解析モデル生成装置
【課題】溶接ビードを作成する作業時間を短縮することが可能な解析モデル生成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも第１の部品と第２の部品とが記載されたＣＡＤデータ、面間角度閾値データ、面間距離閾値データ及び溶接ビートの脚長データを入力する入力部と、ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、第１の部品と第２の部品とが成す角度と、面間角度閾値データとを比較して、溶接ビートを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、第１の部品と第２の部品との間の距離と面間距離閾値データとを比較する隙間チェック部と、隙間チェック部で比較した結果に基づいて、隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、溶接ビードの脚長データに基づいて、仮想形状に溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備える。
【解決手段】少なくとも第１の部品と第２の部品とが記載されたＣＡＤデータ、面間角度閾値データ、面間距離閾値データ及び溶接ビートの脚長データを入力する入力部と、ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、第１の部品と第２の部品とが成す角度と、面間角度閾値データとを比較して、溶接ビートを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、第１の部品と第２の部品との間の距離と面間距離閾値データとを比較する隙間チェック部と、隙間チェック部で比較した結果に基づいて、隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、溶接ビードの脚長データに基づいて、仮想形状に溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設計用のＣＡＤデータに加工情報を追加し、解析用のＣＡＤデータを作成する解析モデル生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、メッシュデータを含めた解析用データの自動生成技術が進んでいる。設計データから、ＣＡＥで解析するためのメッシュデータを自動的に作成する技術は、モデルの作成時間及び解析時間の短縮に繋がり、解析を実施しながら設計を行っていく解析主導型設計において、キーとなる技術である。
【０００３】
一方設計の現場では、設計用データ，解析用データ，製造用データをそれぞれ独自に作成したり、あるいは設計用データが部署によって３次元ＣＡＤデータ又は図面で管理されている。また、３次元ＣＡＤデータには、図面に記された溶接の指示などの情報が与えられていない。このため、使用者が解析する際には、溶接する箇所を目視で探して、溶接する箇所に溶接ビードなどの形状を手作業で作成している。
【０００４】
そのため、溶接する箇所の検索及び溶接形状を作成する作業に工数がかかる。また、解析作業にも時間がかかる。したがって、設計から解析，解析した結果から設計変更までの一連のサイクルに時間がかかることになる。特に、大規模なモデルにおいては、溶接する箇所が多いと溶接する箇所の検索及び溶接形状を作成する工数が増加してしまう。
【０００５】
特開平１１−２９１０３９号公報には、ＣＡＤデータに対して、部品の面と面とが接している箇所を溶接する箇所として、部品の接合部を自動で検索し、共有面を構成する線を使用者へ提示して、溶接情報を作成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開平１１−２９１０３９号公報に開示された方法では、部品と部品とが面で接している場合においてのみ、溶接する箇所と判定することが可能である。例えば、部品と部品とが面と線で接している場合、又は、部品と部品との間に隙間を設けて設計した場合において、溶接する箇所と認識する点については何ら記載されていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、溶接ビードを作成する作業時間を短縮することが可能な解析モデル生成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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも第１の部品と第２の部品とが記載されたＣＡＤデータ，面間角度閾値データ，面間距離閾値データ及び溶接ビートの脚長データを入力する入力部と、前記ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、前記第１の部品と前記第２の部品とが成す角度と、前記面間角度閾値データとを比較して、前記溶接ビートを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、前記第１の部品と前記第２の部品との間の距離と、前記面間距離閾値データとを比較する隙間チェック部と、前記溶接ビード検索部と前記隙間チェック部とで比較した結果に基づいて、前記隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、前記溶接ビードの脚長データに基づいて、前記仮想形状に前記溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、前記作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備える。
【００１０】
また、前記仮想形状作成部は、前記仮想形状を、前記第１の部品の第１の面と前記第２の部品の第２の面の何れかの面を他方の面まで延ばして作成する。
【００１１】
また、前記仮想形状の少なくとも一部が、前記作成された溶接ビードの外部にある場合に、前記溶接ビードの外部にある前記仮想形状の少なくとも一部を削除する仮想形状削除部とを備える。
【００１２】
また、前記溶接ビード検索部は、前記第１の部品と前記第２の部品とが成す角度を、前記第１の部品の第１の面と前記第２の部品の第２の面とが成す角度から検索する。
【００１３】
また、ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、前記ＣＡＤデータに対して、溶接ビードを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、前記検索された溶接ビードを作成する箇所に隙間があるか否かをチェックする隙間チェック部と、前記隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、前記仮想形状に前記溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、前記作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶接ビードを作成する作業時間を短縮することが可能な解析モデル生成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１のシステムを示す図である。
【図２】データフローの一例を示す図である。
【図３】フローチャートの一例を示す図である。
【図４】溶接部分を検索するプロセスに関する一例を示す図である。
【図５】部品間の隙間を検索するプロセスに関する一例を示す図である。
【図６】隙間種類に応じた仮想形状を作成する一例を示す図である。
【図７】仮想形状を作成するプロセスに関する一例を示す図である。
【図８】溶接ビードを作成するプロセスに関する一例を示す図である。
【図９】溶接ビード作成後に仮想形状を削除するプロセスに関する一例を示す図である。
【図１０】操作画面の一例を示す図である。
【図１１】操作画面の一例を示す図である。
【図１２】操作画面の一例を示す図である。
【図１３】操作画面の一例を示す図である。
【図１４】操作画面の一例を示す図である。
【図１５】操作画面の一例を示す図である。
【図１６】操作画面の一例を示す図である。
【図１７】操作画面の一例を示す図である。
【図１８】操作画面の一例を示す図である。
【図１９】操作画面の一例を示す図である。
【図２０】操作画面の一例を示す図である。
【図２１】操作画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施例１について説明する。
【００１７】
図１は、実施例１のシステムを示す図である。このシステムは、ＣＡＤデータ１０１，第１の部品の第１の面と第２の部品の第２の面とが成す角度である面間角度閾値データ１０２，第１の面と第２の面との距離である面間距離閾値データ１１３，溶接ビードの脚長データ１０３を入力データとする。少なくとも、ＣＡＤデータ読込部１０４で、第１の部品と第２の部品が記載されたＣＡＤデータを読み込む。読み込んだＣＡＤデータに対して、溶接ビード検索部１０５で、部品と部品とが成す角度と、面間角度閾値データ１０２とを用いて溶接ビードを作成する箇所を検索し、検索した結果をハイライト表示する。ここで、ハイライト表示とは、他の線と色又は太さ等を変えて表示したり、部品に斜線を入れて表示したりすることをいう。以下、同様である。溶接ビードを検索する時に溶接ビードを作成する箇所において隙間が存在する場合は、隙間チェック部１０６で、溶接ビードを作成する箇所を検索するための面間距離閾値データ１１３を用いて、第１の部品と第２の部品との面間距離を計算することにより隙間があるか否かをチェックする。第１の部品と第２の部品との間に面間距離閾値以下となる隙間が存在する場合は、第１の部品と第２の部品との境界面及び境界線をハイライト表示する。隙間については、仮想形状作成部１０７で、隙間を埋めるための仮想形状を作成し、溶接ビードを作成するために、第１の部品の第１の面と第２の部品の第２の面との共有線を検索する。溶接ビード作成部１０８で、溶接ビードを作成する箇所、つまり第１の面と第２の面の共有線に対して、溶接ビードの脚長を入力すると、第１の面と第２の面の共有線上に溶接ビードを作成し、溶接ビードを表示する。作成した溶接ビードについては、名前に応じて作成だけでなく、削除を行うことも可能である。また、隙間を埋めるために作成した仮想形状が作成した溶接ビードの内部でなく、形状の外側まで突き抜けている場合、仮想形状削除部１０９で、突き抜けている部分を削除する。溶接ビードを作成し、余分な仮想形状を削除した結果をデータ表示部１１０で表示し、ＣＡＤデータ保存部１１１で溶接ビードを作成したＣＡＤデータ１１２を保存する。
【００１８】
図２は、溶接ビードを作成する箇所を検索し、溶接ビードを作成する処理プロセスとデータの流れを示す図である。ＣＡＤデータ読込部１０４で、ＣＡＤデータ２０１を読み込む。溶接ビード検索部１０５で、読み込んだＣＡＤデータ２０５から、使用者が設定した面間角度閾値データ２０２を用いて、溶接ビードなどの加工情報を追加する箇所を検索する。続いて、溶接ビード検索部１０５で、使用者が設定した面間角度閾値データ２０２と、第１の部品と第２の部品とが成す角度とを比較する。隙間チェック部１０６で、面間距離閾値データ２１８と、第１の面と第２の面との間の距離とを比較する。溶接ビード検索部１０５及び隙間チェック部１０６で比較した結果に基づいて、溶接ビードを作成する箇所を求める。この時、第１の部品と第２の部品との間に隙間が存在するか否かを、第１の部品と第２の部品とが成す角度（面間角度）及び第１の面と第２の面との間の距離（面間距離）２１６から判定する。仮に、第１の部品と第２の部品との間に隙間が存在する場合には、仮想形状作成部１０７で、この隙間に溶接ビードを作成するため、ＣＡＤデータに仮想形状を作成して隙間を埋める。この後、溶接ビード作成部１０８で、溶接ビードを作成する箇所を検索した結果及び溶接ビードの脚長データ２０３に基づいて、溶接ビード等の加工情報を追加して、溶接ビードを作成する。溶接ビードを作成する場合には、溶接ビードの形状及び脚長２０９の情報を追加する。この他にも、例えば、溶接ビードを開始する位置、溶接ピッチ、溶接電流、溶接速度といった情報を追加することも可能である。溶接ビードを作成した後に、仮想形状削除部１０９で、隙間を埋めるために作成した仮想形状が溶接ビードの外側又は形状外部に残っているか否かを判定する。仮想形状が溶接ビード、第１の部品及び第２の部品の外側にある場合には、仮想形状と溶接ビードとの境界面、仮想形状と第１の部品との境界面、仮想形状と第２の部品との境界面で仮想形状を削除する。仮想形状を削除した後に、データ表示部１１０で、溶接ビードが与えられたＣＡＤデータ２１３を表示する。ＣＡＤデータ保存部１１１で、仮想形状を加えたＣＡＤデータ２１７を保存する。
【００１９】
図３は、ＣＡＤデータに溶接ビードを作成する処理を示す図である。ＣＡＤデータを最初に読み込み（Ｓ３０１）、溶接ビードを作成する箇所を検索する（Ｓ３０２）。溶接ビードを作成する箇所を検索する（Ｓ３０３）場合においては、第１の部品の第１の面の情報及び第２の部品の第２の面の情報より、第１の面と第２の面がなす角度から使用者が設定した閾値以内にあるか否かを判定する（Ｓ３０４，Ｓ３０５）。第１の面と第２の面とのなす角度が、設定した角度閾値以内にある場合には、第１の面と第２の面の成す角度を検索し、第１の面と第２の面の共有線に溶接ビードを作成して、共有線をハイライト表示する（Ｓ３０６，Ｓ３０７）。ハイライト表示した共有線を追加するか否かは、使用者が画面を見て、手動で設定してもよい。具体的には、ハイライト表示された第１の面と第２の面の共有線を画面上から選択して（Ｓ３１０）、溶接ビードを作成する対象外に設定する等である。対象外に設定された場合には、溶接ビードの対象外となる共有線はハイライト表示されない（Ｓ３１１）。
【００２０】
一方、第１の部品と第２の部品との隙間に溶接ビードを作成する場合には、第１の部品の第１の面と第２の部品の第２の面とが成す角度から溶接ビードを作成する箇所を検索することは可能であるが、隙間の部分に直接溶接ビードを与えることができない。これは、ＣＡＤデータでは、部品同士の公差を考慮して、溶接する箇所には隙間を空けていることが多く、この隙間の部分に溶接ビードを直接与えることができないためである。このため、使用者は、元々ＣＡＤデータにはない形状を仮想形状として作成し、第１の部品と第２の部品との間の隙間を埋める。その後、この仮想形状に溶接ビードを作成する。第１の部品と第２の部品との間を検索する（Ｓ３１２）場合においては、第１の部品と第２の部品との間の隙間を、第１の部品の第１の面と第２の部品の第２の面との距離から求めて、使用者が設定した面間距離閾値以下であれば、隙間を埋めるように仮想形状を作成する。第１の部品と第２の部品との隙間検索は、第１の面と第２の面との最も近接した距離から計算する（Ｓ３１３）。面間距離が閾値以下（Ｓ３１４）又は閾値以上（Ｓ３１５）かによって、溶接ビードを作成するか否かを判定する。溶接ビードを作成する隙間と判定した場合には、隙間を埋めるように仮想形状を追加する（Ｓ３１６）。仮想形状は、最も近接した距離を求めた第１の面と第２の面の内の何れか一方の面を引き伸ばして作成する（Ｓ３１７）。隙間を仮想形状で埋めた後、溶接ビードを作成する（Ｓ３１８）。溶接ビードの作成においては、溶接ビードを作成する第１の面と第２の面の共有線上に、溶接ビード形状を作成する（Ｓ３２０）。溶接ビード形状には、ビード脚長データといった溶接情報を設定する（Ｓ３１９）。溶接ビードを作成した後、隙間形状を埋めるために作成した仮想形状が、溶接ビードの外側に残っているか否か、又は第１の部品と第２の部品の外側にあるか否かをチェックして、外側にある場合は仮想形状を削除する。仮想形状が溶接ビードの外側にあるか否か、又は第１の部品と第２の部品の外側にあるか否かは、仮想形状が溶接ビードと第１の部品とに共有面、溶接ビートと第２の部品とに共有面があるか否かで判定する（Ｓ３２１）。共有面がない場合は、仮想形状が、少なくとも、第１の部品又は第２の部品の外側にあることを意味し、仮想形状を形成する面のうち、共有面がない（溶接ビード形状，第１の部品及び第２の部品の外側）部分を削除する（Ｓ３２４）。
【００２１】
仮想形状を削除する方法としては、仮想形状が溶接ビードと第１の部品とに共有面、溶接ビートと第２の部品とに共有面があるか否かを検索して、共有面で形状を分割する。分割した仮想形状について、仮想形状を形成する全ての面のうち、一面でも共有面がない場合は、仮想形状を削除する（Ｓ３２５）。最後に、溶接ビードを作成したＣＡＤデータを表示する（Ｓ３２６）。
【００２２】
図４は、溶接ビードを作成する箇所を検索する方法の一例を示す図である。第１の部品の第１の面４０４と第２の部品の第２の面４０５との成す角度θbeadを検索する。第１の面４０４と第２の面４０５の成す角度は、第１の面４０４と第２の面４０５との共有線４０９上の中間点４１０において、第１の面４０４の法線ベクトルＮface1（４０１）と第２の面４０５の法線ベクトルＮface2（４０２）から求める。第１の面４０４の法線ベクトルと第２の面４０５の法線ベクトルとが成す角度θbead４０８を計算すると、凹凸に関係なく角度が求まる。そして、凹凸を認識するために、第１の面４０４の法線ベクトルと第２の面４０５の法線ベクトルとの外積４０７と、共有線での接ベクトルＴface1（第１の面４０４側での接ベクトル（４０３））とを求めて、それぞれのベクトルの方向をチェックする。外積ベクトルと接ベクトルの方向が一致する場合は凸形状となるため、外積と接ベクトルの方向が一致しない場合（凹形状）を検索する対象とする。外積ベクトルと接ベクトルの内積から、外積ベクトルと接ベクトルとの成す角度θconcaveを求める。ＣＡＤデータにおいて、面の法線ベクトルが上を向いている場合、面を形成する線の接ベクトル方向は、左周り４０６で決まっていることが多い。第１の面４０４、第２の面４０５を共有する線においては、第１の面４０４の接ベクトルと第２の面４０５の接ベクトルを持つため、第１の面４０４における接ベクトルを用いる場合は、下記（数１），（数２）で、第１の面４０４から見た外積の計算を行う。
【００２３】
【数１】
【００２４】
【数２】
【００２５】
図５は、部品間の隙間を検索するプロセスの一例を示す図である。溶接ビードを作成する箇所を面と面の成す角度から検索し、面と面との共有線上に溶接ビードを作成する。しかし、ＣＡＤデータでは、溶接する箇所に溶接ビードの形状が入っておらず、公差を検討して、部品と部品との間に隙間が存在していることが多い。溶接ビードを作成するためには、複数の部品から成るモデルを１個の部品にモデル化（１ボディ化）し、この状態で溶接ビードを作成する必要がある。しかし、１個の部品にするためには部品と部品を組合せる（接合）必要があり、部品と部品との間に少しでも隙間があると、組合せることができず、隙間を埋めるような仮想形状を追加する必要がある。現状では、部品と部品との隙間を目視で探しており、この隙間を見つけるのに時間がかかっている。
【００２６】
このため、第１の部品５０６と第２の部品５０７との隙間を検索する。検索する箇所は、第１の部品５０６と第２の部品５０７とが繋がっておらず、一定の距離（閾値）以内で離れた（隙間が存在する）箇所とする。使用者が、第１の部品５０６と第２の部品５０７とが離れている距離、例えば、使用者が面間距離閾値を設定して、入力する。この面間距離閾値以内で第１の部品５０６と第２の部品５０７が離れている場合は、該当する箇所（例えば、部品の面，線、もしくは点）をハイライト表示する。第１の部品５０６と第２の部品５０７との隙間を検索する方法としては、第１の部品５０６の第１の面と第２の部品５０７の第２の面との最短距離を求めて、入力した面間距離閾値以内か否かを判定する方法がある。また、複数の部品における面と面とのペアを探す場合に、全ての面のペアの各々に対して上記判定を行うと、処理時間が長くなる。
【００２７】
このため、面の形状５０１から一定距離Ｌ５０４離れたバウンディングボックス５０２を求め、このバウンディングボックス５０２を含む球体５０３（半径はＲとする）の中に異なる形状のバウンディングボックス５０２が含まれている場合に面間距離を計算する。第１の部品５０６のバウンディングボックスにおける第１の球体５０８（半径はＲ１）と、第２の部品５０７のバウンディングボックスにおける第２の球体５０９（半径はＲ２）とが含まれている場合、面間距離を計算する対象とし、距離Ｄ５０５を求める。隙間については、第１の部品５０６と第２の部品５０７との間の距離５１３による検索と、第１の部品５０６の第１の面と第２の部品５０７の第２の面とが成す角度５１０による検索を組合せることで、例えば、第１の部品５０６と第２の部品５０７とが隙間を空けて近接している場合に限定して、隙間を見つけることが可能となる。
【００２８】
隙間を検索した後、隙間を埋めるように仮想形状を追加する。仮想形状の作成では、隙間を検索することにより、隙間の境界となる面と面のペアが求まっている。このため、例えば、面と面のペアのうち、面積の小さい面のある１点からこの面の法線ベクトル方向に線を延ばし、もう一方の面と繋げることにより、仮想形状を作成する方法が考えられる。隙間の形状の種類としては、溶接を行う部品間の隙間、開先が存在する。
【００２９】
図６は、仮想形状を追加する処理の一例を示す図である。例えば、第１の部品６０１と第２の部品６０２のような開先形状については、第１の部品６０１の第１の面と第２の部品６０２の第２の面との間に、元々の設計データにはない仮想形状６０３を追加する。また、第３の部品６０４と第４の部品６０５のように隅肉溶接を設定する形状においても、第３の部品６０４と第４の部品６０５に隙間がある場合、この隙間を埋めるように仮想形状６０６を追加する。さらに、第５の部品６０７と第６の部品６０８のように、第５の部品６０７と第６の部品６０８が斜めに接している場合、又は少し空けて配置された形状に溶接ビードを作成する場合においても、第５の部品６０７と第６の部品６０８との間に隙間を埋める仮想形状６０９を追加する。
【００３０】
図７は、隙間を埋めるための仮想形状を作成するプロセスの一例を示す図である。第１の部品７０１と第２の部品７０２との間に存在する隙間に対して、第１の部品７０１の第１の面と第２の部品７０２の第２の面との距離を求めて、最も近接した距離７０３を算出する。最も近接した距離を求めた時の第１の面７０８と第２の面７０９について、どちらかの面を他方の面まで延ばして形状を作成する。面を延ばす方向は、例えば、面の法線ベクトル方向とする方法がある。また、第１の面７０８，第２の面７０９の何れの面を延ばすかについては、面積の小さい面とする方法がある。また、第１の面７０８を延長させて第２の面７０９と繋がった時に、延長した第１の面７０８が第２の面７０９を含む第２の部品７０２の面のどの面に含まれているかを判定して、設定する方法がある。図７の場合、第１の面７０８を第１の面７０８の法線ベクトル方向７０６に延ばすことにより、仮想形状７０７を作成した例である。
【００３１】
図８は、第１の部品８０１と第２の部品８０３について、第１の部品８０１と第２の部品８０３との間に存在していた隙間を仮想形状８０２で埋めた後、溶接ビードを作成するプロセスの一例を示す図である。仮想形状８０２を追加した後、第１の部品８０１と第２の部品８０３の接合を行い、１つの部品とする。その後、第１の部品８０１の第１の面と第２の部品８０３の第２の面とが成す角度から、溶接ビードを作成する第１の面と第２の面の共有線を検索する。ハイライト表示された検索結果８０４，８０７を基に、共有線上に溶接ビード形状８０５，８０６を作成する。溶接ビードの脚長については、溶接ビードの作成時に設定する。また、材質，開始位置，ピッチなどの溶接属性情報については、溶接ビードの形状を作成する時、又は溶接ビードを作成した後に設定することが可能である。溶接ビードの形状をつけることにより、ＣＡＤデータができるため、この後メッシュ分割、境界条件を追加して解析モデルを作成する。
【００３２】
図９は、隙間を仮想形状で埋めて、溶接ビードを作成した後、仮想形状９０１，第１の部品９０９又は第２の部品９１０の外側に仮想形状がある場合の仮想形状を削除する方法を示す図である。仮想形状９０１は、第１の部品９０９と第２の部品９１０との間に作成される。仮想形状９０１を追加する場合において、第１の部品９０９の何れかの面を延ばして、第２の部品９１０側の面まで延長させる。このように仮想形状９０１を作成すると、例えば、第２の部品９１０の板厚が薄い場合に、仮想形状９０１が第２の部品９１０からはみ出て作成される場合がある。この状態で溶接ビードを作成する箇所に、溶接ビード９０２，９０３を作成する。溶接ビード９０２，９０３を作成した後、第２の部品９１０からはみ出た仮想形状９０４が、溶接ビード９０２，９０３の外にあるか否かを、仮想形状９０１と溶接ビード９０２，９０３、または、仮想形状９０１と第２の部品９１０との間に共有面を持つ面があるか否かを検索する。一つでも共有面を持たない面を有する場合は、第１の部品９０９又は第２の部品９１０の外側に仮想形状が出ていると判定し、溶接ビード、又は第１の部品９０９，第２の部品９１０と仮想形状９０１との共有面で形状を分割する。分割した仮想形状９０７を構成する面について、一つでも、溶接ビード９０２，９０３，第１の部品９０９及び第２の部品９１０と共有面を持たない面を有する場合は、仮想形状データを削除する。
【００３３】
図１０は、ＣＡＤデータに、溶接ビードを作成する箇所を検索し、溶接ビードを作成する操作画面１００１の一例を示す図である。操作画面１００１は、読込ボタン１００２，溶接ビード検索ボタン１００３，仮想形状追加ボタン１００４，溶接ビード作成ボタン１００５，仮想形状削除ボタン１００８，保存ボタン１００６から成る。読込ボタン１００２を押すと、ＣＡＤデータ１００７が表示される。
【００３４】
図１１は、溶接ビード検索処理時の操作画面の一例を示す図である。読み込んだＣＡＤデータに対して、溶接ビード検索ボタン１１０２を押すと、溶接ビードを作成する箇所を検索するための画面１１０１が表示される。この画面１１０１では、部品と部品の面のなす角度から溶接ビードを作成する箇所を検索する時の面間角度閾値１１０３，部品と部品との面間距離を計算して隙間を検索する時の面間距離閾値１１０４を使用者が設定することができる。使用者が実行ボタン１１０５を押すと、面間角度閾値１１０３，面間距離閾値１１０４以下となる面と面のなす角度、又は面間距離と合致した溶接ビードを作成する箇所（面，線）をハイライト表示する。キャンセルボタン１１０６を押すと、検索がキャンセルされる。
【００３５】
図１２は、溶接ビード検索を実行した結果の一例を示す図である。部品と部品とが直角ではなく、斜めに部品の面と線で接している箇所１２０１についても、部品の面と面の成す角度から溶接ビードを作成する箇所を求めて、ハイライト表示する。
【００３６】
図１３は、検索した結果に対して、部品と部品とが面と線で接しており、部品と部品とが繋がっておらず、隙間に仮想形状を追加する場合の操作画面の一例を示す図である。仮想形状追加ボタン１３０２を押すと、仮想形状追加画面１３０１が表示される。仮想形状追加画面１３０１では、隙間を検索した結果、ハイライト表示された面の面番号を対象面欄１３０３に表示し、面を延ばして仮想形状を作成する。移動量１３０４の設定については、使用者が移動量１３０４を設定する方法１３０５、又は面をもう一方の部品の面（端面）まで延ばす方法１３０６を選択できるものとする。面を延ばす方向は、選択された面の法線ベクトル方向とする。仮想形状追加画面１３０１を起動した時点で、溶接ビード・隙間を検索した結果、見つかった面の面番号を求めて、画面に表示し、実行ボタン１３０７を押すと、仮想形状を追加することが可能である。また、例えば、使用者がカーソル１３０９等を用いて、手動で仮想形状を追加する面を選択することも可能である。キャンセルボタン１３０８を押すと、形状の追加がキャンセルされる。
【００３７】
図１４は、仮想形状を追加した結果を表示した画面の一例を示す図である。図１３の仮想形状追加画面１３０１で、実行ボタン１３０７を押すと、仮想形状１４０１が追加される。
【００３８】
図１５は、仮想形状を追加した後、再度、溶接ビード検索１５０２を実行したときの検索結果を表示した画面の一例を示す図である。ＣＡＤデータ１５０１において、溶接ビードを作成する箇所１５０３をハイライト表示する。
【００３９】
図１６は、溶接ビードを作成する箇所を検索した結果から、溶接ビードを作成する操作画面の一例を示す図である。溶接ビード作成ボタン１６１０を押すと、溶接ビード作成画面１６０１が立ち上がる。溶接ビードを作成する場合には、追加ボタン１６０２を押すと、溶接ビードを作成した状態になり、ビード脚長１６０３を入力して、実行ボタン１６０８を押すと、溶接ビードが作成される。また、溶接ビード作成画面１６０１には、作成した溶接ビードを削除するボタン１６０４を押すことにより、溶接ビードを削除される。また、作成した溶接ビードを全削除するボタン１６０５を押し、実行ボタン１６０８を押すと、溶接ビードが削除される。また、溶接ビードの名前から削除したい溶接ビードの名前を検索文字列１６０７に入力して、ビード削除ボタン１６０６を選択して、実行ボタン１６０８を押すと、溶接ビードが削除される。キャンセルボタン１６０９を押すと、溶接ビードの作成がキャンセルされる。
【００４０】
図１７は、溶接ビードを作成した結果を表示した画面の一例を示す図である。図１６の溶接ビード作成画面１６０１で実行すると、指定したビード脚長の溶接ビード形状１７０１が溶接する線上に作成される。
【００４１】
図１８は、溶接ビードを全て削除した結果を表示した画面の一例を示す図である。溶接ビードが作成された箇所１８０１について、全ての溶接ビードを削除した例を示す。
【００４２】
図１９は、溶接ビードの削除で、削除したい溶接ビードを溶接ビードの名前を検索文字列１９０３に入力した後、溶接ビードを削除する画面の一例を示す図である。ビード削除ボタン１９０２を選択して、溶接ビード名の検索文字列に「ビード１」を入力し、実行ボタン１９０４を押すと名前がビード１に対応する溶接ビードを削除する。
【００４３】
図２０は、溶接ビード名に対応した溶接ビードを削除した結果を示す画面の一例を示す図である。溶接ビード名が「ビード１」となる溶接ビード２００１を削除する。
【００４４】
図２１は、仮想形状を削除する操作画面を示す図である。溶接ビードを作成した後、仮想形状削除ボタン２１０１を押すと、仮想形状を構成する面が、溶接ビード及びＣＡＤデータと共有面を持っているかどうかを検索する。仮想形状削除画面２１１０を構成する仮想形状検索ボタン２１０２を選択し、実行ボタン２１０５を押すと、仮想形状のうち、仮想形状の外側に出ている部分２１０９をハイライト表示する。ハイライト表示された状態で、仮想形状削除ボタン２１０４を選択し、実行ボタン２１０５を押すと、ハイライト表示された外側に出ている部分２１０９を溶接ビード、ＣＡＤデータとの共有面で分割して仮想形状を削除する。キャンセルボタン２１０６を押すと、仮想形状削除処理をキャンセルする。結果について、保存ボタン２１０３を押すと、データが保存される。
【００４５】
以上、実施例１によれば、溶接ビードを作成する作業時間を短縮することが可能な解析モデル生成装置を提供することが可能となる。また、ＣＡＤデータに設計情報だけでなく、加工情報も含めた解析用のＣＡＤデータを作成することで、データを一元管理することが可能となる。これにより、溶接情報を図面で指示している場合と比べて、管理が容易であり、図面枚数削減、製作指示の間違い防止に繋がる。
【００４６】
また、実施例１によれば、部品と部品が面と線で接している、あるいは部品と部品に隙間がある設計用３ＤＣＡＤデータの場合、部品と部品とが面と線で接している箇所、また部品と部品との隙間の有無を検索し、隙間を仮想形状により埋める。最初に設計用のＣＡＤデータを読み込み、溶接情報を作成する箇所を形状の構成面同士の成す角度から検索する。角度は、使用者が指定した閾値より低い面のペアを対象として検索する。
【００４７】
溶接対象箇所を検索する際に、角度だけでなく、形状と形状の面間距離を求めて、距離が閾値の中にあれば溶接を作成する隙間と判定する。隙間に対して、仮想的に形状を追加して隙間を埋めた後、溶接ビードを作成する。溶接ビードを作成した後、必要のない仮想形状を削除する。もしくは、仮想形状が実形状の外にはみ出ている場合、はみ出ている仮想形状を削除して、溶接ビード作成結果を表示する。
【符号の説明】
【００４８】
１０１ ＣＡＤデータ
１０２ 面間角度閾値データ
１０３ 溶接ビートの脚長データ
１０４ ＣＡＤデータ読込部
１０５ 溶接ビート検索部
１０６ 隙間チェック部
１０７ 仮想形状作成部
１０８ 溶接ビート作成部
１０９ 仮想形状削除部
１１０ データ表示部
１１１ ＣＡＤデータ保存部
１１２ ＣＡＤデータ（溶接ビート有）
１１３ 面間距離閾値データ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設計用のＣＡＤデータに加工情報を追加し、解析用のＣＡＤデータを作成する解析モデル生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、メッシュデータを含めた解析用データの自動生成技術が進んでいる。設計データから、ＣＡＥで解析するためのメッシュデータを自動的に作成する技術は、モデルの作成時間及び解析時間の短縮に繋がり、解析を実施しながら設計を行っていく解析主導型設計において、キーとなる技術である。
【０００３】
一方設計の現場では、設計用データ，解析用データ，製造用データをそれぞれ独自に作成したり、あるいは設計用データが部署によって３次元ＣＡＤデータ又は図面で管理されている。また、３次元ＣＡＤデータには、図面に記された溶接の指示などの情報が与えられていない。このため、使用者が解析する際には、溶接する箇所を目視で探して、溶接する箇所に溶接ビードなどの形状を手作業で作成している。
【０００４】
そのため、溶接する箇所の検索及び溶接形状を作成する作業に工数がかかる。また、解析作業にも時間がかかる。したがって、設計から解析，解析した結果から設計変更までの一連のサイクルに時間がかかることになる。特に、大規模なモデルにおいては、溶接する箇所が多いと溶接する箇所の検索及び溶接形状を作成する工数が増加してしまう。
【０００５】
特開平１１−２９１０３９号公報には、ＣＡＤデータに対して、部品の面と面とが接している箇所を溶接する箇所として、部品の接合部を自動で検索し、共有面を構成する線を使用者へ提示して、溶接情報を作成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開平１１−２９１０３９号公報に開示された方法では、部品と部品とが面で接している場合においてのみ、溶接する箇所と判定することが可能である。例えば、部品と部品とが面と線で接している場合、又は、部品と部品との間に隙間を設けて設計した場合において、溶接する箇所と認識する点については何ら記載されていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、溶接ビードを作成する作業時間を短縮することが可能な解析モデル生成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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、少なくとも第１の部品と第２の部品とが記載されたＣＡＤデータ，面間角度閾値データ，面間距離閾値データ及び溶接ビートの脚長データを入力する入力部と、前記ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、前記第１の部品と前記第２の部品とが成す角度と、前記面間角度閾値データとを比較して、前記溶接ビートを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、前記第１の部品と前記第２の部品との間の距離と、前記面間距離閾値データとを比較する隙間チェック部と、前記溶接ビード検索部と前記隙間チェック部とで比較した結果に基づいて、前記隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、前記溶接ビードの脚長データに基づいて、前記仮想形状に前記溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、前記作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備える。
【００１０】
また、前記仮想形状作成部は、前記仮想形状を、前記第１の部品の第１の面と前記第２の部品の第２の面の何れかの面を他方の面まで延ばして作成する。
【００１１】
また、前記仮想形状の少なくとも一部が、前記作成された溶接ビードの外部にある場合に、前記溶接ビードの外部にある前記仮想形状の少なくとも一部を削除する仮想形状削除部とを備える。
【００１２】
また、前記溶接ビード検索部は、前記第１の部品と前記第２の部品とが成す角度を、前記第１の部品の第１の面と前記第２の部品の第２の面とが成す角度から検索する。
【００１３】
また、ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、前記ＣＡＤデータに対して、溶接ビードを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、前記検索された溶接ビードを作成する箇所に隙間があるか否かをチェックする隙間チェック部と、前記隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、前記仮想形状に前記溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、前記作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溶接ビードを作成する作業時間を短縮することが可能な解析モデル生成装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１のシステムを示す図である。
【図２】データフローの一例を示す図である。
【図３】フローチャートの一例を示す図である。
【図４】溶接部分を検索するプロセスに関する一例を示す図である。
【図５】部品間の隙間を検索するプロセスに関する一例を示す図である。
【図６】隙間種類に応じた仮想形状を作成する一例を示す図である。
【図７】仮想形状を作成するプロセスに関する一例を示す図である。
【図８】溶接ビードを作成するプロセスに関する一例を示す図である。
【図９】溶接ビード作成後に仮想形状を削除するプロセスに関する一例を示す図である。
【図１０】操作画面の一例を示す図である。
【図１１】操作画面の一例を示す図である。
【図１２】操作画面の一例を示す図である。
【図１３】操作画面の一例を示す図である。
【図１４】操作画面の一例を示す図である。
【図１５】操作画面の一例を示す図である。
【図１６】操作画面の一例を示す図である。
【図１７】操作画面の一例を示す図である。
【図１８】操作画面の一例を示す図である。
【図１９】操作画面の一例を示す図である。
【図２０】操作画面の一例を示す図である。
【図２１】操作画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施例１について説明する。
【００１７】
図１は、実施例１のシステムを示す図である。このシステムは、ＣＡＤデータ１０１，第１の部品の第１の面と第２の部品の第２の面とが成す角度である面間角度閾値データ１０２，第１の面と第２の面との距離である面間距離閾値データ１１３，溶接ビードの脚長データ１０３を入力データとする。少なくとも、ＣＡＤデータ読込部１０４で、第１の部品と第２の部品が記載されたＣＡＤデータを読み込む。読み込んだＣＡＤデータに対して、溶接ビード検索部１０５で、部品と部品とが成す角度と、面間角度閾値データ１０２とを用いて溶接ビードを作成する箇所を検索し、検索した結果をハイライト表示する。ここで、ハイライト表示とは、他の線と色又は太さ等を変えて表示したり、部品に斜線を入れて表示したりすることをいう。以下、同様である。溶接ビードを検索する時に溶接ビードを作成する箇所において隙間が存在する場合は、隙間チェック部１０６で、溶接ビードを作成する箇所を検索するための面間距離閾値データ１１３を用いて、第１の部品と第２の部品との面間距離を計算することにより隙間があるか否かをチェックする。第１の部品と第２の部品との間に面間距離閾値以下となる隙間が存在する場合は、第１の部品と第２の部品との境界面及び境界線をハイライト表示する。隙間については、仮想形状作成部１０７で、隙間を埋めるための仮想形状を作成し、溶接ビードを作成するために、第１の部品の第１の面と第２の部品の第２の面との共有線を検索する。溶接ビード作成部１０８で、溶接ビードを作成する箇所、つまり第１の面と第２の面の共有線に対して、溶接ビードの脚長を入力すると、第１の面と第２の面の共有線上に溶接ビードを作成し、溶接ビードを表示する。作成した溶接ビードについては、名前に応じて作成だけでなく、削除を行うことも可能である。また、隙間を埋めるために作成した仮想形状が作成した溶接ビードの内部でなく、形状の外側まで突き抜けている場合、仮想形状削除部１０９で、突き抜けている部分を削除する。溶接ビードを作成し、余分な仮想形状を削除した結果をデータ表示部１１０で表示し、ＣＡＤデータ保存部１１１で溶接ビードを作成したＣＡＤデータ１１２を保存する。
【００１８】
図２は、溶接ビードを作成する箇所を検索し、溶接ビードを作成する処理プロセスとデータの流れを示す図である。ＣＡＤデータ読込部１０４で、ＣＡＤデータ２０１を読み込む。溶接ビード検索部１０５で、読み込んだＣＡＤデータ２０５から、使用者が設定した面間角度閾値データ２０２を用いて、溶接ビードなどの加工情報を追加する箇所を検索する。続いて、溶接ビード検索部１０５で、使用者が設定した面間角度閾値データ２０２と、第１の部品と第２の部品とが成す角度とを比較する。隙間チェック部１０６で、面間距離閾値データ２１８と、第１の面と第２の面との間の距離とを比較する。溶接ビード検索部１０５及び隙間チェック部１０６で比較した結果に基づいて、溶接ビードを作成する箇所を求める。この時、第１の部品と第２の部品との間に隙間が存在するか否かを、第１の部品と第２の部品とが成す角度（面間角度）及び第１の面と第２の面との間の距離（面間距離）２１６から判定する。仮に、第１の部品と第２の部品との間に隙間が存在する場合には、仮想形状作成部１０７で、この隙間に溶接ビードを作成するため、ＣＡＤデータに仮想形状を作成して隙間を埋める。この後、溶接ビード作成部１０８で、溶接ビードを作成する箇所を検索した結果及び溶接ビードの脚長データ２０３に基づいて、溶接ビード等の加工情報を追加して、溶接ビードを作成する。溶接ビードを作成する場合には、溶接ビードの形状及び脚長２０９の情報を追加する。この他にも、例えば、溶接ビードを開始する位置、溶接ピッチ、溶接電流、溶接速度といった情報を追加することも可能である。溶接ビードを作成した後に、仮想形状削除部１０９で、隙間を埋めるために作成した仮想形状が溶接ビードの外側又は形状外部に残っているか否かを判定する。仮想形状が溶接ビード、第１の部品及び第２の部品の外側にある場合には、仮想形状と溶接ビードとの境界面、仮想形状と第１の部品との境界面、仮想形状と第２の部品との境界面で仮想形状を削除する。仮想形状を削除した後に、データ表示部１１０で、溶接ビードが与えられたＣＡＤデータ２１３を表示する。ＣＡＤデータ保存部１１１で、仮想形状を加えたＣＡＤデータ２１７を保存する。
【００１９】
図３は、ＣＡＤデータに溶接ビードを作成する処理を示す図である。ＣＡＤデータを最初に読み込み（Ｓ３０１）、溶接ビードを作成する箇所を検索する（Ｓ３０２）。溶接ビードを作成する箇所を検索する（Ｓ３０３）場合においては、第１の部品の第１の面の情報及び第２の部品の第２の面の情報より、第１の面と第２の面がなす角度から使用者が設定した閾値以内にあるか否かを判定する（Ｓ３０４，Ｓ３０５）。第１の面と第２の面とのなす角度が、設定した角度閾値以内にある場合には、第１の面と第２の面の成す角度を検索し、第１の面と第２の面の共有線に溶接ビードを作成して、共有線をハイライト表示する（Ｓ３０６，Ｓ３０７）。ハイライト表示した共有線を追加するか否かは、使用者が画面を見て、手動で設定してもよい。具体的には、ハイライト表示された第１の面と第２の面の共有線を画面上から選択して（Ｓ３１０）、溶接ビードを作成する対象外に設定する等である。対象外に設定された場合には、溶接ビードの対象外となる共有線はハイライト表示されない（Ｓ３１１）。
【００２０】
一方、第１の部品と第２の部品との隙間に溶接ビードを作成する場合には、第１の部品の第１の面と第２の部品の第２の面とが成す角度から溶接ビードを作成する箇所を検索することは可能であるが、隙間の部分に直接溶接ビードを与えることができない。これは、ＣＡＤデータでは、部品同士の公差を考慮して、溶接する箇所には隙間を空けていることが多く、この隙間の部分に溶接ビードを直接与えることができないためである。このため、使用者は、元々ＣＡＤデータにはない形状を仮想形状として作成し、第１の部品と第２の部品との間の隙間を埋める。その後、この仮想形状に溶接ビードを作成する。第１の部品と第２の部品との間を検索する（Ｓ３１２）場合においては、第１の部品と第２の部品との間の隙間を、第１の部品の第１の面と第２の部品の第２の面との距離から求めて、使用者が設定した面間距離閾値以下であれば、隙間を埋めるように仮想形状を作成する。第１の部品と第２の部品との隙間検索は、第１の面と第２の面との最も近接した距離から計算する（Ｓ３１３）。面間距離が閾値以下（Ｓ３１４）又は閾値以上（Ｓ３１５）かによって、溶接ビードを作成するか否かを判定する。溶接ビードを作成する隙間と判定した場合には、隙間を埋めるように仮想形状を追加する（Ｓ３１６）。仮想形状は、最も近接した距離を求めた第１の面と第２の面の内の何れか一方の面を引き伸ばして作成する（Ｓ３１７）。隙間を仮想形状で埋めた後、溶接ビードを作成する（Ｓ３１８）。溶接ビードの作成においては、溶接ビードを作成する第１の面と第２の面の共有線上に、溶接ビード形状を作成する（Ｓ３２０）。溶接ビード形状には、ビード脚長データといった溶接情報を設定する（Ｓ３１９）。溶接ビードを作成した後、隙間形状を埋めるために作成した仮想形状が、溶接ビードの外側に残っているか否か、又は第１の部品と第２の部品の外側にあるか否かをチェックして、外側にある場合は仮想形状を削除する。仮想形状が溶接ビードの外側にあるか否か、又は第１の部品と第２の部品の外側にあるか否かは、仮想形状が溶接ビードと第１の部品とに共有面、溶接ビートと第２の部品とに共有面があるか否かで判定する（Ｓ３２１）。共有面がない場合は、仮想形状が、少なくとも、第１の部品又は第２の部品の外側にあることを意味し、仮想形状を形成する面のうち、共有面がない（溶接ビード形状，第１の部品及び第２の部品の外側）部分を削除する（Ｓ３２４）。
【００２１】
仮想形状を削除する方法としては、仮想形状が溶接ビードと第１の部品とに共有面、溶接ビートと第２の部品とに共有面があるか否かを検索して、共有面で形状を分割する。分割した仮想形状について、仮想形状を形成する全ての面のうち、一面でも共有面がない場合は、仮想形状を削除する（Ｓ３２５）。最後に、溶接ビードを作成したＣＡＤデータを表示する（Ｓ３２６）。
【００２２】
図４は、溶接ビードを作成する箇所を検索する方法の一例を示す図である。第１の部品の第１の面４０４と第２の部品の第２の面４０５との成す角度θbeadを検索する。第１の面４０４と第２の面４０５の成す角度は、第１の面４０４と第２の面４０５との共有線４０９上の中間点４１０において、第１の面４０４の法線ベクトルＮface1（４０１）と第２の面４０５の法線ベクトルＮface2（４０２）から求める。第１の面４０４の法線ベクトルと第２の面４０５の法線ベクトルとが成す角度θbead４０８を計算すると、凹凸に関係なく角度が求まる。そして、凹凸を認識するために、第１の面４０４の法線ベクトルと第２の面４０５の法線ベクトルとの外積４０７と、共有線での接ベクトルＴface1（第１の面４０４側での接ベクトル（４０３））とを求めて、それぞれのベクトルの方向をチェックする。外積ベクトルと接ベクトルの方向が一致する場合は凸形状となるため、外積と接ベクトルの方向が一致しない場合（凹形状）を検索する対象とする。外積ベクトルと接ベクトルの内積から、外積ベクトルと接ベクトルとの成す角度θconcaveを求める。ＣＡＤデータにおいて、面の法線ベクトルが上を向いている場合、面を形成する線の接ベクトル方向は、左周り４０６で決まっていることが多い。第１の面４０４、第２の面４０５を共有する線においては、第１の面４０４の接ベクトルと第２の面４０５の接ベクトルを持つため、第１の面４０４における接ベクトルを用いる場合は、下記（数１），（数２）で、第１の面４０４から見た外積の計算を行う。
【００２３】
【数１】
【００２４】
【数２】
【００２５】
図５は、部品間の隙間を検索するプロセスの一例を示す図である。溶接ビードを作成する箇所を面と面の成す角度から検索し、面と面との共有線上に溶接ビードを作成する。しかし、ＣＡＤデータでは、溶接する箇所に溶接ビードの形状が入っておらず、公差を検討して、部品と部品との間に隙間が存在していることが多い。溶接ビードを作成するためには、複数の部品から成るモデルを１個の部品にモデル化（１ボディ化）し、この状態で溶接ビードを作成する必要がある。しかし、１個の部品にするためには部品と部品を組合せる（接合）必要があり、部品と部品との間に少しでも隙間があると、組合せることができず、隙間を埋めるような仮想形状を追加する必要がある。現状では、部品と部品との隙間を目視で探しており、この隙間を見つけるのに時間がかかっている。
【００２６】
このため、第１の部品５０６と第２の部品５０７との隙間を検索する。検索する箇所は、第１の部品５０６と第２の部品５０７とが繋がっておらず、一定の距離（閾値）以内で離れた（隙間が存在する）箇所とする。使用者が、第１の部品５０６と第２の部品５０７とが離れている距離、例えば、使用者が面間距離閾値を設定して、入力する。この面間距離閾値以内で第１の部品５０６と第２の部品５０７が離れている場合は、該当する箇所（例えば、部品の面，線、もしくは点）をハイライト表示する。第１の部品５０６と第２の部品５０７との隙間を検索する方法としては、第１の部品５０６の第１の面と第２の部品５０７の第２の面との最短距離を求めて、入力した面間距離閾値以内か否かを判定する方法がある。また、複数の部品における面と面とのペアを探す場合に、全ての面のペアの各々に対して上記判定を行うと、処理時間が長くなる。
【００２７】
このため、面の形状５０１から一定距離Ｌ５０４離れたバウンディングボックス５０２を求め、このバウンディングボックス５０２を含む球体５０３（半径はＲとする）の中に異なる形状のバウンディングボックス５０２が含まれている場合に面間距離を計算する。第１の部品５０６のバウンディングボックスにおける第１の球体５０８（半径はＲ１）と、第２の部品５０７のバウンディングボックスにおける第２の球体５０９（半径はＲ２）とが含まれている場合、面間距離を計算する対象とし、距離Ｄ５０５を求める。隙間については、第１の部品５０６と第２の部品５０７との間の距離５１３による検索と、第１の部品５０６の第１の面と第２の部品５０７の第２の面とが成す角度５１０による検索を組合せることで、例えば、第１の部品５０６と第２の部品５０７とが隙間を空けて近接している場合に限定して、隙間を見つけることが可能となる。
【００２８】
隙間を検索した後、隙間を埋めるように仮想形状を追加する。仮想形状の作成では、隙間を検索することにより、隙間の境界となる面と面のペアが求まっている。このため、例えば、面と面のペアのうち、面積の小さい面のある１点からこの面の法線ベクトル方向に線を延ばし、もう一方の面と繋げることにより、仮想形状を作成する方法が考えられる。隙間の形状の種類としては、溶接を行う部品間の隙間、開先が存在する。
【００２９】
図６は、仮想形状を追加する処理の一例を示す図である。例えば、第１の部品６０１と第２の部品６０２のような開先形状については、第１の部品６０１の第１の面と第２の部品６０２の第２の面との間に、元々の設計データにはない仮想形状６０３を追加する。また、第３の部品６０４と第４の部品６０５のように隅肉溶接を設定する形状においても、第３の部品６０４と第４の部品６０５に隙間がある場合、この隙間を埋めるように仮想形状６０６を追加する。さらに、第５の部品６０７と第６の部品６０８のように、第５の部品６０７と第６の部品６０８が斜めに接している場合、又は少し空けて配置された形状に溶接ビードを作成する場合においても、第５の部品６０７と第６の部品６０８との間に隙間を埋める仮想形状６０９を追加する。
【００３０】
図７は、隙間を埋めるための仮想形状を作成するプロセスの一例を示す図である。第１の部品７０１と第２の部品７０２との間に存在する隙間に対して、第１の部品７０１の第１の面と第２の部品７０２の第２の面との距離を求めて、最も近接した距離７０３を算出する。最も近接した距離を求めた時の第１の面７０８と第２の面７０９について、どちらかの面を他方の面まで延ばして形状を作成する。面を延ばす方向は、例えば、面の法線ベクトル方向とする方法がある。また、第１の面７０８，第２の面７０９の何れの面を延ばすかについては、面積の小さい面とする方法がある。また、第１の面７０８を延長させて第２の面７０９と繋がった時に、延長した第１の面７０８が第２の面７０９を含む第２の部品７０２の面のどの面に含まれているかを判定して、設定する方法がある。図７の場合、第１の面７０８を第１の面７０８の法線ベクトル方向７０６に延ばすことにより、仮想形状７０７を作成した例である。
【００３１】
図８は、第１の部品８０１と第２の部品８０３について、第１の部品８０１と第２の部品８０３との間に存在していた隙間を仮想形状８０２で埋めた後、溶接ビードを作成するプロセスの一例を示す図である。仮想形状８０２を追加した後、第１の部品８０１と第２の部品８０３の接合を行い、１つの部品とする。その後、第１の部品８０１の第１の面と第２の部品８０３の第２の面とが成す角度から、溶接ビードを作成する第１の面と第２の面の共有線を検索する。ハイライト表示された検索結果８０４，８０７を基に、共有線上に溶接ビード形状８０５，８０６を作成する。溶接ビードの脚長については、溶接ビードの作成時に設定する。また、材質，開始位置，ピッチなどの溶接属性情報については、溶接ビードの形状を作成する時、又は溶接ビードを作成した後に設定することが可能である。溶接ビードの形状をつけることにより、ＣＡＤデータができるため、この後メッシュ分割、境界条件を追加して解析モデルを作成する。
【００３２】
図９は、隙間を仮想形状で埋めて、溶接ビードを作成した後、仮想形状９０１，第１の部品９０９又は第２の部品９１０の外側に仮想形状がある場合の仮想形状を削除する方法を示す図である。仮想形状９０１は、第１の部品９０９と第２の部品９１０との間に作成される。仮想形状９０１を追加する場合において、第１の部品９０９の何れかの面を延ばして、第２の部品９１０側の面まで延長させる。このように仮想形状９０１を作成すると、例えば、第２の部品９１０の板厚が薄い場合に、仮想形状９０１が第２の部品９１０からはみ出て作成される場合がある。この状態で溶接ビードを作成する箇所に、溶接ビード９０２，９０３を作成する。溶接ビード９０２，９０３を作成した後、第２の部品９１０からはみ出た仮想形状９０４が、溶接ビード９０２，９０３の外にあるか否かを、仮想形状９０１と溶接ビード９０２，９０３、または、仮想形状９０１と第２の部品９１０との間に共有面を持つ面があるか否かを検索する。一つでも共有面を持たない面を有する場合は、第１の部品９０９又は第２の部品９１０の外側に仮想形状が出ていると判定し、溶接ビード、又は第１の部品９０９，第２の部品９１０と仮想形状９０１との共有面で形状を分割する。分割した仮想形状９０７を構成する面について、一つでも、溶接ビード９０２，９０３，第１の部品９０９及び第２の部品９１０と共有面を持たない面を有する場合は、仮想形状データを削除する。
【００３３】
図１０は、ＣＡＤデータに、溶接ビードを作成する箇所を検索し、溶接ビードを作成する操作画面１００１の一例を示す図である。操作画面１００１は、読込ボタン１００２，溶接ビード検索ボタン１００３，仮想形状追加ボタン１００４，溶接ビード作成ボタン１００５，仮想形状削除ボタン１００８，保存ボタン１００６から成る。読込ボタン１００２を押すと、ＣＡＤデータ１００７が表示される。
【００３４】
図１１は、溶接ビード検索処理時の操作画面の一例を示す図である。読み込んだＣＡＤデータに対して、溶接ビード検索ボタン１１０２を押すと、溶接ビードを作成する箇所を検索するための画面１１０１が表示される。この画面１１０１では、部品と部品の面のなす角度から溶接ビードを作成する箇所を検索する時の面間角度閾値１１０３，部品と部品との面間距離を計算して隙間を検索する時の面間距離閾値１１０４を使用者が設定することができる。使用者が実行ボタン１１０５を押すと、面間角度閾値１１０３，面間距離閾値１１０４以下となる面と面のなす角度、又は面間距離と合致した溶接ビードを作成する箇所（面，線）をハイライト表示する。キャンセルボタン１１０６を押すと、検索がキャンセルされる。
【００３５】
図１２は、溶接ビード検索を実行した結果の一例を示す図である。部品と部品とが直角ではなく、斜めに部品の面と線で接している箇所１２０１についても、部品の面と面の成す角度から溶接ビードを作成する箇所を求めて、ハイライト表示する。
【００３６】
図１３は、検索した結果に対して、部品と部品とが面と線で接しており、部品と部品とが繋がっておらず、隙間に仮想形状を追加する場合の操作画面の一例を示す図である。仮想形状追加ボタン１３０２を押すと、仮想形状追加画面１３０１が表示される。仮想形状追加画面１３０１では、隙間を検索した結果、ハイライト表示された面の面番号を対象面欄１３０３に表示し、面を延ばして仮想形状を作成する。移動量１３０４の設定については、使用者が移動量１３０４を設定する方法１３０５、又は面をもう一方の部品の面（端面）まで延ばす方法１３０６を選択できるものとする。面を延ばす方向は、選択された面の法線ベクトル方向とする。仮想形状追加画面１３０１を起動した時点で、溶接ビード・隙間を検索した結果、見つかった面の面番号を求めて、画面に表示し、実行ボタン１３０７を押すと、仮想形状を追加することが可能である。また、例えば、使用者がカーソル１３０９等を用いて、手動で仮想形状を追加する面を選択することも可能である。キャンセルボタン１３０８を押すと、形状の追加がキャンセルされる。
【００３７】
図１４は、仮想形状を追加した結果を表示した画面の一例を示す図である。図１３の仮想形状追加画面１３０１で、実行ボタン１３０７を押すと、仮想形状１４０１が追加される。
【００３８】
図１５は、仮想形状を追加した後、再度、溶接ビード検索１５０２を実行したときの検索結果を表示した画面の一例を示す図である。ＣＡＤデータ１５０１において、溶接ビードを作成する箇所１５０３をハイライト表示する。
【００３９】
図１６は、溶接ビードを作成する箇所を検索した結果から、溶接ビードを作成する操作画面の一例を示す図である。溶接ビード作成ボタン１６１０を押すと、溶接ビード作成画面１６０１が立ち上がる。溶接ビードを作成する場合には、追加ボタン１６０２を押すと、溶接ビードを作成した状態になり、ビード脚長１６０３を入力して、実行ボタン１６０８を押すと、溶接ビードが作成される。また、溶接ビード作成画面１６０１には、作成した溶接ビードを削除するボタン１６０４を押すことにより、溶接ビードを削除される。また、作成した溶接ビードを全削除するボタン１６０５を押し、実行ボタン１６０８を押すと、溶接ビードが削除される。また、溶接ビードの名前から削除したい溶接ビードの名前を検索文字列１６０７に入力して、ビード削除ボタン１６０６を選択して、実行ボタン１６０８を押すと、溶接ビードが削除される。キャンセルボタン１６０９を押すと、溶接ビードの作成がキャンセルされる。
【００４０】
図１７は、溶接ビードを作成した結果を表示した画面の一例を示す図である。図１６の溶接ビード作成画面１６０１で実行すると、指定したビード脚長の溶接ビード形状１７０１が溶接する線上に作成される。
【００４１】
図１８は、溶接ビードを全て削除した結果を表示した画面の一例を示す図である。溶接ビードが作成された箇所１８０１について、全ての溶接ビードを削除した例を示す。
【００４２】
図１９は、溶接ビードの削除で、削除したい溶接ビードを溶接ビードの名前を検索文字列１９０３に入力した後、溶接ビードを削除する画面の一例を示す図である。ビード削除ボタン１９０２を選択して、溶接ビード名の検索文字列に「ビード１」を入力し、実行ボタン１９０４を押すと名前がビード１に対応する溶接ビードを削除する。
【００４３】
図２０は、溶接ビード名に対応した溶接ビードを削除した結果を示す画面の一例を示す図である。溶接ビード名が「ビード１」となる溶接ビード２００１を削除する。
【００４４】
図２１は、仮想形状を削除する操作画面を示す図である。溶接ビードを作成した後、仮想形状削除ボタン２１０１を押すと、仮想形状を構成する面が、溶接ビード及びＣＡＤデータと共有面を持っているかどうかを検索する。仮想形状削除画面２１１０を構成する仮想形状検索ボタン２１０２を選択し、実行ボタン２１０５を押すと、仮想形状のうち、仮想形状の外側に出ている部分２１０９をハイライト表示する。ハイライト表示された状態で、仮想形状削除ボタン２１０４を選択し、実行ボタン２１０５を押すと、ハイライト表示された外側に出ている部分２１０９を溶接ビード、ＣＡＤデータとの共有面で分割して仮想形状を削除する。キャンセルボタン２１０６を押すと、仮想形状削除処理をキャンセルする。結果について、保存ボタン２１０３を押すと、データが保存される。
【００４５】
以上、実施例１によれば、溶接ビードを作成する作業時間を短縮することが可能な解析モデル生成装置を提供することが可能となる。また、ＣＡＤデータに設計情報だけでなく、加工情報も含めた解析用のＣＡＤデータを作成することで、データを一元管理することが可能となる。これにより、溶接情報を図面で指示している場合と比べて、管理が容易であり、図面枚数削減、製作指示の間違い防止に繋がる。
【００４６】
また、実施例１によれば、部品と部品が面と線で接している、あるいは部品と部品に隙間がある設計用３ＤＣＡＤデータの場合、部品と部品とが面と線で接している箇所、また部品と部品との隙間の有無を検索し、隙間を仮想形状により埋める。最初に設計用のＣＡＤデータを読み込み、溶接情報を作成する箇所を形状の構成面同士の成す角度から検索する。角度は、使用者が指定した閾値より低い面のペアを対象として検索する。
【００４７】
溶接対象箇所を検索する際に、角度だけでなく、形状と形状の面間距離を求めて、距離が閾値の中にあれば溶接を作成する隙間と判定する。隙間に対して、仮想的に形状を追加して隙間を埋めた後、溶接ビードを作成する。溶接ビードを作成した後、必要のない仮想形状を削除する。もしくは、仮想形状が実形状の外にはみ出ている場合、はみ出ている仮想形状を削除して、溶接ビード作成結果を表示する。
【符号の説明】
【００４８】
１０１ ＣＡＤデータ
１０２ 面間角度閾値データ
１０３ 溶接ビートの脚長データ
１０４ ＣＡＤデータ読込部
１０５ 溶接ビート検索部
１０６ 隙間チェック部
１０７ 仮想形状作成部
１０８ 溶接ビート作成部
１０９ 仮想形状削除部
１１０ データ表示部
１１１ ＣＡＤデータ保存部
１１２ ＣＡＤデータ（溶接ビート有）
１１３ 面間距離閾値データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の部品と第２の部品とが記載されたＣＡＤデータ、面間角度閾値データ、面間距離閾値データ及び溶接ビートの脚長データを入力する入力部と、
前記ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、
前記第１の部品と前記第２の部品とが成す角度と、前記面間角度閾値データとを比較して、前記溶接ビートを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、
前記第１の部品と前記第２の部品との間の距離と、前記面間距離閾値データとを比較する隙間チェック部と、
前記溶接ビード検索部と前記隙間チェック部とで比較した結果に基づいて、前記隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、
前記溶接ビードの脚長データに基づいて、前記仮想形状に前記溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、
前記作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備えたことを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の解析モデル生成装置であって、
前記仮想形状作成部は、前記仮想形状を、前記第１の部品の第１の面と前記第２の部品の第２の面の何れかの面を他方の面まで延ばして作成することを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の解析モデル生成装置であって、
前記仮想形状の少なくとも一部が、前記作成された溶接ビードの外部にある場合に、前記溶接ビードの外部にある前記仮想形状の少なくとも一部を削除する仮想形状削除部とを備えたことを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の解析モデル生成装置であって、
前記溶接ビード検索部は、前記第１の部品と前記第２の部品とが成す角度を、前記第１の部品の第１の面と前記第２の部品の第２の面とが成す角度から検索することを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項５】
ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、
前記ＣＡＤデータに対して、溶接ビードを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、
前記検索された溶接ビードを作成する箇所に隙間があるか否かをチェックする隙間チェック部と、
前記隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、
前記仮想形状に前記溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、
前記作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備えたことを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項１】
少なくとも第１の部品と第２の部品とが記載されたＣＡＤデータ、面間角度閾値データ、面間距離閾値データ及び溶接ビートの脚長データを入力する入力部と、
前記ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、
前記第１の部品と前記第２の部品とが成す角度と、前記面間角度閾値データとを比較して、前記溶接ビートを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、
前記第１の部品と前記第２の部品との間の距離と、前記面間距離閾値データとを比較する隙間チェック部と、
前記溶接ビード検索部と前記隙間チェック部とで比較した結果に基づいて、前記隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、
前記溶接ビードの脚長データに基づいて、前記仮想形状に前記溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、
前記作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備えたことを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の解析モデル生成装置であって、
前記仮想形状作成部は、前記仮想形状を、前記第１の部品の第１の面と前記第２の部品の第２の面の何れかの面を他方の面まで延ばして作成することを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の解析モデル生成装置であって、
前記仮想形状の少なくとも一部が、前記作成された溶接ビードの外部にある場合に、前記溶接ビードの外部にある前記仮想形状の少なくとも一部を削除する仮想形状削除部とを備えたことを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項４】
請求項１に記載の解析モデル生成装置であって、
前記溶接ビード検索部は、前記第１の部品と前記第２の部品とが成す角度を、前記第１の部品の第１の面と前記第２の部品の第２の面とが成す角度から検索することを特徴とする解析モデル生成装置。
【請求項５】
ＣＡＤデータを読み込むＣＡＤデータ読込部と、
前記ＣＡＤデータに対して、溶接ビードを作成する箇所を検索する溶接ビード検索部と、
前記検索された溶接ビードを作成する箇所に隙間があるか否かをチェックする隙間チェック部と、
前記隙間に仮想形状を作成する仮想形状作成部と、
前記仮想形状に前記溶接ビードを作成する溶接ビード作成部と、
前記作成された溶接ビードを含むＣＡＤデータを保存するＣＡＤデータ保存部とを備えたことを特徴とする解析モデル生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−２６２５４９（Ｐ２０１０−２６２５４９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１４１１１（Ｐ２００９−１１４１１１）
【出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１１日（２００９．５．１１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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