角度算出手段８２では、演算に際し、前記条件データを回帰式記憶部８１から読み出すとともに、ベクトル算出手段７によって算出された支点間ベクトルデータｇも読み出し、回帰式ｈへ代入してガタツキ角度を算出可能である。
尚、この実施例では、ガタツキ角度算出手段８２はガタツキ角度の算出を行うだけであるが、ガタツキ角度反映手段５の行う基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２の位置における角度情報を修正する作用を持たせて、ガタツキ角度反映手段５と併せた手段としてもよく、この場合には、ガタツキ角度反映手段５を設けなくともよい。
【００３０】
ＦＥＭ解析手段１０は、従来同様のＦＥＭ解析可能な手段であるので詳細な説明は省略する。なおＦＥＭ解析手段１０は、ガタツキ角度算出手段８２の算出したＸ、Ｙ，Ｚの各軸周りのガタツキ角度をＦＥＭ解析データとして入力可能に形成し、従来同様のワイヤーハーネスＷの物理的な条件は、解析条件入力手段６によって入力された数値を直接、あるいは、一時的に記憶されている回帰式記憶部８１等の記憶手段から入力可能に形成され、これらのデータに基づき、ワイヤーハーネスＷの変形解析が可能である。
【００３１】
解析結果表示手段１１は、ＦＥＭ解析手段１０により解析されたワイヤーハーネスＷの解析結果を入力し、解析された結果に基づいてワイヤーハーネスＷを表示ディスプレイ３に表示可能なＣＡＤデータとして生成して表示ディスプレイ３に表示させる。解析結果表示手段１１による表示ディスプレイ３への表示に際しては、別途設けるＣＡＤシステム（図示せず）が基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２をガタツキ角度に基づいて回転された状態を反映したワイヤーハーネスＷの仮想表示画像をＣＡＤシステムが生成できるように、ＦＥＭ解析手段１０によってデータが出力されており、ＣＡＤシステムが生成したワイヤーハーネスＷの状態を表示ディスプレイ３に表示させる。
【００３２】
上記のように形成する変形解析システム１の解析状態を、フローチャートを表す図５に沿って説明する。
まず、解析条件入力ステップＳ１が実行される。解析条件入力ステップＳ１では、解析条件入力手段６によって入力される長さ情報ａ、線種情報ｂ、直径情報ｄ、電線数情報ｆの条件データを入力手段４によって直接数値としてや、表示ディスプレイ３に表示させた選択種から選択させる等して入力させるステップである。解析条件入力ステップＳ１に続けては、ベクトル算出ステップＳ２が実行される。
【００３３】
ベクトル算出ステップＳ２は、ベクトル算出手段７が、入力手段４により指示される基点側支持点Ｗ１の座標と、移動端側支持点Ｗ２の座標とを入力し、入力指示された両支点間のベクトルを算出する。算出されるベクトルは、基点側支持点Ｗ１から移動端側支持点Ｗ２へのベクトルとして算出される。ベクトル算出ステップＳ２に続けてはクランプ種入力ステップＳ３が実行される。
【００３４】
クランプ種入力ステップＳ３では、クランプ種入力手段９によって表示ディスプレイ３に表示させたクランプ種および保護材種から、入力手段４によって選択させ、選択させたクランプ種および保護材種と対応して回帰式記憶部８１に記憶されているクランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅを読み出し、ガタツキ角度算出手段８２へ出力させるステップである。クランプ種入力ステップＳ３に続けては、ガタツキ角度算出ステップＳ４が実行される。
【００３５】
ガタツキ角度算出ステップＳ４では、解析条件入力ステップＳ１およびベクトル算出ステップＳ２並びにクランプ種入力ステップＳ３によって選択あるいは算出された長さ情報ａ、線種情報ｂ、クランプ種情報ｃ、直径情報ｄ、保護材種別情報ｅ、電線数情報ｆ、支点間ベクトルデータｇを、回帰式記憶部８１に記憶されている回帰式ｈに代入し、各軸周りの回転角度であるガタツキ角度をガタツキ角度算出手段８２に算出させるステップである。ガタツキ角度算出ステップＳ４に続けてはクランプ角編集ステップＳ５が実行される。
【００３６】
クランプ角編集ステップＳ５では、ガタツキ角度反映手段５に、ガタツキ角度算出手段８２が算出したガタツキ角度に基づいて基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２の角度を、基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２の方向として変更させるステップである。これにより、支持点のガタツキ角度を考慮しない従来の変形解析システムにおける支持点の方向がＸ軸方向に固定されていた場合とは異なり、実際にクランプのガタツキを考慮した基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２の情報を得ることができ、実際のワイヤーハーネスＷの状況により近いワイヤーハーネスＷの仮想解析が可能となる情報を反映させている。
クランプ角編集ステップＳ５に続けてはＦＥＭ解析ステップＳ６が実行される。
【００３７】
ＦＥＭ解析ステップＳ６では、従来同様、ＦＥＭ解析手段１０によってＦＥＭ解析が行われる。その際、ＦＥＭ解析手段１０がガタツキ角度算出手段８２の算出したガタツキ角度を反映した情報を解析条件入力手段６およびクランプ種入力手段９並びにガタツキ角度反映手段５から入力し、ＦＥＭ解析が行われる。ＦＥＭ解析ステップＳ６に続けては表示ステップＳ７が実行される。
【００３８】
表示ステップＳ７では、ＦＥＭ解析ステップＳ６によって解析されたワイヤーハーネスＷの状態を、解析結果表示手段１１によって表示ディスプレイ３へ表示させるステップである。
【００３９】
そして上記のように表示されるワイヤーハーネスＷは、図４に表すように、基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２が回転された状態であり、ワイヤーハーネスＷ各部の位置もこれら回転を考慮した上で解析された位置となっている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明は、自動車や家電製品等に用いるワイヤーハーネスの仮想空間における解析に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施例を表す説明図
【図２】この発明の実施例の構成を表すブロック説明図
【図３】ワイヤーハーネスの状態を表す説明図
【図４】ワイヤーハーネスＷの支持点を回転させた状態を表す説明図
【図５】発明の実施例を表すフローチャート
【図６】回帰式を表す説明図
【図７】回帰式への代入状態を説明する模式図
【図８】従来例を表す説明図
【図９】従来例を表す説明図
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ ワイヤーハーネス
Ｗ１ 基点側支持点
Ｗ２ 移動端側支持点
ａ 長さ情報
ｂ 線種情報
ｃ クランプ種情報
ｄ 直径情報
ｅ 保護材種別情報
ｆ 電線数情報
ｇ 支点間ベクトルデータ
ｈ 回帰式
Ｓ１ 解析条件入力ステップ
Ｓ２ ベクトル算出ステップ
Ｓ３ クランプ種入力ステップ
Ｓ４ ガタツキ角度算出ステップ
Ｓ５ ガタツキ角度出力ステップ
Ｓ６ ＦＥＭ解析ステップ
Ｓ７ 表示ステップ
１ ワイヤーハーネスの変形解析システム
２ 解析装置本体
３ 表示ディスプレイ
４ 入力手段
５ ガタツキ角度反映手段
６ 解析条件入力手段
７ ベクトル算出手段
８ 回帰式演算手段
８１ 回帰式記憶部
８２ ガタツキ角度算出手段
９ クランプ種入力手段
１０ ＦＥＭ解析手段
１１ 解析結果表示手段
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車や家電製品などの電気系統を必要とする機器の製造工程において、電気系統の配線を行う線状柔軟物、例えばワイヤーハーネスを効率よく結線させるために、仮想空間でワイヤーハーネスを評価する際に用いるワイヤーハーネスの変形解析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や家電製品等の内部に配設される電気系統の配線は、ワイヤーハーネスによって結線されるのが一般的である。このワイヤーハーネスは、長細い線状であり、且つ柔軟性を有する線状柔軟物である。
そして、ワイヤーハーネスの結線においては、結線作業を円滑に行うためにワイヤーハーネスに予め余分な長さを持たせておいたり、ワイヤーハーネス取り回しのためのワイヤーハーネス支持部を考慮することが必要である。この支持部の考慮や、余分な長さをどの程度持たせておくか等を考慮することで、製造コストを押さえながら取り付け作業を容易にすることが出来るので、製造コスト及び製造工程に要する時間を最小にすることが求められている。
【０００３】
従来は、ワイヤーハーネスを模したモデルを三次元仮想空間に形成してグラフィック表示させ、所定部位を高速箇所として固定し、自由端側を移動させた際にＦＥＭ解析によって各部位の変形を三次元仮想空間に逐次表示させていた。
図８及び図９は、ワイヤーハーネス等の線状柔軟物を、有限要素法を用いるＦＥＭ解析を用いてその変形状態を解析する『柔軟物の変形解析装置』（特開２００５−０３８３９８、以下、従来例１という。）である。
従来例１では、図８及び図９に表すように、柔軟物であるワイヤーハーネス１０５の特定部位であるコネクタ１０７を移動した際に、移動に伴うワイヤーハーネス１０５が変形することとなるが、従来例１の柔軟物の変形解析装置は、このワイヤーハーネス１０５の変形過程をＦＥＭ解析により解析して画像表示装置１０１の画面１０１ａに表示していた。
一方、ワイヤーハーネス１０５の物性データ、形状データ及び拘束条件が入力部１０１ｂであるキーボード１０２やマウス１０３あるいは記憶媒体の読取機１０４によって予め入力条件として入力されていた。
また、ワイヤーハーネス１０５を表示するにあたり、画面１０１ａ上の三次元仮想空間にワイヤーハーネス１０５部位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１１０を設けてあった。さらに、コネクタ１０７から所定距離離れた部位をクランプ１０６によって拘束されているワイヤーハーネス１０５のコネクタ１０７部位が画面１０１ａ上で指示されて移動させられるとその移動位置を三次元座標値として認識する座標値認識手段１１１を設けてある。そして、座標値認識手段１１１は、マウス３によるコネクタ１０７の移動指示に伴う指示位置の移動経路を逐次サンプリングしてその三次元座標値を保持するトラッキング部１１１ａを備え、また、トラッキング部１１１ａの保持したトラッキングデータを基に三次元空間でのコネクタ１０７部位の移動量を算出して所定の移動量毎にその移動位置の三次元座標値データを出力する座標値出力部１１ｂを備えていた。
そして、認識されたコネクタ１０７の移動位置の三次元座標値データに応答して、ＦＥＭ解析により特定部位の移動に伴って初期状態のワイヤーハーネス１０５の各部位がどの様に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１１２を備えていた。この解析にあたっては、予め入力されているワイヤーハーネス１０５の物性データ、形状データ及び拘束条件を参照して計算されていた。
変形解析手段１１２によってＦＥＭ解析された移動後のワイヤーハーネス１０５は、画像表示手段１１０が解析された変形解析モデルとして、ワイヤーハーネス１０５の三次元形状を模したグラフィック表示を画面１０１ａに表示させていた。
【０００４】
しかしながら、上記従来例１では、ワイヤーハーネス１０５を移動する際の先端にあるコネクタ１０７は、常に水平方向に向いて移動されることとなる。また、ワイヤーハーネス１０５の基部となる拘束元も常に一定の方向で設定され、拘束時の遊びとなるガタツキを考慮せずにワイヤーハーネス１０５をＦＥＭ解析によってその変形を解析しており、実際にワイヤーハーネス１０５を実際の自動車等に取り付ける際のモデル解析としては不十分であった。
【０００５】
そこで、従来例２として説明する『線条構造物の配線設計支援方法、その装置及びそのプログラム』（特開２００５−２４２４２６）では、線条構造物であるワイヤーハーネス２０１を複数の梁要素が連続的に結合された弾性体として有限要素モデルを作成してＦＥＭ解析が行われた。そして、梁要素の連接点である節点のうち、クランプ状態が比較的緩くガタツキとなる回転自由度が与えられた所定節点では、そのガタツキ角度θだけ回転自由度がＦＥＭ解析時の要素として与えられて解析がなされた。
【特許文献１】特開２００５−０３８３９８号 公報
【特許文献２】特開２００５−２４２４２６号 公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来例２では、ガタツキ角度は例えば５度というような予め定める所定値であって、予め定められる所定値を持って計算されている。そして、このガタツキ角度は、ワイヤーハーネスの内部を構成する電線種類や電線数、及び、外部保護材の種類が変化しても変えておらず、常に所定値が用いられた。
しかしながら実際のワイヤーハーネスでは、拘束部のガタツキは、ワイヤーハーネスを構成する電線種類や電線数、及び、外部保護材の物理特性とによって変化する。これに伴いガタツキ角度も変化してしまうが、従来例２ではガタツキ角度という要素は考慮されているものの、この角度がワイヤーハーネスを構成する電線種類や電線数、及び、外部保護材とによって変化することまでは考慮されていなかったので、正確なガタツキ角度を考慮した計算が成されていないという問題点を有した。
また、拘束部に用いている拘束手段の強度や柔軟性によっては、該拘束部に所定以上の荷重が加わったときに拘束手段が変形してガタツキ角度が変化してしまうが、従来例２ではこの拘束手段自身の変形によるガタツキ角度は考慮されていなかった。
【０００７】
この発明は、上記問題点を鑑み、ワイヤーハーネスの拘束部に生じるガタツキ角度を考慮する際に、ワイヤーハーネスの構成及び拘束具の変形等物理特性をも加味したワイヤーハーネスの経路予測方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこでこの発明では、ワイヤーハーネスの構成や支持クランプの種別による拘束条件の変化するガタツキ角度を算出してＦＥＭ解析可能とさせるために、ワイヤーハーネスに特定部位を定め、ワイヤーハーネスの支持点を基点としてワイヤーハーネス各部位の移動に伴う変形過程をＦＥＭ解析を用いて解析し、移動後のワイヤーハーネスの変形を解析可能なワイヤーハーネスの変形解析システムであって、入力支持されるワイヤーハーネスの固定端座標から移動端座標へのベクトルを支点間ベクトルデータとして算出可能なベクトル算出手段を備え、ワイヤーハーネスを構成する複数の構成要素毎に各構成要素の変更可能な条件データ及び固定端座標における支持クランプデータが予め記憶される回帰式記憶手段を備え、記憶手段に記憶された条件を選択する入力手段を備え、入力手段により選択された記憶手段の記憶する各構成要素の条件データ、及び、ベクトル算出手段が算出した支点間ベクトルデータ、並びに、支持クランプデータが入力され、各データによるワイヤーハーネスの固定端座標における支持クランプのガタツキ角度を算出可能な回帰式を予め定められ、入力された各データを回帰式に当てはめてガタツキ角度を算出可能なガタツキ角度算出手段を備え、ワイヤーハーネスの構成及びクランプの構成により変化するワイヤーハーネスの支持点部分のガタツキ角度をＦＥＭ解析の解析条件として使用可能なことを特徴とする支持点回転角度を考慮可能なワイヤーハーネスの変形解析システムを提供する。
【０００９】
この発明にかかるワイヤーハーネスの変形解析システムでは、ガタツキ角度算出手段が、入力指示手段により選択指示に基づき回帰式記憶手段に記憶されているワイヤーハーネスの構成要素毎の条件データ及び指示クランプデータを読み出す。更に、ガタツキ角度算出手段は、ベクトル算出手段は算出した支点間ベクトルデータを入力する。そして、ガタツキ角度算出手段では、予め定められた回帰式にこれら条件を代入し、ワイヤーハーネスの支持点におけるガタツキ角度を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
従ってこの発明では、ワイヤーハーネスの変形解析において、ワイヤーハーネスを拘束している支持点の支持手段が持つ特性によるガタツキ角度を考慮可能となるので、ワイヤーハーネスの変形をＦＥＭ解析を用いて行う際に、より実際の作業状況に近い解析が可能となる。
【実施例１】
【００１１】
以下に、この発明の実施例を、図面に基づき説明する。図１はこの発明の実施例を表す説明図であり、図２はこの発明の実施例の構成を表すブロック説明図であり、図３はワイヤーハーネスの状態を表す説明図であり、図４はワイヤーハーネスＷの支持点を回転させた状態を表す説明図であり、図５はこの発明の実施例を表すフローチャートである。
【００１２】
１はこの発明の実施例であるワイヤーハーネスの変形解析システムである。ワイヤーハーネスの変形解析システム１（以下、単に解析システム１という。）は、外見的装置構成そのものは従来と何ら変わりなく、実際に演算等の処理を行うコンピュータ装置である解析装置本体２と、表示手段である液晶等の表示ディスプレイ３と、解析条件等を入力指示するためのキーボードやマウスなどによって構成される入力手段４とからなる。
【００１３】
表示ディスプレイ３は、解析装置本体２から出力される表示すべき情報に基づいて画像を表示可能であり、従来の表示ディスプレイと何ら変わりない構成である。そして、解析装置本体２には表示ディスプレイ３に表示させるためのグラフィックス表示手段を備え所謂グラフィックスボード等を装着するか、コンピュータ装置のマザーボードに備わってるグラフィックスチップを用いて表示データを表示ディスプレイ３に出力するが、従来のグラフィックス表示手段と何ら変わりないので詳説はせず、単に解析装置本体２から表示データを出力して表示ディスプレイ３へ表示させる等と表現する。
【００１４】
入力手段４もやはり表示ディスプレイ３同様に従来のキーボードやマウスと何ら変わることはなく、またタッチパネル等の他の手段を用いても良い。そして、入力手段４との情報の授受を行うためのインターフェースを備えているが、コンピュータを用いた装置では通常備わる手段であり通常行われる動作であり、特に従来と異なる特殊な事ではないので、単に入力手段４による入力指示等と記載する。
【００１５】
解析装置本体２は、図２に表すように、ガタツキ角度反映手段５、解析条件入力手段６、ベクトル算出手段７、回帰式演算手段８、クランプ種入力手段９、ＦＥＭ解析手段１０、及び、解析結果表示手段１１を備える。そして回帰式演算手段８は、ワイヤーハーネスＷの物理条件が予め記憶されており記憶された条件を選択的に読み出し可能な回帰式記憶部８１と、予め記憶される回帰式に種々条件を当てはめて演算を行うガタツキ角度算出手段８２とを備える。
尚、上記各手段５乃至１１は、解析装置本体２を構成するコンピュータシステムによって実現されており、実際にはＣＰＵによる演算、ＣＰＵの演算に際して必要となるＲＡＭやこれらを一体の装置とするマザーボード等によって行われ、回帰式演算手段８に備える回帰式記憶部８１はハードディスク等の記憶手段によって行われるものである。
そして、解析装置本体２は、表示ディスプレイ３へ表示信号を出力可能であり、また、入力手段４から指示情報等を入力可能である。
【００１６】
解析編集手段５は、ＦＥＭ解析手段１０によるＦＥＭ解析に先立ち、ワイヤーハーネスＷの拘束部分を、ワイヤーハーネスＷの構成条件や拘束部のクランプ種別等から、拘束部分の角度を変更させる手段である。解析編集手段５は、ガタツキ角度算出手段８２が算出したガタツキ角度分だけワイヤーハーネスＷの基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２を回転させた状態の角度条件と置き換えて回帰式記憶部８１に記憶させる。この解析編集手段５により、従来ワイヤーハーネスＷを解析する際に、基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２は、Ｘ軸方向の向きに固定されている状態で解析されていたのに対し、ワイヤーハーネスＷの解析条件である条件データに基づいて基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２が位置されたときに、基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２が条件データの物理的な特性によってどれだけ回転されるか、即ち、どれだけのガタツキを持って支持されるかを算出可能となる。
【００１７】
解析条件入力手段６は、ワイヤーハーネスＷを解析する際にワイヤーハーネスＷの物理的な構成上検討を入力されて指示される手段であり、入力手段４であるキーボードやマウスにより直接ワイヤーハーネスＷの構成条件を選択されて入力される。解析条件入力手段６は、これら条件を一時的に記憶可能であり、入力された条件に対応して回帰式演算手段８の回帰式記憶部８１に記憶された条件を読み出し、ＦＥＭ解析手段１０に該条件を入力させＦＥＭ解析を行わせる。
【００１８】
ベクトル算出手段７は、入力手段４により指示されるワイヤーハーネスＷの基点となる拘束部である支持点の座標と、移動させてクランプさせる他の支持点の座標とを入力指示され、入力指示された両支点間のベクトルを算出する手段である。
【００１９】
ここで、図３に表すワイヤーハーネスＷの説明図に基づき、実施例をより具体的に説明する。
図３に表すワイヤーハーネスＷは、Ｗ１が基点側の支持点であり、Ｗ２が終点側となる移動されてクランプされる移動端側支持点である。従来のワイヤーハーネスの変形解析では、支持点Ｗ１の支持及びワイヤーハーネスＷの伸びる方向は、白抜き矢印に表されるＸ軸方向であり、同様に移動端側支持点Ｗ２の支持及びワイヤーハーネスＷの伸びる方向は支持点Ｗ１同様にＸ軸方向であった。
ベクトル算出手段７は、この基点側の支持点Ｗ１及び移動端側支持点Ｗ２がマウスやキーボード等の入力手段４から入力されると、ベクトル算出手段７へ入力され、ベクトル算出手段７では基点側の支持点Ｗ１から移動端側支持点Ｗ２へのベクトルを演算する。このベクトルの演算式やその手法は既に行われているものであり、特に詳説はしない。そして具体的には、演算式は回帰式記憶部８１に記憶されており、ベクトル算出手段７が実行されると、回帰式記憶部８１から演算式を読み込み、この式に支持点Ｗ１及びＷ２の位置を代入して演算する。演算した結果は支点間ベクトルデータｇとして一時的に記憶させておく。この記憶はＲＡＭ（図示せず）に行わせても良く、また回帰式記憶部８１に行わせても良い。尚、ベクトル算出手段７が演算する際に必要とする記憶手段は、別途設けても良い。
ベクトル算出手段７による演算結果は、解析条件入力手段６により指示されるワイヤーハーネスＷの構成条件（物理的な条件であり、電線本数や保護材の種類、直径等である）等と合わせてガタツキ角度算出手段８２によるガタツキ角度の算出に用いられる。
【００２０】
回帰式演算手段８は、回帰式記憶部８１及びガタツキ角度算出手段８２とからなる。
回帰式記憶部８１は、コンピュータシステムのハードディスク（図示せず）に種々の情報を記憶可能である。回帰式記憶部８１に記憶される情報は、ガタツキ角度を反映させてＦＥＭ解析を行わせるワイヤーハーネスＷの物理的な構成要素である条件データであり、具体的には、ガタツキ角度を算出するに際して必要となるワイヤーハーネスＷの支持点Ｗ１及びＷ２間の長さ情報ａと、ワイヤーハーネスＷを構成する電線の種別を表す線種情報ｂと、支持点Ｗ１及びＷ２の支持点を構成するクランプ種情報ｃと、ワイヤーハーネスＷを長さ方向と直角に切断したときの直径情報ｄと、ワイヤーハーネスＷを構成する電線を束ねて被覆している保護材の種別を表す保護材種別情報ｅ、ワイヤーハーネスＷを構成している電線数情報ｆである。また、これらに併せて、ベクトル算出手段７が算出した支点間ベクトルデータｇもベクトル算出手段７の指示により記憶される。さらに、回帰式記憶部８１には、ガタツキ角度を算出するための回帰式ｈを記憶する。この回帰式は、ガタツキ角度算出手段８２によって読み出され、回帰式に前記記憶された条件データを代入して算出する。
回帰式記憶部８１に記憶される回帰式ｈは、各座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれについてガタツキ角度を算出可能であり、予め実物のワイヤーハーネスＷを用いて前記条件データを変更しながらワイヤーハーネスＷを基点側支持点Ｗ１を固定し移動端側支持点Ｗ２を移動させてテストを行い、ワイヤーハーネスＷの支持点Ｗ１におけるガタツキ角度の発生にそれぞれの条件データがどの程度寄与するかを測定し、それぞれの条件データの寄与度に係数を与えた近似式を算出して求めたものである。この回帰式ｈは、基点側支持点Ｗ１と移動端側支持点Ｗ２とでは異なるので、それぞれの支持点Ｗ１および支持点Ｗ２毎に用意されており、それぞれの支持点Ｗ１および支持点Ｗ２毎にガタツキ角度が算出されることとなる。この実施例では、例えば基点側支持点Ｗ１では、図６に表すような回帰式を用いるが、その他の回帰式であってもよく、実測されるガタツキ角度に近いガタツキ角度を算出可能であればどのような形態であってもよい。
【００２１】
また、各条件データは解析条件入力手段６がそれぞれを選択可能に表示ディスプレイ３に一覧表示させ、入力手段４によって選択入力させ、選択された値を回帰式記憶部８１から読み出してガタツキ角度算出手段８２へ出力させ、ガタツキ角度算出手段８２がその値を回帰式に代入して演算を行うように形成する。例えば長さ情報ａでは、入力された長さを入力手段４のキーボードから直接入力しその値を用いてもよいが、この実施例では、解析条件入力手段６が表示ディスプレイ３に長さ情報ａの長さを選択可能に一覧表を表示させ、入力手段４のマウスをクリックすることで該表から値を選択可能に形成する。従って、一覧表に表示する値は予め回帰式記憶部８１に記憶されており、解析条件入力手段６がこれを表示ディスプレイ３に表示させて選択させ、その値を回帰式記憶部８１から読み出し、ガタツキ角度算出手段８２によって回帰式に代入演算させるように形成している。
【００２２】
また線種情報ｂは、ワイヤーハーネスＷを構成する素線である電線がその太さや被覆する外皮等によって堅さ等の物理特性が異なっているのでこれらを表す値であり、ワイヤーハーネスＷを構成する種々の素線の情報が予め回帰式記憶部８１に記憶されており、長さ情報ａと同様、表示ディスプレイ３に表示されて選択されることで回帰式ｈに代入可能である。この線種情報ｂは、作業者が印刷された一覧表などから読み取り、入力手段４によって直接入力してもよく、この場合には、解析条件入力手段６が入力された値を一時的に回帰式記憶部８１等に記憶させ、ガタツキ角度算出手段８２が演算する際に回帰式ｈへ代入させればよい。
【００２３】
同様に電線数情報ｆも想定される本数が例えば「１」から「３０」まで予め回帰式記憶部８１に記憶されており、前記同様表示ディスプレイ３に表示させて所望数を選択させ、ガタツキ角度算出手段８２の演算の際にその値を回帰式記憶部８１から読み出して代入させる。この電線数情報ｆも入力手段４によってその数を直接入力するようにしてもよく、この場合には、入力されて数がそのまま一時的に回帰式記憶部８１等の記憶手段へ演算時使用する電線数情報ｆとして記憶されて使用されればよい。
【００２４】
クランプ種情報ｃも同様であり、予め想定されるクランプの種類毎に「Ｔｙｐｅ１」乃至「Ｔｙｐｅ９」というように定められており、回帰式記憶部８１に想定されるクランプの種類に対応してワイヤーハーネスＷを拘束する寄与度を数値化して記憶されている。そして、前記同様表示ディスプレイ３に表示されて選択させ、選択したクランプの種類に対応して記憶されている寄与度を表す数値をクランプ種情報ｃとして読み出し回帰式ｈの演算に用いる。このクランプ種情報ｃも、直接その値を入力して用いてもよい。
【００２５】
直径情報ｄも同様であり、予め想定されるワイヤーハーネスＷの直径を回帰式記憶部８１に記憶されており、解析条件入力手段６がこの記憶されている直径を表示ディスプレイ３に表示させ、入力手段４によって選択入力され、選択された直径を回帰式記憶部８１から読み出し、ガタツキ角度算出手段８２へ出力する。なお、直径情報ｄは、直接入力手段４のキーボードから数値を入力し、その値を一時的に回帰式記憶部８１等の記憶手段に記憶させ、回帰式記憶部８１の演算時に読み出して用いるようにしてもよく、この実施例でも直接入力させるように形成している。
【００２６】
保護材種別情報ｅも同様であり、保護材の種類によってワイヤーハーネスＷの動きが拘束されるので、予め想定されるワイヤーハーネスＷを被覆している保護材の種類を特定する情報であり、回帰式記憶部８１に想定される保護材の種類に対応してその寄与度を数値化して種々記憶されている。そして、解析条件入力手段６がこの記憶されている種類を表示ディスプレイ３に表示させ、入力手段４によって選択入力させ、選択された保護材の種類と対応して記憶されている寄与度を表す数値を回帰式記憶部８１から読み出し、ガタツキ角度算出手段８２へ出力する。
【００２７】
この実施例では、ワイヤーハーネスＷの支持点Ｗ１及びＷ２間の長さ情報ａ、ワイヤーハーネスＷを構成する電線の種別を表す線種情報ｂ、支持点Ｗ１及びＷ２の支持点を構成するクランプ種情報ｃ、ワイヤーハーネスＷの直径情報ｄ、ワイヤーハーネスＷの保護材の種別を表す保護材種別情報ｅ、ワイヤーハーネスＷを構成している電線数情報ｆが、それぞれワイヤーハーネスＷの支持点Ｗ１および支持点Ｗ２のガタツキ角度に寄与する要因であり条件データとして用いたが、これらのうち寄与度の低いものを削減する等して回帰式ｈとなる近似式を用いて演算するようにしてもよい。
【００２８】
なお、この実施例では、クランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅ以外の条件データは、入力手段４の備えるキーボードから実数値として入力して用い、一時的に回帰式記憶部８１等の記憶手段に記憶させておき、ガタツキ角度算出手段８２の演算時にガタツキ角度算出手段８２へ出力するように形成し、クランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅは、表示ディスプレイ３に入力手段４の備えるマウスによって選択可能に表示させ、その中から選択されたものと対応して回帰式記憶部８１に記憶された拘束寄与度を表す数値を読み出し、ガタツキ角度算出手段８２の演算時にガタツキ角度算出手段８２へ出力するように形成する。従って、クランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅの選択を行わせるための手段は、数値を直接入力させる手段である解析条件入力手段６とは別のクランプ種入力手段９として用意したが、クランプ種入力手段９と解析条件入力手段６を併せて一つの手段としてもよい。
具体的には、クランプ種入力手段９では、図７（ａ）に表すようにクランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅを、それぞれ選択可能なものとして表示ディスプレイ３に表示させて入力手段４のマウスのクリック動作によって選択させ、選択させた値に対応して回帰式記憶部８１に記憶されるデータを、ガタツキ角度算出手段８２の演算時に読み出し、図７（ｂ）に表すように、例えばＺ軸のガタツキ角度の算出を行う回帰式ｈの所定箇所（図中の下線表示部）に代入させて演算させるように形成するのである。
【００２９】
そして、ガタツキ角度算出手段８２では、解析条件入力手段６およびクランプ種入力手段９によって条件データの入力が完了すると回帰式記憶部８１に記憶されている回帰式ｈを読み出し、条件データが回帰式ｈへ代入されてガタツキ角度を算出可能である。
ガタツキ角度を算出するための回帰式は、前記した通りＸ、Ｙ，Ｚそれぞれの軸周りによって異なる計算式として回帰式記憶部８１に記憶されている。ガタツキ角度算出手段８２では、演算に際し、前記条件データを回帰式記憶部８１から読み出すとともに、ベクトル算出手段７によって算出された支点間ベクトルデータｇも読み出し、回帰式ｈへ代入してガタツキ角度を算出可能である。
尚、この実施例では、ガタツキ角度算出手段８２はガタツキ角度の算出を行うだけであるが、ガタツキ角度反映手段５の行う基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２の位置における角度情報を修正する作用を持たせて、ガタツキ角度反映手段５と併せた手段としてもよく、この場合には、ガタツキ角度反映手段５を設けなくともよい。
【００３０】
ＦＥＭ解析手段１０は、従来同様のＦＥＭ解析可能な手段であるので詳細な説明は省略する。なおＦＥＭ解析手段１０は、ガタツキ角度算出手段８２の算出したＸ、Ｙ，Ｚの各軸周りのガタツキ角度をＦＥＭ解析データとして入力可能に形成し、従来同様のワイヤーハーネスＷの物理的な条件は、解析条件入力手段６によって入力された数値を直接、あるいは、一時的に記憶されている回帰式記憶部８１等の記憶手段から入力可能に形成され、これらのデータに基づき、ワイヤーハーネスＷの変形解析が可能である。
【００３１】
解析結果表示手段１１は、ＦＥＭ解析手段１０により解析されたワイヤーハーネスＷの解析結果を入力し、解析された結果に基づいてワイヤーハーネスＷを表示ディスプレイ３に表示可能なＣＡＤデータとして生成して表示ディスプレイ３に表示させる。解析結果表示手段１１による表示ディスプレイ３への表示に際しては、別途設けるＣＡＤシステム（図示せず）が基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２をガタツキ角度に基づいて回転された状態を反映したワイヤーハーネスＷの仮想表示画像をＣＡＤシステムが生成できるように、ＦＥＭ解析手段１０によってデータが出力されており、ＣＡＤシステムが生成したワイヤーハーネスＷの状態を表示ディスプレイ３に表示させる。
【００３２】
上記のように形成する変形解析システム１の解析状態を、フローチャートを表す図５に沿って説明する。
まず、解析条件入力ステップＳ１が実行される。解析条件入力ステップＳ１では、解析条件入力手段６によって入力される長さ情報ａ、線種情報ｂ、直径情報ｄ、電線数情報ｆの条件データを入力手段４によって直接数値としてや、表示ディスプレイ３に表示させた選択種から選択させる等して入力させるステップである。解析条件入力ステップＳ１に続けては、ベクトル算出ステップＳ２が実行される。
【００３３】
ベクトル算出ステップＳ２は、ベクトル算出手段７が、入力手段４により指示される基点側支持点Ｗ１の座標と、移動端側支持点Ｗ２の座標とを入力し、入力指示された両支点間のベクトルを算出する。算出されるベクトルは、基点側支持点Ｗ１から移動端側支持点Ｗ２へのベクトルとして算出される。ベクトル算出ステップＳ２に続けてはクランプ種入力ステップＳ３が実行される。
【００３４】
クランプ種入力ステップＳ３では、クランプ種入力手段９によって表示ディスプレイ３に表示させたクランプ種および保護材種から、入力手段４によって選択させ、選択させたクランプ種および保護材種と対応して回帰式記憶部８１に記憶されているクランプ種情報ｃおよび保護材種別情報ｅを読み出し、ガタツキ角度算出手段８２へ出力させるステップである。クランプ種入力ステップＳ３に続けては、ガタツキ角度算出ステップＳ４が実行される。
【００３５】
ガタツキ角度算出ステップＳ４では、解析条件入力ステップＳ１およびベクトル算出ステップＳ２並びにクランプ種入力ステップＳ３によって選択あるいは算出された長さ情報ａ、線種情報ｂ、クランプ種情報ｃ、直径情報ｄ、保護材種別情報ｅ、電線数情報ｆ、支点間ベクトルデータｇを、回帰式記憶部８１に記憶されている回帰式ｈに代入し、各軸周りの回転角度であるガタツキ角度をガタツキ角度算出手段８２に算出させるステップである。ガタツキ角度算出ステップＳ４に続けてはクランプ角編集ステップＳ５が実行される。
【００３６】
クランプ角編集ステップＳ５では、ガタツキ角度反映手段５に、ガタツキ角度算出手段８２が算出したガタツキ角度に基づいて基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２の角度を、基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２の方向として変更させるステップである。これにより、支持点のガタツキ角度を考慮しない従来の変形解析システムにおける支持点の方向がＸ軸方向に固定されていた場合とは異なり、実際にクランプのガタツキを考慮した基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２の情報を得ることができ、実際のワイヤーハーネスＷの状況により近いワイヤーハーネスＷの仮想解析が可能となる情報を反映させている。
クランプ角編集ステップＳ５に続けてはＦＥＭ解析ステップＳ６が実行される。
【００３７】
ＦＥＭ解析ステップＳ６では、従来同様、ＦＥＭ解析手段１０によってＦＥＭ解析が行われる。その際、ＦＥＭ解析手段１０がガタツキ角度算出手段８２の算出したガタツキ角度を反映した情報を解析条件入力手段６およびクランプ種入力手段９並びにガタツキ角度反映手段５から入力し、ＦＥＭ解析が行われる。ＦＥＭ解析ステップＳ６に続けては表示ステップＳ７が実行される。
【００３８】
表示ステップＳ７では、ＦＥＭ解析ステップＳ６によって解析されたワイヤーハーネスＷの状態を、解析結果表示手段１１によって表示ディスプレイ３へ表示させるステップである。
【００３９】
そして上記のように表示されるワイヤーハーネスＷは、図４に表すように、基点側支持点Ｗ１および移動端側支持点Ｗ２が回転された状態であり、ワイヤーハーネスＷ各部の位置もこれら回転を考慮した上で解析された位置となっている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明は、自動車や家電製品等に用いるワイヤーハーネスの仮想空間における解析に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施例を表す説明図
【図２】この発明の実施例の構成を表すブロック説明図
【図３】ワイヤーハーネスの状態を表す説明図
【図４】ワイヤーハーネスＷの支持点を回転させた状態を表す説明図
【図５】発明の実施例を表すフローチャート
【図６】回帰式を表す説明図
【図７】回帰式への代入状態を説明する模式図
【図８】従来例を表す説明図
【図９】従来例を表す説明図
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ ワイヤーハーネス
Ｗ１ 基点側支持点
Ｗ２ 移動端側支持点
ａ 長さ情報
ｂ 線種情報
ｃ クランプ種情報
ｄ 直径情報
ｅ 保護材種別情報
ｆ 電線数情報
ｇ 支点間ベクトルデータ
ｈ 回帰式
Ｓ１ 解析条件入力ステップ
Ｓ２ ベクトル算出ステップ
Ｓ３ クランプ種入力ステップ
Ｓ４ ガタツキ角度算出ステップ
Ｓ５ ガタツキ角度出力ステップ
Ｓ６ ＦＥＭ解析ステップ
Ｓ７ 表示ステップ
１ ワイヤーハーネスの変形解析システム
２ 解析装置本体
３ 表示ディスプレイ
４ 入力手段
５ ガタツキ角度反映手段
６ 解析条件入力手段
７ ベクトル算出手段
８ 回帰式演算手段
８１ 回帰式記憶部
８２ ガタツキ角度算出手段
９ クランプ種入力手段
１０ ＦＥＭ解析手段
１１ 解析結果表示手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーハーネスに特定部位を定め、ワイヤーハーネスの支持点を基点としてワイヤーハーネス各部位の移動に伴う変形をＦＥＭ解析を用いて解析し、移動後のワイヤーハーネスの変形状態を解析可能なワイヤーハーネスの変形解析システムであって、
入力指示されるワイヤーハーネスの固定端座標から移動端座標へのベクトルを支点間ベクトルデータとして算出し出力可能なベクトル算出手段を備え、
各構成要素の条件を選択可能であり、選択した条件をガタツキ角度算出手段へ指示可能な入力指示手段を備え、
ワイヤーハーネスを構成する複数の構成要素毎に各構成要素の変更可能な条件データ及び固定端座標における支持クランプデータが予め記憶される回帰式記憶手段を備え、
ベクトル算出手段が算出した支点間ベクトルデータを入力すると共に、入力指示手段により選択された各構成要素の条件データ及び支持クランプデータを回帰式記憶手段から取得し、各データによるワイヤーハーネスの固定端座標における支持クランプのガタツキ角度を算出可能な回帰式を予め定められ、この回帰式に入力された各データを挿入してガタツキ角度を算出可能なガタツキ角度算出手段を備え、
ワイヤーハーネスの構成及びクランプの構成により変化するワイヤーハーネスの支持点部分のガタツキ角度をＦＥＭ解析の解析条件として使用可能なことを特徴とする支持点回転角度を考慮可能なワイヤーハーネスの変形解析システム。
【請求項１】
ワイヤーハーネスに特定部位を定め、ワイヤーハーネスの支持点を基点としてワイヤーハーネス各部位の移動に伴う変形をＦＥＭ解析を用いて解析し、移動後のワイヤーハーネスの変形状態を解析可能なワイヤーハーネスの変形解析システムであって、
入力指示されるワイヤーハーネスの固定端座標から移動端座標へのベクトルを支点間ベクトルデータとして算出し出力可能なベクトル算出手段を備え、
各構成要素の条件を選択可能であり、選択した条件をガタツキ角度算出手段へ指示可能な入力指示手段を備え、
ワイヤーハーネスを構成する複数の構成要素毎に各構成要素の変更可能な条件データ及び固定端座標における支持クランプデータが予め記憶される回帰式記憶手段を備え、
ベクトル算出手段が算出した支点間ベクトルデータを入力すると共に、入力指示手段により選択された各構成要素の条件データ及び支持クランプデータを回帰式記憶手段から取得し、各データによるワイヤーハーネスの固定端座標における支持クランプのガタツキ角度を算出可能な回帰式を予め定められ、この回帰式に入力された各データを挿入してガタツキ角度を算出可能なガタツキ角度算出手段を備え、
ワイヤーハーネスの構成及びクランプの構成により変化するワイヤーハーネスの支持点部分のガタツキ角度をＦＥＭ解析の解析条件として使用可能なことを特徴とする支持点回転角度を考慮可能なワイヤーハーネスの変形解析システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−８６４６２（Ｐ２０１０−８６４６２Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５７４０３（Ｐ２００８−２５７４０３）
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００１５７０８３）関東自動車工業株式会社 (1,164)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００１５７０８３）関東自動車工業株式会社 (1,164)
【Ｆターム（参考）】
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