JP4196446B2

JP4196446B2 - Ｃａｄシステム用可動部品干渉検査方法

Info

Publication number: JP4196446B2
Application number: JP28083898A
Authority: JP
Inventors: 正行松本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2018-10-02
Also published as: JP2000113002A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）システムでプレス金型等の組立体のモデルを作成する際に用いて好適な、可動部品の干渉検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
組立体の一種であるプレス金型には、例えば図５（ａ）に示す、駆動装置としてのプレス機械によって駆動される親部品としての上ホルダ１により、その上ホルダ１に固定された駆動部品としてのカムドライバ２を介して図中矢印Ａで示す如く駆動される、下ホルダ３上に摺動可能に取り付けられたカムスライド４や、パネル材５の孔明けのためにそのカムスライド４の先端部に取り付けられたポンチ６、あるいは図５（ｂ）に示す、これも上ホルダ１により、その上ホルダ１に固設されたカムドライバ２を介して図中矢印Ｂで示す如く駆動される、下ホルダ３上に摺動可能に取り付けられてカムスライド４に結合されたスライドベース７や、パネル材５のインバース形状部の孔明けのためにそのスライドベース７に固設されてポンチ６と共働するコラプス（可動ダイ）８等の種々の可動部品を組み付ける場合があり、それらの可動部品は通常、当初の型開き状態ではカムドライバ２ひいては上ホルダ１と分離していて、プレス機械の作動により、上ホルダ１およびカムドライバ２を持つ上型がある程度下降して初めてカムドライバ２を介して上ホルダ１と係合し、その後、上型の下降に連動して移動することから、かかるプレス金型のＣＡＤモデルを３次元ＣＡＤシステムで作成する際には、プレス金型のそれらの可動部品がカムドライバ２やその他の部品に対し干渉を生じずに無理なく移動するように作成する必要がある。
【０００３】
これがため従来は、ＣＡＤシステムの使用者が、プレス金型の各部品モデルを作成した後それらの部品モデルを所定組み立て位置に配置して、型開き状態としたプレス金型モデルを作成し、さらにそのプレス金型の上型を下型に対し型開き位置と型閉じ位置との間で昇降移動させる途中の何段階かの状態のモデルと、上型を型閉じ位置へ移動させた状態とのモデルを、その上型の位置に応じて可動部品モデルの位置を移動させながら作成（再モデリング）して、それらの金型モデルについて目視で干渉検査を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の干渉検査方法では、プレス金型の複数状態について再モデリングを行う必要があってモデリングに工数が嵩んでしまうという問題があり、また、目視で干渉検査を行うので干渉検査にも工数が嵩んでしまうという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
この発明は、上記課題を有利に解決した干渉検査方法を提供することを目的とするものであり、この発明のＣＡＤシステム用可動部品干渉検査方法は、駆動装置によって駆動される親部品に対し当初は分離しており、親部品がある程度移動した後その親部品に係合してその親部品と連動する可動部品を持つ組立体のモデルをＣＡＤシステムで作成するに際し、先ず、前記組立体の、前記親部品および前記可動部品を含む全ての構成部品のモデルをそれぞれ作成し、次いで、それら全ての構成部品のモデルを相互に所定組立位置に配置して前記組立体のモデルを作成するとともに、前記可動部品の被駆動面、可動範囲および可動方向と、前記親部品の移動範囲、移動方向および移動ピッチとを定め、次いで、前記親部品のモデルをそこに組み付けられた他の前記構成部品とともに前記移動範囲内にて前記移動方向へ前記移動ピッチずつ移動させながら、前記可動部品のモデルがその可動部品以外の前記構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉するか否かを検査し、幾何学的に干渉した場合には、前記移動ピッチで一ピッチ前の位置に前記親部品のモデルを戻し、その干渉した二つの構成部品のモデル同士で、前記親部品のモデルの移動方向で最短距離にある面を探して、その最短距離にある面が何れも前記被駆動面でない場合には部品干渉発生と判断し、また前記最短距離にある面の一方が前記被駆動面である場合には、前記親部品のモデルをさらに、前記移動範囲内にて前記移動方向へ前記移動ピッチずつ移動させながら、その被駆動面を持つ可動部品のモデルの位置を前記干渉した他方の構成部品のモデルとその被駆動面とが接した状態になるようにその可動方向へ移動させるとともに、その可動部品のモデルがその可動範囲内にありかつそれ以外の前記構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉していないか否かを検査し、その可動部品のモデルが前記可動範囲内にないか、その可動部品のモデルがそれ以外の前記構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉しているかの少なくとも一方の場合には部品干渉発生と判断することを特徴とするものである。
【０００６】
かかる方法によれば、ＣＡＤシステムの使用者が先に、そのＣＡＤシステムによって組立体の、親部品および可動部品を含む全ての構成部品のモデルをそれぞれ作成し、次いでそれら全ての構成部品モデルを相互に所定組立位置に配置して組立体モデルを作成するとともに、その構成部品のうちの可動部品の被駆動面、可動範囲および可動方向と、親部品の移動範囲、移動方向および移動ピッチとを入力した後は、そのＣＡＤシステムが自動的に、親部品のモデルをその移動範囲内にてその移動方向へその移動ピッチずつ移動させながら、可動部品のモデルがそれ以外の構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉するか否かを検査し、幾何学的に干渉した場合には、前記移動ピッチで一ピッチ前の位置に前記親部品のモデルを戻し、その干渉した二つの構成部品のモデル同士で、前記親部品のモデルの移動方向で最短距離にある面を探して、その最短距離にある面が何れも前記被駆動面でない場合には、何れの面も可動部材の移動に伴って移動することはできないから部品干渉発生と判断し、その最短距離にある面の一方が被駆動面である場合には、その面は可動部材の移動に伴って移動し得るので、その後、親部品のモデルをその移動範囲内にてその移動方向へその移動ピッチずつさらに移動させながら、その被駆動面を持つ可動部品のモデルの位置を上記干渉した他方の構成部品のモデルとその被駆動面とが接した状態になるようにその可動方向へ移動させるとともに、その可動部品のモデルがその可動範囲内にありかつそれ以外の構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉していないか否かを検査し、その可動部品のモデルがその可動範囲内にないか、その可動部品のモデルがそれ以外の構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉しているか、の少なくとも一方の場合には部品干渉発生と判断することができる。
【０００７】
従ってこの発明の方法によれば、複数状態について再モデリングを行う必要なしに干渉検査を行うことができるのでモデル作成の工数を削減することができ、また、目視で干渉検査を行う必要がないので干渉検査の工数も削減することができる。
【０００８】
なお、この発明においては、前記最短距離にある面が前記被駆動面である場合に、その被駆動面を持つ可動部品を前記干渉した構成部品が力学的に円滑に移動させ得るか否かをさらに検査して、移動させ得ない場合には部品干渉発生と判断することとしても良い。
【０００９】
このようにすれば、例えば親部品の移動方向に対する被駆動面の傾斜角が適切でなかったり、可動部品を戻し移動させるバネの反力が強過ぎたり、干渉した構成部品と被駆動面との当初の接触面積が小さ過ぎて摩擦抵抗が過大になったりして、可動部品を前記干渉した構成部品ひいては親部品が力学的に円滑に移動させ得ない場合に、部品干渉発生と判断するので、通常の部品干渉のみならず、力学的な設計が適切でなため部品干渉となる場合も発見することができる。
【００１０】
また、この発明においては、前記親部品のモデルをその移動範囲内にてその移動方向へその移動ピッチずつ移動させながら、前記可動部品のモデルがそれ以外の前記構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉するか否かを検査する際に、前記親部品のモデルの移動に同期して移動する前記組立体以外の物のモデルと前記各構成部品との幾何学的干渉も検査して、幾何学的に干渉した場合には、部品干渉発生と判断することとしても良い。
【００１１】
このようにすれば、親部品のモデルの移動に同期して移動する、組立体以外の物のモデルに対する部品干渉も発見することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１および図２は、この発明のＣＡＤシステム用可動部品干渉検査方法をプレス金型の設計に適用した一実施例の実施手順を示すフローチャートであり、図１は、その実施例の方法の手順のうちの３次元ＣＡＤシステムの使用者が行う処理の手順、また図２は、その実施例の方法の手順のうちの３次元ＣＡＤシステム自身が自動的に行う処理の手順、そして図３および図４は、それら図１および図２に示す手順の例を示す。なお、この実施例の方法は、演算処理等を行う中央処理装置と、その中央処理装置へデータを入力するキーボードやマウス等の入力装置と、その中央処理装置への入力データやその中央処理装置が出力する出力データ等を画面上に表示するディスプレイ装置と、その中央処理装置が出力する出力データ等を紙面上に印刷して出力するプリンタと、その中央処理装置と共働する記憶装置とを具える通常のコンピュータによって構成された３次元ＣＡＤシステムの処理プログラムを改変することにて実施されるものである。
【００１３】
上記実施例の方法では、最初に図１に示す手順を上記ＣＡＤシステムの使用者が実行し、この手順では先ずステップ11で、上記ＣＡＤシステムの通常の機能を用いて、例えば図３（ａ）に示すカムドライバ２およびカムスライド４のモデルのように、設計するプレス金型の全ての構成部品の３次元モデルをそれぞれ単体で作成する。なお、図３（ａ）にはカムドライバ２およびカムスライド４のみが示されているが、ここではその他、プレス金型の構成部品のモデルとして、駆動装置としてのプレス機械のスライドに装着されてそのプレス機械により昇降駆動される親部品としての、上型の上ホルダや、そのプレス機械のボルスタに装着される、下型の下ホルダや、カムスライド４に取り付けられてカムスライド４とともに下ホルダ上をスライドするポンチや、下ホルダに取り付けられてそのポンチと共働するダイ等の３次元モデルも作成し、さらに、そのプレス金型の上ホルダの昇降と同期して作動してそのプレス金型内へのパネル材の搬入およびそのプレス金型内からのパネル材の搬出を行うトランスファ装置の腕部のモデルも作成する。
【００１４】
次のステップ12では、図３（ｂ）に下ホルダ３上へのカムスライド４の配置の例を示すように、単体でそれぞれ作成した上記構成部品モデル同士を所定の組立位置としての型開き状態での位置に配置してプレス金型のモデルを作成するとともに、その配置の際に上記構成部品モデル同士に、例えば固定や摺接等の拘束条件を付け、特に、例えば上記カムスライドやポンチの如き、親部品としての上ホルダに対し当初は分離していて、上ホルダがある程度下降移動した後その上ホルダに上記カムドライバを介して係合してその上ホルダと連動する可動部品については、その可動部品の、親部品としての上ホルダによりカムドライバを介して駆動される被駆動面（カムスライド４の場合は上ホルダの移動方向に対して傾斜した面4a、ポンチの場合はなし）と、その可動部品の可動範囲と、その可動部品の可動方向とを属性として定義する。なお、図３（ｃ）に示す下ホルダ３に対するカムスライド４の拘束条件は摺接SLであり、可動範囲はSRであり、可動方向はその下ホルダ３の上面に沿う矢印SD方向である。
【００１５】
次のステップ13では、図３（ｄ）に示すように、全ての構成部品（図では上ホルダ１、カムドライバ２、下ホルダ３、カムスライド４、ポンチ６およびダイ９のみ示す）の配置が終了した後に、親部品となる上ホルダ１の動作を定義するデータを上記ＣＡＤシステムに指示する。その指示方法としては、例えば上ホルダ１の上面の端点を動作点MPとして入力するとともに、図４（ａ）に示すように、上ホルダ１の移動範囲DRおよび移動方向DDを指示するために、上記動作点MPの上死点であるスタート点SPと下死点であるエンド点EPと、それらの点間で上記動作点MPが移動する移動ピッチとを入力し、また、この上ホルダ１ではないが親部品が回転する場合を考慮して、それらスタート点SP、エンド点EPおよびそれらの間で上記移動ピッチの一ピッチずつ移動する各中間点における、親部品となる上ホルダ１の上記動作点MPでの姿勢マトリックスを、スタート点SPからエンド点EPまで動作点MPが移動する一サイクル分入力し、さらに、当該プレス金型が装着されるプレス機械のプレス能力や、カムスライド４を戻す図示しない戻しバネのバネ力や、カムスライド４の被駆動面4aとカムドライバ２との摺接時の摩擦係数も入力し、それら入力した情報を上記ＣＡＤシステムに保存させる。従って、例えば部品の寸法形状や配置等を変更した後に干渉チェックの再実行を行う場合にも、上記の情報を再入力する必要はない。
【００１６】
次にこの実施例では、図２に示す手順を上記ＣＡＤシステムに自動的に実行させ、この手順では先ずステップ21で、図４（ａ）に実線で示すように、親部品としての上ホルダ１を、その動作点MPが上記スタート点SPと一致するスタート位置に配置する。なお、上記プレス金型モデルは、プレス機械に装着しての型開き状態で作成されているので、動作点MPは当初からスタート点SPと一致している。
【００１７】
次いでここでは、ステップ22で、上記入力した上ホルダ１の動作データに基づき、上記動作点MPが上記スタート点SPから上記エンド点EPへ向かって上記移動ピッチの一ピッチ分移動するように親部品としての上ホルダ１を移動させて、上記プレス金型の全ての構成部品について構成部品同士の幾何学的な干渉のチェック（検査）を行う。この時、上ホルダ１の動きに同期して別の動きをする他の装置の部品としての上記トランスファ装置の腕部のモデルも移動させて、上記プレス金型の構成部品とその腕部との干渉チェックを同時に行う。
【００１８】
このチェックの結果、干渉なしの場合には、ステップ23からステップ24へ進んで、上記動作点MPがエンド点に到達したか否かを判断し、到達していれば正常終了するが、到達していなければステップ22へ戻って再度上ホルダ１を一ピッチ分移動させる。またステップ22でのチェックの結果干渉有りの場合には、ステップ23からステップ25へ進んで互いに干渉した二つの干渉物の一方が可動部品か否かを判断し（図４（ａ）に破線で示すようにカムドライバ２とカムスライド４もここでは幾何学的に干渉する干渉物として検出される）、干渉物が何れも可動部品でない場合には、不具合としての部品干渉が発生したと判断して、ステップ26でその干渉部位を赤く表示するとともにその理由を表示した後エラー終了する。
【００１９】
一方、上記ステップ25で干渉物の一方が可動部品であると判断した場合には、例え干渉物の一方が可動部品であっても被駆動面に干渉していなければその可動部品を移動させ得ないので、ここではステップ27で、図４（ｂ）に示すように、一ピッチ前の位置にある上ホルダ１の動作姿勢に対し、そこからの上ホルダ１の移動方向すなわちここでは上下方向について、干渉構成部品間の最短距離MDを求め、続くステップ28で、その最短距離となった二つの面（これらは上記二つの干渉物にそれぞれ属する）の一方が被駆動面であるか否かを判断する。そしてその最短距離となった面が何れも被駆動面でない場合には、これも不具合としての部品干渉が発生したと判断して、ステップ29でその干渉部位を赤く表示するとともにその理由を表示した後エラー終了する。
【００２０】
これに対し、上記ステップ28で最短距離となった二つの面の一方が被駆動面であると判断した場合には、ステップ30へ進んで、上記入力したプレス機械のプレス能力と、可動部品と他方の干渉物との摺接時の摩擦係数、そして戻しバネのバネ力と、構成部品モデルから求まる、干渉物の一方である可動部品の被駆動面の角度や干渉物の他方との接触時の接触面積等から、力学的にみて上記他方の干渉物でその可動部品を円滑に駆動し得るか否かをチェックし、円滑に駆動し得ない場合には、これも不具合としての部品干渉が発生したと判断してステップ31からステップ32へ進み、その干渉部位を赤く表示するとともにその理由を表示した後エラー終了する。
【００２１】
上記ステップ30で、力学的にみてその可動部品を円滑に駆動し得ると判断した場合には、ステップ31からステップ33へ進み、干渉物の一方である可動部品を上記入力した可動方向へ、干渉物の他方とその可動部品の被駆動面とが接した状態となる位置まで移動させ、続くステップ34で、その可動部品の移動が上記入力した可動範囲内の移動か否かをチェックし、可動範囲内の移動でない場合には、これも不具合としての部品干渉が発生したと判断して、ステップ35でその干渉部位を赤く表示するとともにその理由を表示した後エラー終了する。
【００２２】
一方、上記ステップ34で可動範囲内の移動であると判断した場合には、ステップ35へ進んで、その移動後の位置で再度、可動部品と他の構成部品との幾何学的な干渉の有無をチェックし、幾何学的な干渉がある場合には、不具合としての部品干渉が発生したと判断して、ステップ38でその干渉部位を赤く表示するとともにその理由を表示した後エラー終了し、可動部品と他の構成部品との幾何学的な干渉がない場合にはステップ22へ戻って上ホルダ１をさらに一ピッチ分移動させる。従って、上ホルダ１が一サイクル移動する間に、可動部品がその可動範囲内で他の構成部品との幾何学的干渉を生ずることなく移動すれば、ステップ24を経て正常終了することになる。
【００２３】
かくしてこの実施例の方法によれば、複数状態について再モデリングを行う必要がなしに干渉検査を行うことができるので、モデル作成の工数を削減することができ、また、目視で干渉検査を行う必要がないので干渉検査の工数も削減することができる。
【００２４】
しかもこの実施例の方法によれば、最短距離MDにある面が被駆動面である場合に、その被駆動面を持つ可動部品を、幾何学的に干渉した構成部品が力学的に円滑に移動させ得るか否かをさらに検査して、移動させ得ない場合には部品干渉発生と判断するので、例えば親部品としての上ホルダ１の移動方向に対する可動部品としてのカムスライド４の被駆動面4aの傾斜角が適切でなかったり、そのカムスライド４を戻し移動させる戻しバネの反力が強過ぎたり、干渉した構成部品としてのカムドライバ２とカムスライド４の被駆動面4aとの当初の接触面積が小さ過ぎて摩擦抵抗が過大になったりして、カムスライド４を干渉したカムドライバ２ひいては上ホルダ１が力学的に円滑に移動させ得ない場合に、部品干渉発生と判断するので、通常の部品干渉のみならず、力学的な設計が適切でなため部品干渉となる場合も発見することができる。
【００２５】
さらにこの実施例の方法によれば、親部品としての上ホルダ１のモデルをその移動範囲内にてその移動方向へその移動ピッチの一ピッチずつ移動させながら、可動部品としてのカムスライド４のモデルがそれ以外のプレス金型構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉するか否かを検査する際に、上ホルダ１のモデルの移動に同期して移動する、トランスファ装置の腕部のモデルとプレス金型の各構成部品との幾何学的干渉も検査して、幾何学的に干渉した場合には、部品干渉発生と判断するので、トランスファ装置の腕部に対する部品干渉も発見することができる。
【００２６】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば可動部品としてコラプスを具えるプレス金型や、プレス金型以外の組立体の干渉検査にも適用することができ、また、例えば駆動装置としてのロボットにより駆動されて親部品が回転移動したり、直線移動する親部品や回転移動する親部品に駆動されて可動部品が回転移動したりする場合にも適用することができる。さらに、上記実施例ではステップ28で最短距離となった二つの面の一方が被駆動面であるか否かを判断したが、そのステップ28で、最短距離となった二つの面の一方が被駆動面でありかつ他方がその被駆動面を持つ可動部品を駆動すべき構成部品（例えばカムスライド４を駆動すべきカムドライバ２）の駆動面であるか否かを判断して、そうでない場合には部品干渉発生と判断するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のＣＡＤシステム用可動部品干渉検査方法をプレス金型の設計に適用した一実施例の実施手順のうち、３次元ＣＡＤシステムの使用者が行う処理の手順を示すフローチャートである。
【図２】上記実施例の実施手順のうち、３次元ＣＡＤシステム自身が自動的に行う処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】上記図１に示す手順を例示する説明図である。
【図４】上記図２に示す手順を例示する説明図である。
【図５】通常のプレス金型の構成を例示する説明図である。
【符号の説明】
１上ホルダ
２カムドライバ
３下ホルダ
４カムスライド
4a 被駆動面
６ポンチ
９ダイ

Claims

駆動装置によって駆動される親部品に対し当初は分離しており、親部品がある程度移動した後その親部品に係合してその親部品と連動する可動部品を具える組立体のモデルをＣＡＤシステムで作成するに際し、
先ず、前記組立体の、前記親部品および前記可動部品を含む全ての構成部品のモデルをそれぞれ作成し、
次いで、それら全ての構成部品のモデルを相互に所定組立位置に配置して前記組立体のモデルを作成するとともに、前記可動部品の被駆動面、可動範囲および可動方向と、前記親部品の移動範囲、移動方向および移動ピッチとを定め、
次いで、前記親部品のモデルをそこに組み付けられた他の前記構成部品とともに前記移動範囲内にて前記移動方向へ前記移動ピッチずつ移動させながら、前記可動部品のモデルがその可動部品以外の前記構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉するか否かを検査し、
幾何学的に干渉した場合には、前記移動ピッチで一ピッチ前の位置に前記親部品のモデルを戻し、その干渉した二つの構成部品のモデル同士で、前記親部品のモデルの移動方向で最短距離にある面を探して、その最短距離にある面が何れも前記被駆動面でない場合には部品干渉発生と判断し、
また前記最短距離にある面の一方が前記被駆動面である場合には、前記親部品のモデルをさらに、前記移動範囲内にて前記移動方向へ前記移動ピッチずつ移動させながら、その被駆動面を持つ可動部品のモデルの位置を前記干渉した他方の構成部品のモデルとその被駆動面とが接した状態になるようにその可動方向へ移動させるとともに、その可動部品のモデルがその可動範囲内にありかつそれ以外の前記構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉していないか否かを検査し、
その可動部品のモデルが前記可動範囲内にないか、その可動部品のモデルがそれ以外の前記構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉しているかの少なくとも一方の場合には部品干渉発生と判断することを特徴とする、ＣＡＤシステム用可動部品干渉検査方法。
前記最短距離にある面が前記被駆動面である場合に、その被駆動面を持つ可動部品を前記干渉した構成部品が力学的に円滑に移動させ得るか否かをさらに検査して、移動させ得ない場合には部品干渉発生と判断することを特徴とする、請求項１記載のＣＡＤシステム用可動部品干渉検査方法。
前記親部品のモデルをその移動範囲内にてその移動方向へその移動ピッチずつ移動させながら、前記可動部品のモデルがそれ以外の前記構成部品のモデルに対して幾何学的に干渉するか否かを検査する際に、前記親部品のモデルの移動に同期して移動する前記組立体以外の物のモデルと前記各構成部品との幾何学的干渉も検査して、幾何学的に干渉した場合には、部品干渉発生と判断することを特徴とする、請求項１または２記載のＣＡＤシステム用可動部品干渉検査方法。