JP5400638B2 - Wiring design method, wiring simulation apparatus and program - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤーハーネスの製造工程をコンピュータにより模擬するための布線設計方法等に関する。特に、電線が1本ずつ布線され、パッキングされるまでの製造工程を模擬することができる布線設計方法等に関する。
The present invention relates to a wiring design method for simulating a wire harness manufacturing process by a computer . In particular, the present invention relates to a wiring design method and the like that can simulate a manufacturing process in which electric wires are wired one by one and packed.
ワイヤーハーネスは、車両等に搭載される電線をコンパクトに装着することを目的として、関連部品とともに束ねられるものである。ワイヤーハーネスは、比較的フレキシブルな性質を持つことから、製造盤(ASSY盤、治具盤とも言う。)と呼ばれる平面上で製造されている。このようにして製造されたワイヤーハーネスは、車両等に搭載されたときに予想以上の逃げや捻りが生じて、製品として機能しなくなってしまう場合がある。その為、ワイヤーハーネスの設計においては試作が必要不可欠であった。しかしながら、試作による方法だけでは時間とコストがかかる為、従来からワイヤーハーネスの解析、設計等を行うシミュレーション装置が提案されている。 The wire harness is bundled together with related parts for the purpose of compactly mounting an electric wire mounted on a vehicle or the like. Since the wire harness has a relatively flexible property, it is manufactured on a plane called a manufacturing board (also referred to as an ASSY board or a jig board). When the wire harness manufactured in this way is mounted on a vehicle or the like, there are cases where escape or twisting more than expected occurs and the product does not function as a product. Therefore, trial production was indispensable in designing the wire harness. However, since only a prototype method requires time and cost, a simulation apparatus for analyzing and designing a wire harness has been proposed.
特許文献1では、ワイヤーハーネスの拘束点間の特定部位を移動させた場合において、解析対象のワイヤーハーネス全体の変形を有限要素法により解析して画面上で確認可能にする変形解析装置が開示されている。特許文献1の変形解析装置では、ワイヤーハーネスの物性データ、形状データ及び拘束条件を制約条件として、画面上で指示された特定部位及び移動位置の三次元座標値データに応答して、有限要素法により特定部位の移動に伴って初期状態の解析モデルが変形するのを解析して変形解析モデルを作成する。 Patent Document 1 discloses a deformation analysis apparatus that analyzes a deformation of an entire wire harness to be analyzed by a finite element method and can be confirmed on a screen when a specific portion between the restraint points of the wire harness is moved. ing. In the deformation analysis apparatus of Patent Document 1, the finite element method is used in response to the three-dimensional coordinate value data of the specific part and the movement position specified on the screen using the physical property data, shape data, and constraint conditions of the wire harness as constraint conditions. The deformation analysis model is created by analyzing the deformation of the analysis model in the initial state as the specific part moves.
特許文献2では、ワイヤーハーネスへの負荷の少ない最適な結束の位置を自動的に設計可能とするハーネス設計装置が開示されている。特許文献2のハーネス設計装置は、ワイヤーハーネス上の結束の位置、あるいは、ワイヤーハーネス自身が満たすべき制約条件を取得する条件設定手段と、該取得手段で示された結束の位置の条件の下に結束の位置を可変し、ワイヤーハーネス全体の力学的エネルギーが最小になるような位置を結束の位置として取得する結束位置取得手段とを備える。これによって、ワイヤーハーネスへの負荷の少ない最適な結束の位置を得ることが出来る。 Patent Document 2 discloses a harness design device that can automatically design an optimal bundling position with less load on a wire harness. The harness design device disclosed in Patent Document 2 includes a condition setting unit that acquires a binding position on the wire harness, or a constraint condition that the wire harness itself should satisfy, and a binding position condition indicated by the acquisition unit. A bundling position acquisition unit configured to change a bundling position and obtain a position where the mechanical energy of the entire wire harness is minimized as a bundling position; As a result, it is possible to obtain an optimum binding position with a small load on the wire harness.
ところで、ワイヤーハーネスの製造は、製造盤に埋設された複数の治具に電線を1本ずつ布線していき、複数の電線を束ねてテープ等でパッキングしていくものである。従って、ワイヤーハーネスの製造工程を正確に模擬するためには、製造盤に布線される各電線の初期状態の形状から模擬する必要がある。
しかしながら、特許文献1が採用する有限要素法では、初期状態の形状を制約条件として指定する必要がある為、製造盤に布線される各電線の初期状態の形状を模擬する問題の解法として適切ではない。
By the way, in the manufacture of a wire harness, electric wires are arranged one by one in a plurality of jigs embedded in a production board, and a plurality of electric wires are bundled and packed with a tape or the like. Therefore, in order to accurately simulate the manufacturing process of the wire harness, it is necessary to simulate from the initial shape of each electric wire wired on the manufacturing board.
However, in the finite element method adopted in Patent Document 1, it is necessary to specify the shape of the initial state as a constraint condition, so it is suitable as a solution for the problem of simulating the shape of the initial state of each electric wire laid on the production board is not.
また、特許文献2を含めて、従来技術においては、複数本の電線が束ねられた束(以下、「サブハーネス」という。)を最小単位として各種の解析を行っている。従って、サブハーネスとして束ねられる前の状態、即ち電線を1本ずつ布線していく状態を模擬することができない。具体的には、サブハーネスとして束ねる電線の選択、サブハーネスとして電線を束ねていく順序などの影響を解析することができない。
また、従来技術においては、同一のサブハーネスに含まれる電線は、全て同一の線長、同一の剛性として表現されてしまうので、実物において発生する各電線の線長やレイアウトのばらつきを表現することができない。
また、サブハーネスを最小単位とした従来技術による解析では、サブハーネスの形状、位置などが製品寸法を満たすように模擬を行う為、分岐箇所などの寸法を現実に即して正確に表現することができず、製品寸法の公差を満たすかどうか検証することができない。
In addition, in the related art including Patent Document 2, various analyzes are performed using a bundle (hereinafter referred to as “sub-harness”) in which a plurality of electric wires are bundled as a minimum unit. Therefore, it is impossible to simulate the state before being bundled as a sub-harness, that is, the state where the wires are wired one by one. Specifically, it is impossible to analyze the influence of the selection of the electric wires to be bundled as the sub-harness, the order in which the electric wires are bundled as the sub-harness, and the like.
Also, in the prior art, all the wires included in the same sub-harness are expressed as the same wire length and the same rigidity, so express variations in the wire length and layout of each wire that occur in the actual product. I can't.
In addition, in the analysis based on the prior art using the sub-harness as the smallest unit, the sub-harness shape, position, etc. are simulated so as to satisfy the product dimensions, so the dimensions of the branch points and the like must be accurately represented in reality. Cannot be verified to meet the tolerances of product dimensions.
以上の通り、従来技術では、電線が1本ずつ布線され、パッキングされるまでのワイヤーハーネスの製造工程を正確に模擬することができていない。 As described above, in the prior art, it is not possible to accurately simulate the manufacturing process of the wire harness until the electric wires are wired one by one and packed.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、ワイヤーハーネスの製造工程をコンピュータにより正確に模擬することができる布線設計方法等を提供することである。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wiring design method and the like that can accurately simulate a wire harness manufacturing process by a computer .
前述した目的を達成するために第1の発明は、コンピュータが、ワイヤーハーネスの布線設計を行う布線設計方法であって、前記コンピュータの制御部が、入力された製造盤に埋設される治具の形状情報、治具の配置情報、ワイヤーハーネスを構成する電線の物性情報、及び電線の経路情報を制約条件とする解析モデルにおいて、治具間ごとに定義される接続を滑らかな区間関数で表し、各治具の治具平面内において電線ごとに加わるエネルギーが最小となる点を通る電線の形状関数を求めることで電線の布線作業を模擬する第1の模擬工程と、前記制御部が、前記第1の模擬工程による模擬結果の出力を制御する出力工程と、を含むことを特徴とする布線設計方法である。
The first invention to achieve the above object, the computer, a wiring designing method of performing wiring design of the wire harness, the control unit of the computer, is embedded in the input produced Release Osamu ingredients of the shape information, the arrangement information of the jig, physical property information of the wires forming the wire harness, and the analytical model to the route information constraints of the wire, the connections defined between every jig smooth interval functions Table with a first simulated process energy applied to each wire in a jig within the plane of the jig to simulate the wiring work of the electric wire by obtaining the shape function of the wire through the points with the smallest, the control unit Is a wiring design method characterized by including an output step of controlling the output of a simulation result in the first simulation step .
治具の形状情報とは、電線を支持する平面(=治具平面)の形状等である。例えば、治具が製造盤に埋設される支持柱と、支持柱の上端に配置されるU型の支持部とによって構成される場合、治具平面はU型の支持部の内側の領域となる。
治具の配置情報とは、治具の配置位置、治具平面の法線方向等である。
電線の物性情報とは、電線の径、剛性値、線長等である。
電線の経路情報とは、電線に接続されるコネクタやクリップ等の位置(固定位置)、電線が通過すべき治具の順序等である。また、電線の経路情報は、サブハーネスとして束ねる電線のグループ、サブハーネスとして束ねていく順序等も含むものとする。
The jig shape information is the shape of a plane (= jig plane) that supports the electric wire. For example, when the jig is constituted by a support column embedded in the production board and a U-shaped support part disposed at the upper end of the support column, the jig plane is an area inside the U-shaped support part. .
The jig arrangement information includes the jig arrangement position, the normal direction of the jig plane, and the like.
The physical property information of the electric wire includes a diameter, a rigidity value, a wire length and the like of the electric wire.
The wire route information includes the positions (fixed positions) of connectors and clips connected to the wires, the order of jigs through which the wires should pass, and the like. In addition, the wire route information includes a group of wires bundled as a sub-harness, an order of bundles as a sub-harness, and the like.
第1の発明によって、電線を1本ずつ布線していく状態を模擬し、ワイヤーハーネスの製造工程を正確に模擬することができる。
また、第1の発明における第1の模擬工程では、コンピュータにより各電線に対してエネルギーが最小となるように各治具の治具平面内を通過する通過点を決定し、前記配置点を通る曲線を補間するので、製造現場での利用に耐えられる程度の処理速度で電線の布線作業を正確に模擬することができる。すなわち、各治具の治具平面は2次元空間であるため、最適化問題の算出時間を短縮することができる。また、各治具の治具平面でエネルギーを考慮した結果が治具間にも反映されるため、電線の経路全体でエネルギーを考慮した形状を算出することができる。
According to the first invention, it is possible to simulate the state in which the electric wires are wired one by one, and to accurately simulate the manufacturing process of the wire harness.
In the first simulation process according to the first aspect of the present invention, a passing point passing through the jig plane of each jig is determined by a computer so that energy is minimized with respect to each electric wire, and passes through the arrangement point. Since the curve is interpolated, it is possible to accurately simulate the wiring operation of the electric wire at a processing speed that can withstand use at the manufacturing site. That is, since the jig plane of each jig is a two-dimensional space, the calculation time of the optimization problem can be shortened. In addition, since the result of considering the energy on the jig plane of each jig is reflected between the jigs, the shape considering the energy can be calculated for the entire wire path.
第1の発明は、前記制御部が、前記第1の模擬工程における模擬結果に基づいて、各治具の治具平面において同一のパッキング対象となる複数の電線の中心を算出し、電線の外側から前記中心に向けて所定の圧力を作用させることで電線のパッキング作業を模擬する第2の模擬工程、を更に含み、前記出力工程は、前記制御部が、前記第2の模擬工程における模擬結果の出力を制御することが望ましい。
これによって、電線のパッキング作業を正確に模擬することができる。特に、各治具においてサブハーネスの断面形状、配置位置を実物に即して表現することができ、分岐箇所等において製品寸法の公差を満たすかどうか検証することが可能となる。
In the first invention, the control unit calculates the centers of a plurality of electric wires to be packed in the same jig plane of each jig based on the simulation result in the first simulation step, and A second simulation step of simulating the packing operation of the electric wire by applying a predetermined pressure from the center toward the center, and the output step includes a simulation result obtained by the control unit in the second simulation step. It is desirable to control the output of .
As a result, the wire packing operation can be accurately simulated. In particular, the cross-sectional shape and arrangement position of the sub-harness can be expressed in accordance with the actual product in each jig, and it is possible to verify whether or not the tolerances of the product dimensions are satisfied at the branch points.
また、前記第1の模擬工程における解析モデルは、各電線の対向する治具間がばね要素によって連結され、かつ電線同士が治具平面内でばね要素によって連結されるものであることが望ましい。
各電線の治具間がばね要素によって連結され、かつ電線同士が治具平面内でばね要素によって連結される解析モデルとすることで、モデルを簡略化しながら現実に即した結果が得られる。
Moreover, it is desirable that the analysis model in the first simulation step is such that the opposing jigs of each electric wire are connected by a spring element, and the electric wires are connected by a spring element in the jig plane.
By using an analysis model in which the jigs of each electric wire are connected by a spring element and the electric wires are connected by a spring element in the jig plane, a realistic result can be obtained while simplifying the model.
また、前記第1の模擬工程における前記エネルギーは、曲げエネルギー、張力エネルギー、重力エネルギーの和であることが望ましい。
これによって、電線を布線したときに負荷の少ない経路を正確に模擬することができる。
The energy in the first simulation step is preferably the sum of bending energy, tension energy, and gravity energy.
This makes it possible to accurately simulate a path with less load when the electric wires are wired.
また、前記第1の模擬工程は、前記制御部が、前記電線の形状関数に基づいて電線ごとの線長を算出し、前記出力工程は、前記制御部が、電線ごとのレイアウトと線長の表示を制御することが望ましい。
これによって、電線の線長をチューニングすることができる。また、電線のレイアウトのバラつきの原因も特定することができる。
In the first simulation step, the control unit calculates a line length for each electric wire based on the shape function of the electric wire, and in the output step, the control unit calculates the layout and the line length for each electric wire . It is desirable to control the display .
Thereby, the wire length of the electric wire can be tuned. Further, the cause of the variation in the layout of the electric wires can be specified.
また、例えば、第1の発明では、前記第1の模擬工程は、前記制御部が、入力されたエネルギーの許容範囲内で全ての電線の線長の総和が最小となるように電線の布線作業を模擬するようにしても良い。
これによって、製品として機能する範囲で、コストを抑えることができる。
Further, for example, in the first invention, before Symbol modeled first step, the control section, of the wire so that the sum of the line lengths of all the lines within the allowable range of the input energy is minimized fabric You may make it simulate line work.
As a result, the cost can be suppressed as long as it functions as a product.
第2の発明は、ワイヤーハーネスの製造工程を模擬するための布線シミュレーション装置であって、製造盤に埋設される治具の形状情報、治具の配置情報、ワイヤーハーネスを構成する電線の物性情報、及び電線の経路情報を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得した情報を制約条件とする解析モデルにおいて、治具間ごとに定義される接続を滑らかな区間関数で表し、各治具の治具平面内において電線ごとに加わるエネルギーが最小となる点を通る電線の形状関数を求めることで電線の布線作業を模擬する第1の模擬手段と、前記第1の模擬手段による模擬結果を出力する出力手段と、を具備することを特徴とする布線シミュレーション装置である。
第2の発明によって、電線を1本ずつ布線していく状態を模擬し、ワイヤーハーネスの製造工程を正確に模擬することができる。
2nd invention is a wiring simulation apparatus for simulating the manufacturing process of a wire harness, Comprising: The shape information of the jig | tool embed | buried in a manufacturing board, the arrangement | positioning information of a jig | tool, The physical property of the electric wire which comprises a wire harness information, and an acquisition unit for acquiring path information of the wire, in the analysis model to information obtained constraints by the acquisition unit, and display the connection defined between every jig smooth interval functions, each Osamu A first simulation means for simulating the wiring work of the electric wire by obtaining a shape function of the electric wire passing through a point where the energy applied to each electric wire is minimum in the jig plane of the jig, and a simulation by the first simulation means And an output means for outputting a result.
According to the second invention, it is possible to simulate the state in which the electric wires are wired one by one and accurately simulate the manufacturing process of the wire harness.
第3の発明は、コンピュータを第2の発明の布線シミュレーション装置として機能させるためのプログラムである。
第3の発明のプログラムをコンピュータにインストールすることで、第2の発明の布線シミュレーション装置を得ることができ、電線を1本ずつ布線していく状態を模擬し、ワイヤーハーネスの製造工程を正確に模擬することができる。
A third invention is a program for causing a computer to function as the wiring simulation device of the second invention.
By installing the program of the third invention in a computer, the wiring simulation device of the second invention can be obtained, simulating the state of wiring one by one, and the manufacturing process of the wire harness It can be simulated accurately.
本発明により、ワイヤーハーネスの製造工程をコンピュータにより正確に模擬することができる布線設計方法等を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a wiring design method and the like that can accurately simulate the manufacturing process of a wire harness by a computer .
以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、布線シミュレーション装置1のハードウエア構成図である。尚、図1のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a hardware configuration diagram of the wiring simulation apparatus 1. Note that the hardware configuration in FIG. 1 is an example, and various configurations can be adopted depending on applications and purposes.
布線シミュレーション装置1は、制御部11、記憶部12、メディア入出力部13、通信制御部14、入力部15、表示部16、周辺機器I/F部17等が、バス18を介して接続される。 In the wiring simulation device 1, a control unit 11, a storage unit 12, a media input / output unit 13, a communication control unit 14, an input unit 15, a display unit 16, a peripheral device I / F unit 17, etc. are connected via a bus 18. Is done.
制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等で構成される。 The control unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
CPUは、記憶部12、ROM、記録媒体等に格納されるプログラムをRAM上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス18を介して接続された各装置を駆動制御し、布線シミュレーション装置1が行う後述する処理を実現する。
ROMは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやBIOS等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
RAMは、揮発性メモリであり、記憶部12、ROM、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部11が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
The CPU calls and executes a program stored in the storage unit 12, ROM, recording medium, or the like to a work memory area on the RAM, drives and controls each device connected via the bus 18, and the wiring simulation device 1. The process to be described later is realized.
The ROM is a non-volatile memory and permanently holds a computer boot program, a program such as BIOS, data, and the like.
The RAM is a volatile memory, and temporarily stores programs, data, and the like loaded from the storage unit 12, ROM, recording medium, and the like, and includes a work area used by the control unit 11 for performing various processes.
記憶部12は、HDD(ハードディスクドライブ)であり、制御部11が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、OS(オペレーティングシステム)等が格納される。プログラムに関しては、OS(オペレーティングシステム)に相当する制御プログラムや、後述する処理をコンピュータに実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部11により必要に応じて読み出されてRAMに移され、CPUに読み出されて各種の手段として実行される。
The storage unit 12 is an HDD (hard disk drive), and stores a program executed by the control unit 11, data necessary for program execution, an OS (operating system), and the like. With respect to the program, a control program corresponding to an OS (operating system) and an application program for causing a computer to execute processing described later are stored.
Each of these program codes is read by the control unit 11 as necessary, transferred to the RAM, read by the CPU, and executed as various means.
メディア入出力部13(ドライブ装置)は、データの入出力を行い、例えば、CDドライブ(−ROM、−R、−RW等)、DVDドライブ(−ROM、−R、−RW等)等のメディア入出力装置を有する。
通信制御部14は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワークを介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。
The media input / output unit 13 (drive device) inputs / outputs data, for example, media such as a CD drive (-ROM, -R, -RW, etc.), DVD drive (-ROM, -R, -RW, etc.) Has input / output devices.
The communication control unit 14 includes a communication control device, a communication port, and the like, and is a communication interface that mediates communication between a computer and a network, and performs communication control between other computers via the network. The network may be wired or wireless.
入力部15は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部15を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
表示部16は、CRTモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等(ビデオアダプタ等)を有する。
The input unit 15 inputs data and includes, for example, a keyboard, a pointing device such as a mouse, and an input device such as a numeric keypad.
An operation instruction, an operation instruction, data input, and the like can be performed on the computer via the input unit 15.
The display unit 16 includes a display device such as a CRT monitor and a liquid crystal panel, and a logic circuit (such as a video adapter) for realizing a video function of the computer in cooperation with the display device.
周辺機器I/F(インタフェース)部17は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器I/F部17を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器I/F部17は、USBやIEEE1394やRS−232C等で構成されており、通常複数の周辺機器I/Fを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
バス18は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
The peripheral device I / F (interface) unit 17 is a port for connecting a peripheral device to the computer, and the computer transmits and receives data to and from the peripheral device via the peripheral device I / F unit 17. The peripheral device I / F unit 17 is configured by USB, IEEE 1394, RS-232C, or the like, and usually includes a plurality of peripheral devices I / F. The connection form with the peripheral device may be wired or wireless.
The bus 18 is a path that mediates transmission / reception of control signals, data signals, and the like between the devices.
図2は、布線設計処理の概要を示す図である。本実施の形態に係る布線設計処理では、例えば、自動車メーカ等の顧客が作成した初期設計情報(CAD情報)に基づいて、最適な布線設計を行う。 FIG. 2 is a diagram showing an outline of the wiring design process. In the wiring design process according to the present embodiment, for example, optimal wiring design is performed based on initial design information (CAD information) created by a customer such as an automobile manufacturer.
設計者は、布線シミュレーション装置1に対して、初期設計情報を入力する(ステップ101)。初期設計情報は、治具の形状情報、治具の配置情報、電線の物性情報、電線の経路情報等である。入力された初期設計情報は、布線シミュレーション装置1の記憶部12に記憶される。初期設計情報の詳細については後述する。 The designer inputs initial design information to the wiring simulation device 1 (step 101). The initial design information includes jig shape information, jig arrangement information, electric wire property information, electric wire route information, and the like. The input initial design information is stored in the storage unit 12 of the wiring simulation device 1. Details of the initial design information will be described later.
次に、布線シミュレーション装置1の制御部11は、入力された初期設計情報を制約条件とする解析モデルを用いて、電線の布線作業を模擬する(ステップ102)。電線の布線作業を模擬する処理の詳細については後述する。 Next, the control unit 11 of the wiring simulation device 1 simulates the wire wiring work using an analysis model that uses the input initial design information as a constraint (step 102). Details of the process for simulating the wiring operation of the electric wire will be described later.
次に、布線シミュレーション装置1の制御部11は、ステップ102における模擬結果に基づいて、電線のパッキング作業を模擬する(ステップ103)。電線のパッキング作業を模擬する処理の詳細については後述する。 Next, the control unit 11 of the wiring simulation device 1 simulates the wire packing operation based on the simulation result in step 102 (step 103). Details of the process for simulating the wire packing operation will be described later.
次に、布線シミュレーション装置1の制御部11は、ステップ102、103における模擬結果を表示部16等に出力する(ステップ104)。模擬結果の表示処理の詳細については後述する。 Next, the control unit 11 of the wiring simulation device 1 outputs the simulation results in steps 102 and 103 to the display unit 16 and the like (step 104). Details of the simulation result display process will be described later.
設計者は、模擬結果を確認し、布線設計を終了するかどうか判断する(ステップ105)。布線設計を続行する場合、設計者は、初期設計情報を適宜変更し、布線シミュレーション装置1に対して、初期設計情報を入力する。布線シミュレーション装置1の制御部11は、ステップ102からステップ104を繰り返す。 The designer confirms the simulation result and determines whether or not to finish the wiring design (step 105). When continuing the wiring design, the designer appropriately changes the initial design information and inputs the initial design information to the wiring simulation apparatus 1. The controller 11 of the wiring simulation device 1 repeats Step 102 to Step 104.
次に、図3から図5を参照し、初期設計情報について説明する。 Next, the initial design information will be described with reference to FIGS.
治具の形状情報とは、電線を支持する平面(=治具平面)の形状等である。例えば、治具が製造盤に埋設される支持柱と、支持柱の上端に配置されるU型の支持部とによって構成される場合、治具平面はU型の支持部の内側の領域となる。 The jig shape information is the shape of a plane (= jig plane) that supports the electric wire. For example, when the jig is constituted by a support column embedded in the production board and a U-shaped support part disposed at the upper end of the support column, the jig plane is an area inside the U-shaped support part. .
図3は、治具の形状情報を説明する図である。図3は、製造盤の水平方向から見た図である。図3では、治具21を太線によって示し、治具平面23を斜線によって示している。実際の製造盤では、電線が治具平面23を通過する場合、電線は治具21に支持される。一方、電線が治具平面23を通過しない場合、電線は治具21に支持されない。すなわち、治具平面23は電線が治具21に支持される状態を維持して自由に動ける範囲を示している。このことを模擬するために、本解析モデルでは、治具平面23を制約条件として扱う。 FIG. 3 is a diagram for explaining jig shape information. FIG. 3 is a view of the production board viewed from the horizontal direction. In FIG. 3, the jig 21 is indicated by a thick line, and the jig plane 23 is indicated by an oblique line. In an actual manufacturing board, when the electric wire passes through the jig plane 23, the electric wire is supported by the jig 21. On the other hand, when the electric wire does not pass through the jig plane 23, the electric wire is not supported by the jig 21. That is, the jig plane 23 indicates a range in which the electric wire can freely move while being supported by the jig 21. In order to simulate this, in this analysis model, the jig plane 23 is treated as a constraint condition.
治具の配置情報とは、治具の配置位置、治具平面の法線方向等である。治具の配置位置は、製造盤に配置する治具の間隔に基づいて算出するようにしても良い。この場合には、初期設計情報として、製造盤に配置する治具の間隔を入力すれば良い。 The jig arrangement information includes the jig arrangement position, the normal direction of the jig plane, and the like. You may make it calculate the arrangement | positioning position of a jig | tool based on the space | interval of the jig | tool arrange | positioned on a manufacturing board. In this case, an interval between jigs arranged on the production board may be input as initial design information.
図4は、治具の配置情報を説明する図である。図4は、製造盤の垂直方向から見た図である。図4では、一例として、治具21a〜21e、コネクタ25a〜25cを示している。 FIG. 4 is a diagram illustrating jig arrangement information. FIG. 4 is a view of the manufacturing board viewed from the vertical direction. In FIG. 4, jigs 21a to 21e and connectors 25a to 25c are shown as an example.
治具の点線部分は、治具平面の上端となる辺を示している。コネクタの矢印は、電線が接続されたときの伸長方向を示している。
実際の製造盤では、治具平面の法線方向は様々である。また、コネクタに対して電線が接続可能な位置が限定される。このことを模擬する為に、本解析モデルでは、治具平面の法線方向、コネクタに対して電線が接続可能な位置を制約条件として扱う。
The dotted line portion of the jig indicates the side that is the upper end of the jig plane. The arrow of a connector has shown the extension direction when an electric wire is connected.
In an actual manufacturing board, the normal direction of the jig plane varies. Moreover, the position which can connect an electric wire with respect to a connector is limited. In order to simulate this, in this analysis model, the normal direction of the jig plane and the position where the electric wire can be connected to the connector are treated as constraints.
電線の物性情報とは、電線の径、剛性値等である。
電線の経路情報とは、電線に接続されるコネクタやクリップ等の位置(固定位置)、電線が通過すべき治具の順序、電線を布線していく順序、サブハーネスとして束ねる電線のグループ等である。
The physical property information of the electric wire includes the diameter and rigidity value of the electric wire.
Wire routing information includes the position (fixed position) of connectors and clips connected to the wire, the order of jigs through which the wire should pass, the order in which the wires are routed, the group of wires bundled as a subharness, etc. It is.
図5は、電線の物性情報、経路情報を説明する図である。図5は、図4に示す治具の配置に対して電線の経路を示したものである。図5では、一例として、電線27a、27bを示している。電線27bの径は、電線27aの径よりも大きい。 FIG. 5 is a diagram for explaining physical property information and route information of an electric wire. FIG. 5 shows the route of the electric wire with respect to the arrangement of the jig shown in FIG. In FIG. 5, the electric wires 27a and 27b are shown as an example. The diameter of the electric wire 27b is larger than the diameter of the electric wire 27a.
電線の経路情報は、リスト形式となっている。図5に示す例では、電線27aの経路情報は(コネクタ25a、治具21a、治具21b、治具21c、コネクタ25b)、電線27bの経路情報は(コネクタ25a、治具21a、治具21b、治具21d、治具21e、コネクタ25c)である。
また、電線の経路情報は、電線27aと電線27bのどちらを先に布線するか、電線27aと電線27bは同じサブハーネスとして束ねるかなどの情報も有する。
実際の製造盤では、電線ごとに通過する治具23が異なる。また、電線を布線していく順序によって最終的な製品形態が変わる。また、電線の径、剛性なども電線ごとに異なる。このことを模擬する為に、本解析モデルでは、電線ごとに物性情報、経路情報を与える。
The wire route information is in a list format. In the example shown in FIG. 5, the path information of the electric wire 27a is (connector 25a, jig 21a, jig 21b, jig 21c, connector 25b), and the path information of the electric wire 27b is (connector 25a, jig 21a, jig 21b). Jig 21d, jig 21e, connector 25c).
Further, the route information of the electric wire includes information such as which of the electric wire 27a and the electric wire 27b is wired first, and whether the electric wire 27a and the electric wire 27b are bundled as the same sub-harness.
In an actual manufacturing board, the jig | tool 23 which passes for every electric wire differs. In addition, the final product form changes depending on the order in which the wires are arranged. In addition, the diameter and rigidity of the electric wire are different for each electric wire. In order to simulate this, in this analysis model, physical property information and route information are given for each electric wire.
次に、図6を参照しながら、コンピュータにより電線の布線作業を模擬する処理の流れについて説明する。
図6は、電線の布線作業を模擬する処理の流れを示すフローチャートである。図6では、電線の変数をLとし、電線の布線順序を示す添え字をiとして説明する。
Next, the flow of processing for simulating the wiring work of electric wires by a computer will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing for simulating the wiring operation of electric wires. In FIG. 6, the variable of the electric wire is assumed to be L, and the subscript indicating the wiring arrangement order of the electric wire is assumed to be i.
布線シミュレーション装置1の制御部11は、添え字iに1を代入し(ステップ201)、電線L(i)が通過する各治具平面内の配置点を決定する(ステップ202)。配置点の決定は、後述するエネルギー最小原理スプライン手法に基づく。 The control unit 11 of the wiring simulation device 1 substitutes 1 for the subscript i (step 201), and determines an arrangement point in each jig plane through which the electric wire L (i) passes (step 202). The determination of the arrangement point is based on the energy minimum principle spline method described later.
次に、布線シミュレーション装置1の制御部11は、ステップ202において決定した各治具平面内の配置点を通る曲線を補間し、電線L(i)の経路を決定する(ステップ203)。経路の決定は、後述するエネルギー最小原理スプライン手法に基づく。 Next, the control unit 11 of the wiring simulation device 1 interpolates a curve passing through the arrangement point in each jig plane determined in step 202, and determines the path of the electric wire L (i) (step 203). The path is determined based on the energy minimum principle spline method described later.
次に、布線シミュレーション装置1の制御部11は、添え字iにi+1を代入し(ステップ204)、全ての電線の経路を決定済であるかどうか確認する(ステップ205)。
全ての電線の経路を決定していない場合(ステップ205のNo)、布線シミュレーション装置1の制御部11は、ステップ202から繰り返す。
全ての電線の経路を決定済の場合(ステップ205のYes)、布線シミュレーション装置1の制御部11は、処理を終了する。
Next, the control unit 11 of the wiring simulation device 1 substitutes i + 1 for the subscript i (step 204) and confirms whether or not the routes of all the wires have been determined (step 205).
When the routes of all the electric wires have not been determined (No in Step 205), the control unit 11 of the wiring simulation device 1 repeats from Step 202.
When the routes of all the wires have been determined (Yes in step 205), the control unit 11 of the wiring simulation device 1 ends the process.
このように、布線シミュレーション装置1の制御部11は、後述するエネルギー原理スプラインに基づいて、電線の経路を1本ずつ決定し、電線の布線作業を模擬する。 As described above, the control unit 11 of the wiring simulation device 1 determines the path of the electric wires one by one based on the energy principle spline described later, and simulates the wiring operation of the electric wires.
次に、図7から図10を参照しながら、エネルギー最小原理スプライン手法について説明する。エネルギー最小原理スプライン手法とは、スプライン関数を拡張し、エネルギー最小原理を適用するものである。 Next, the energy minimum principle spline method will be described with reference to FIGS. The energy minimum principle spline method extends the spline function and applies the energy minimum principle.
図7は、電線の治具間の取扱いについて説明する図である。図7では、一例として、コネクタ25a〜25b、治具21a〜21c、電線の配置点31a〜31e、ばね要素33a〜33dを示している。配置点31a、31eは、コネクタ25a、25bと電線の接続点である為、固定である。配置点31b、31c、31dは、治具21a、21b、21cの治具平面内で自由に移動できる。前述のステップ202では、電線ごとに、移動可能な配置点の位置を決定する。ここで、配置点の位置は、治具平面上の2次元座標として表現される。 FIG. 7 is a diagram illustrating the handling between the jigs of the electric wire. In FIG. 7, as an example, connectors 25a to 25b, jigs 21a to 21c, electric wire arrangement points 31a to 31e, and spring elements 33a to 33d are shown. The arrangement points 31a and 31e are fixed because they are connection points between the connectors 25a and 25b and the electric wires. The arrangement points 31b, 31c, 31d can freely move within the jig plane of the jigs 21a, 21b, 21c. In step 202 described above, the position of the movable arrangement point is determined for each electric wire. Here, the position of the arrangement point is expressed as two-dimensional coordinates on the jig plane.
全ての対向する治具間は、有限要素法で一般に用いられるばね要素で連結されているものとする。例えば、配置点31aと配置点31bは、ばね要素33aで連結されている。ばね要素33a〜33dは、電線が変位したときの復元力をモデル化する為のものである。治具間をばね要素として計算に組み込むことで、モデルを簡略化しながら現実に即した結果が得られる。例えば、ある治具において電線に力が加えられた場合、他の治具の配置点も連動して変更されることを模擬することができる。 It is assumed that all the opposing jigs are connected by a spring element generally used in the finite element method. For example, the arrangement point 31a and the arrangement point 31b are connected by a spring element 33a. The spring elements 33a to 33d are for modeling the restoring force when the electric wire is displaced. By incorporating the jigs as spring elements into the calculation, it is possible to obtain realistic results while simplifying the model. For example, when a force is applied to an electric wire in a certain jig, it can be simulated that the arrangement point of another jig is also changed in conjunction.
図8は、治具平面内における電線同士の取扱いについて説明する図である。図8では、一例として、治具21f、治具平面23f、配置点31f〜35h、ばね要素35a〜35cを示している。 FIG. 8 is a diagram for explaining the handling of the electric wires in the jig plane. In FIG. 8, a jig 21f, a jig plane 23f, arrangement points 31f to 35h, and spring elements 35a to 35c are shown as an example.
前述のステップ202において、2本目以降の電線を布線するときには、治具平面内に既に他の電線の配置点が存在する場合がある。このような場合を考慮し、治具平面内における電線同士は、有限要素法で一般に用いられるばね要素で連結されているものとする。例えば、配置点31fと配置点31gは、ばね要素35aで連結されている。ばね要素35a〜35cは、治具平面内における電線同士の接触力をモデル化する為のものである。治具平面内において電線同士が重なり合って配置された場合には、重なり合った面積に応じた接触力を双方の電線に作用させて配置位置を補正する。電線同士の接触力をばね要素として計算に組み込むことで、モデルを簡略化しながら現実に即した結果が得られる。例えば、2本目以降の電線を布線するときに、既に配置された電線の領域と重ならないように配置できる。
また、配置点は、電線の径を直径とする円で表現される。これによって、電線ごとに径が異なることを考慮できるので、現実に即した結果が得られる。
In the above-described step 202, when the second and subsequent wires are laid out, another wire arrangement point may already exist in the jig plane. Considering such a case, it is assumed that the electric wires in the jig plane are connected by a spring element generally used in the finite element method. For example, the arrangement point 31f and the arrangement point 31g are connected by a spring element 35a. The spring elements 35a to 35c are for modeling the contact force between the electric wires in the jig plane. When the electric wires are arranged so as to overlap each other in the jig plane, a contact force corresponding to the overlapping area is applied to both the electric wires to correct the arrangement position. By incorporating the contact force between the wires as a spring element in the calculation, a realistic result can be obtained while simplifying the model. For example, when wiring the second and subsequent wires, the wires can be arranged so as not to overlap with the already arranged wires.
The arrangement point is expressed by a circle whose diameter is the diameter of the electric wire. Since it can consider that a diameter changes for every electric wire by this, the result according to the reality is obtained.
以下では、エネルギー最小原理スプライン手法の定式化について説明する。
エネルギー最小原理スプライン手法では、電線にかかる力として、例えば剪断力、張力、重力を考える。そして、これらの3つの力によるエネルギーを最小とする電線の配置点の位置を算出する。また、算出された配置点の位置を通るように曲線を補間し、電線の経路を算出する。
In the following, the formulation of the energy minimum principle spline method will be described.
In the energy minimum principle spline method, for example, shearing force, tension, and gravity are considered as the force applied to the electric wire. And the position of the arrangement point of the electric wire which minimizes the energy by these three forces is calculated. Further, a curve is interpolated so as to pass through the position of the calculated arrangement point, and the route of the electric wire is calculated.
図9は、電線の位置座標を説明する図である。
エネルギー最小原理スプライン手法では、電線上の位置座標(3次元座標)を(x(t)、y(t)、z(t))で表す。
図9に示す例では、電線27cのt=t1での位置座標が(x(t1)、y(t1)、z(t1))=(x1、y1、z1)、電線27cのt=t2での位置座標が(x(t2)、y(t2)、z(t2))=(x2、y2、z2)となっている。
FIG. 9 is a diagram for explaining the position coordinates of the electric wire.
In the energy minimum principle spline method, the position coordinates (three-dimensional coordinates) on the electric wire are represented by (x (t), y (t), z (t)).
In the example shown in FIG. 9, the position coordinates of the electric wire 27c at t = t1 are (x (t1), y (t1), z (t1)) = (x1, y1, z1), and the electric wire 27c is at t = t2. The position coordinates of (x (t2), y (t2), z (t2)) = (x2, y2, z2).
電線の曲げ剛性をEI、曲げ歪をεb、剪断力によるエネルギー(曲げエネルギー)をE1とする。曲げ剛性EIは、電線ごとに与えることができる。
曲げ歪εbは次式で定義される。
The bending strain εb is defined by the following equation.
電線の張力をT、伸び歪(グリーンの歪)をεe、張力Tが関係するエネルギー(張力エネルギー)をE2とする。張力Tは、電線ごとに与えることができる。
伸び歪εeは次式で定義される。
The elongation strain εe is defined by the following equation.
図10は、電線の自重を定義するための座標系を説明する図である。図10では、一例として、製造盤41が示されている。製造盤41は、座標X−Y−Z系におけるX−Y平面に対して角度θだけ傾斜しているものとする。
座標X−Y−Z系における電線の自重をw、座標x−y−z系におけるy方向の自重をwy、座標x−y−z系におけるz方向の自重をwz、自重に関係するエネルギー(自重エネルギー)をE3とする。自重wは、電線ごとに与えることができる。
座標x−y−z系におけるy方向の自重wyは次式で定義される。
The weight of the wire in the coordinate XYZ system is w, the weight in the y direction in the coordinate xyz system is wy, the weight in the z direction in the coordinate xyz system is wz, and energy related to the weight ( The self-weight energy) is E3. The own weight w can be given for each electric wire.
The own weight wy in the y direction in the coordinate xyz system is defined by the following equation.
以上から、E1、E2、E3が定義され、全エネルギーの凡関数E(t、x(t)、y(t)、z(t))=E1+E2+E3が定義される。
電線の形状関数c(t)=(x(t)、y(t)、z(t))は、エネルギー最小となるオイラー・ラグランジェ方程式で表すことができる。そこで、あるcの成分を改めてcと記述すると、支配方程式は定数係数の4階微分方程式である次式で定義される。
式(8)の支配方程式の解は、次式を満たす解である。
The shape function c (t) = (x (t), y (t), z (t)) of the electric wire can be expressed by an Euler-Lagrange equation that minimizes energy. Therefore, if a component of c is described as c again, the governing equation is defined by the following equation which is a constant coefficient fourth-order differential equation.
The solution of the governing equation of equation (8) is a solution that satisfies the following equation.
ここで、形状関数c(t)は、スプラインの条件を仮定し、区間(治具間)ごとに定義される区間関数Ci(t)(i=1、2、・・・)で表す。スプラインの条件とは、治具平面上の点における区間関数同士の接続が滑らかであることである。すなわち各区間関数はC2級の関数であって、隣り合う区間関数の2回微分が等しいことである。
式(9)の定数a、bは、スプラインの条件から区間(治具間)ごとに決定することができる。また、未定係数法によって式(9)の非斉次方程式の特解を求めることで、式(9)の非斉次方程式の一般解が求まる。すなわち、電線の形状関数c(t)の一般解が導出される。そして、c´(t)に基づいてエネルギーが最小となる形状関数c(t)が決定される。
Here, the shape function c (t) is represented by a section function C i (t) (i = 1, 2,...) Defined for each section (between jigs) assuming a spline condition. The spline condition is a smooth connection between the interval functions at points on the jig plane. That is, each interval functions is a function of C 2 class, is that the second derivative of interval functions adjacent equal.
The constants a and b in Expression (9) can be determined for each section (between jigs) from the spline condition. Moreover, the general solution of the inhomogeneous equation of equation (9) can be obtained by obtaining the special solution of the inhomogeneous equation of equation (9) by the undetermined coefficient method. That is, a general solution of the shape function c (t) of the electric wire is derived. Then, the shape function c (t) that minimizes the energy is determined based on c ′ (t).
以上の通り、式(9)の解として導出される電線の形状関数c(t)は、治具間ごとに定義される接続が滑らかな区間関数で表され、各治具の治具平面内において電線ごとに加わるエネルギーが最小となる点を通る。このように電線の形状関数c(t)を区間関数で表現して治具ごとに形状を決定できるのは、図7を参照して説明したように治具間をばね要素として計算に組み込んでいるので、ある治具の最適化結果が隣接する治具に伝播する為である。 As described above, the shape function c (t) of the electric wire derived as a solution of the equation (9) is represented by a section function having a smooth connection defined for each jig, and is within the jig plane of each jig. It passes through the point where the energy applied to each wire is minimum. In this way, the shape function c (t) of the electric wire can be expressed by a section function, and the shape can be determined for each jig, as described with reference to FIG. This is because an optimization result of a certain jig propagates to an adjacent jig.
実際の製品の治具の形成面は3次元形状であるが、本発明の実施の形態では、計算を効率的に行う為に、各治具平面が2次元の平面空間上に構成されていると仮定する。そして、各治具平面(2次元のローカル座標系、図3の治具平面23を参照)において解(配置位置)を算出した後、算出した解を製造盤(3次元のグローバル座標系、図10の製造盤41を参照)の座標点に変換し、製造盤における解(電線の形状)を算出する。これによって、直接3次元空間において解(電線の形状)を算出するよりも最適化問題の算出時間を短縮することができる。更に、治具平面内における電線の配置挙動を解析することも可能となる。
尚、前述の説明では、電線にかかる力として、剪断力、張力、重力の3つを考慮したが、いずれか1つまたは2つとしても良い。
Although the actual product jig forming surface has a three-dimensional shape, in the embodiment of the present invention, each jig plane is configured in a two-dimensional plane space for efficient calculation. Assume that Then, after calculating a solution (arrangement position) in each jig plane (two-dimensional local coordinate system, see jig plane 23 in FIG. 3), the calculated solution is converted into a manufacturing board (three-dimensional global coordinate system, diagram). 10 (refer to the manufacturing board 41 of FIG. 10), and the solution (shape of the electric wire) in the manufacturing board is calculated. As a result, the calculation time of the optimization problem can be shortened as compared with the case where the solution (the shape of the electric wire) is directly calculated in the three-dimensional space. Furthermore, it is possible to analyze the arrangement behavior of the electric wires in the jig plane.
In the above description, three forces of shearing force, tension, and gravity are considered as the force applied to the electric wire, but any one or two may be used.
次に、図11を参照しながら、電線のパッキング作業を模擬する処理の流れについて説明する。
図11は、電線のパッキング作業を模擬する処理の流れを示すフローチャートである。図11では、サブハーネスの変数をSとし、サブハーネスを識別する添え字をjとし、治具平面の変数をPとし、治具平面を識別する添え字をkとする。一つの治具平面に対して複数のサブハーネスが存在する場合がある為、治具平面を示す変数Pは、j、kに依存して決まるものとする。
Next, the flow of processing for simulating a wire packing operation will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a flowchart showing a flow of a process for simulating a wire packing operation. In FIG. 11, the subharness variable is S, the subscript identifying the subharness is j, the jig plane variable is P, and the subscript identifying the jig plane is k. Since there may be a plurality of sub-harnesses for one jig plane, the variable P indicating the jig plane is determined depending on j and k.
布線シミュレーション装置1の制御部11は、添え字j、kに1を代入し(ステップ301)、治具平面P(j、k)におけるサブハーネスS(j)のパッキングを模擬する(ステップ302)。ここでは、治具P(j、k)の治具平面においてサブハーネスS(j)のパッキング対象となる複数の電線を選択し、電線のパッキング作業を模擬する。電線のパッキング作業を模擬する処理の詳細については後述する。 The control unit 11 of the wiring simulation device 1 substitutes 1 for the subscripts j and k (step 301), and simulates the packing of the sub-harness S (j) on the jig plane P (j, k) (step 302). ). Here, a plurality of electric wires to be packed in the sub-harness S (j) on the jig plane of the jig P (j, k) are selected to simulate the electric wire packing operation. Details of the process for simulating the wire packing operation will be described later.
次に、布線シミュレーション装置1の制御部11は、添え字kにk+1を代入し(ステップ303)、処理対象のサブハーネスS(j)が全ての治具平面でパッキングを模擬済であるかどうか確認する(ステップ304)。
全ての治具平面で模擬していない場合(ステップ304のNo)、布線シミュレーション装置1の制御部11は、ステップ302から繰り返す。
全ての治具平面で模擬済の場合(ステップ304のYes)、布線シミュレーション装置1の制御部11は、添え字jにj+1を代入し(ステップ305)、全てのサブハーネスに対して模擬済であるかどうか確認する(ステップ306)。
全てのサブハーネスに対して模擬していない場合(ステップ306のNo)、布線シミュレーション装置1の制御部11は、ステップ302から繰り返す。
全てのサブハーネスに対して模擬済の場合(ステップ306のYes)、布線シミュレーション装置1の制御部11は、処理を終了する。
Next, the control unit 11 of the wiring simulation device 1 substitutes k + 1 for the subscript k (step 303), and whether the processing target sub-harness S (j) has been simulated for packing on all jig planes. Confirm whether or not (step 304).
When not simulating all the jig planes (No in Step 304), the control unit 11 of the wiring simulation device 1 repeats from Step 302.
When all the jig planes have been simulated (Yes in Step 304), the control unit 11 of the wiring simulation device 1 substitutes j + 1 for the subscript j (Step 305), and has been simulated for all the sub-harnesses. (Step 306).
When not simulating all the sub-harnesses (No in Step 306), the control unit 11 of the wiring simulation device 1 repeats from Step 302.
When all the sub-harnesses have been simulated (Yes in Step 306), the control unit 11 of the wiring simulation device 1 ends the process.
このように、布線シミュレーション装置1の制御部11は、各治具の治具平面において同一のパッキング対象となる複数の電線を選択し、パッキング作業を模擬する。 Thus, the control part 11 of the wiring simulation apparatus 1 selects the some electric wire used as the same packing object in the jig | tool plane of each jig | tool, and simulates a packing operation | work.
以下では、電線のパッキング作業を模擬する処理の詳細について説明する。図12は、電線のパッキング作業を模擬する処理を説明する図である。図12の(a)は模擬する前の状態、図12の(b)は模擬した後の状態である。 Below, the detail of the process which simulates the packing operation | work of an electric wire is demonstrated. FIG. 12 is a diagram for explaining a process for simulating the packing operation of electric wires. FIG. 12A shows a state before simulation, and FIG. 12B shows a state after simulation.
図12では、例として、4本の電線を束ねるサブハーネス43a、3本の電線を束ねるサブハーネス43bを示している。また、45a、45bは、それぞれサブハーネス43a、43bに含まれる複数の電線の中心を示している。
布線シミュレーション装置1の制御部11は、同一のパッキング対象となる複数の電線の中心を算出する。電線の配置点は、電線の径を直径とする円で表現されている。そこで、例えば、複数の電線の中心は、複数の円の中心、または円周から等距離となる点とする。また、例えば、複数の電線の中心は、電線の自重等で重み付けして算出するようにしても良い。
In FIG. 12, as an example, a sub harness 43 a that bundles four electric wires and a sub harness 43 b that bundles three electric wires are shown. Moreover, 45a, 45b has shown the center of the some electric wire contained in subharness 43a, 43b, respectively.
The control unit 11 of the wiring simulation device 1 calculates the centers of a plurality of electric wires that are the same packing target. The arrangement point of the electric wire is expressed by a circle whose diameter is the diameter of the electric wire. Therefore, for example, the centers of the plurality of electric wires are points that are equidistant from the centers of the plurality of circles or the circumference. Further, for example, the centers of the plurality of electric wires may be calculated by weighting with the weight of the electric wires.
次に、布線シミュレーション装置1の制御部11は、複数の電線の外側から、複数の電線の中心に向けて所定の圧力を作用させ、配置点の位置を算出する。作用させる圧力は、パッキングする外装部材により異なる。外装部材としては、例えば、チューブ、シート、テープ等がある。配置点を示す円は、電線の剛性を考慮して、圧力によって変形するようにしても良い。 Next, the control part 11 of the wiring simulation apparatus 1 applies a predetermined pressure toward the center of a some electric wire from the outer side of a some electric wire, and calculates the position of an arrangement | positioning point. The pressure to be applied varies depending on the exterior member to be packed. Examples of the exterior member include a tube, a sheet, and a tape. The circle indicating the arrangement point may be deformed by pressure in consideration of the rigidity of the electric wire.
このように、複数の円を所定の領域内に配置する方法としては、例えば、公知の文献(荒井誠、宮澤武、嘉数侑昇、皆川雅章著、「多数円板の矩形内配置問題」、日本機械学会論文集(C編)64巻627号、1998年)に記載されている振動制御法と呼ばれる方法がある。
振動制御法は、通常、容器内に物体を詰める際に振動を与えることによって物体の位置の微調整を繰り返して詰め込み作業を行う「ふるい」動作を計算モデルとして用いている。
振動制御法では、振動による円板移動、振動制御、円板同士の衝突、配置空間の境界面での衝突、円板に作用する力等を考慮する。また、円板の移動に伴い、配置空間の縮小も行う。
In this way, as a method of arranging a plurality of circles in a predetermined region, for example, known documents (Makoto Arai, Takeshi Miyazawa, Yasunobu Kaji, Masaaki Minagawa, "Problem placement within a rectangle of a large number of discs", There is a method called a vibration control method described in the Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C) (Vol. 64, 627, 1998).
The vibration control method generally uses a “sieving” operation as a calculation model in which a fine adjustment of the position of an object is repeatedly performed by applying vibration when the object is packed in a container.
In the vibration control method, disk movement due to vibration, vibration control, collision between disks, collision at the boundary surface of the arrangement space, force acting on the disk, and the like are considered. In addition, the arrangement space is reduced as the disc moves.
図12の(b)に示すように、電線のパッキング作業を模擬した後の状態では、サブハーネスの断面形状は円形に限らず、パッキング対象の電線が布線された位置、電線の剛性などに応じて、楕円形、多角形など様々な形状となる。従って、現実に即した模擬結果を得ることができる。 As shown in FIG. 12B, in the state after simulating the wire packing operation, the cross-sectional shape of the sub-harness is not limited to a circle, but the position where the wire to be packed is wired, the rigidity of the wire, and the like. According to this, various shapes such as an ellipse and a polygon are formed. Therefore, it is possible to obtain a simulation result that matches the reality.
次に、模擬結果の表示処理の詳細について説明する。
図13は、布線作業の模擬結果の一例を示す図である。尚、図13はカラー画像をグレースケール化したものであり、原図は電線が色分けされている。
Next, details of the simulation result display process will be described.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a simulation result of the wiring work. FIG. 13 is a gray scale image of a color image. In the original drawing, the electric wires are color-coded.
布線シミュレーション装置1の制御部11は、布線作業の模擬結果として、電線の曲線形態を1本ずつ3次元で表現したCG(Computer Graphics)画像を表示部16に表示する。本発明の実施の形態に係る布線シミュレーション装置1は、電線を1本ごとにリアルに表現することができる。また、布線シミュレーション装置1の制御部11は、電線ごとに線長を算出し、表示部16に表示することもできる。 The control unit 11 of the wiring simulation device 1 displays a CG (Computer Graphics) image in which the curve form of the wire is expressed in three dimensions one by one on the display unit 16 as a simulation result of the wiring work. The wiring simulation device 1 according to the embodiment of the present invention can realistically represent each electric wire. In addition, the control unit 11 of the wiring simulation device 1 can calculate the wire length for each electric wire and display it on the display unit 16.
図13を見ると分かるように、例えば、全ての電線が治具間を結ぶ仮想的な直線上に布線されるのではなく、治具間を結ぶ仮想的な直線上から外れて大きく湾曲して布線される電線も存在することが表現されている。 As can be seen from FIG. 13, for example, all the electric wires are not wired on a virtual straight line connecting the jigs, but are greatly bent off the virtual straight line connecting the jigs. It is expressed that there is an electric wire to be wired.
図14は、図13のA−A断面図である。図14を見ると分かるように、同じ治具を通過する場合でも、電線ごとに治具平面内を通過する位置が異なることが表現されている。また、電線の径もそれぞれ異なることが表現されている。このように、布線シミュレーション装置1では、実物において発生するレイアウトのばらつきを表現することができる。 14 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As can be seen from FIG. 14, even when passing through the same jig, it is expressed that the position of passing through the jig plane is different for each electric wire. Moreover, it is expressed that the diameters of the electric wires are also different. As described above, the wiring simulation apparatus 1 can represent variations in layout that occur in the actual product.
図15は、パッキング作業の模擬結果の一例を示す図である。図15はカラー画像をグレースケール化したものであり、原図はサブハーネスが色分けされている。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the simulation result of the packing operation. FIG. 15 is a gray scale image of a color image, and the sub-harness is color-coded in the original drawing.
布線シミュレーション装置1の制御部11は、パッキング作業の模擬結果として、パッキングした後のサブハーネスを3次元で表現したCG(Computer Graphics)画像を表示部16に表示する。本発明の実施の形態に係る布線シミュレーション装置1は、サブハーネスの製品形態をリアルに表現することができる。 The control unit 11 of the wiring simulation device 1 displays on the display unit 16 a CG (Computer Graphics) image representing the sub-harness after packing in three dimensions as a simulation result of the packing operation. The wiring simulation device 1 according to the embodiment of the present invention can realistically represent the product form of the sub-harness.
図13と図15を比較すると分かるように、電線を布線してパッキングする前の状態(布線状態)と、電線をパッキングしてサブハーネスとした状態(製品状態)との違いが表現されている。 As can be seen by comparing FIG. 13 and FIG. 15, the difference between the state before the wire is wired and packed (wire state) and the state where the wire is packed into a sub-harness (product state) is expressed. ing.
図16は、図15のA−A断面図である。図16を見ると分かるように、径や剛性の異なる電線を束ねることによってサブハーネスが構成されていることが表現されている。前述した通り、サブハーネスの断面形状はパッキング作業の模擬結果に基づいて算出されるので、正円に限らず、楕円形、多角形など様々な形状となることを表現することができる。 16 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As can be seen from FIG. 16, it is expressed that the sub-harness is configured by bundling wires having different diameters and rigidity. As described above, since the cross-sectional shape of the sub-harness is calculated based on the simulation result of the packing operation, it can be expressed that the sub-harness is not limited to a perfect circle but can be various shapes such as an ellipse and a polygon.
サブハーネスごとに模擬する従来の技術では、サブハーネスの形状が製品寸法を満たすように模擬を行っていた為、寸法のばらつきを表現できていなかった。従って、実際に製造盤上で電線を1本ずつ布線してパッキングをしたときに、サブハーネスの形状が製品寸法の公差を満たさないという事態が生じていた。
一方、本発明の実施の形態では、電線1本ずつ布線してパッキング作業を模擬しているので、実際に発生する寸法のばらつきを表現できる。従って、製品寸法の公差を満たすまで設計を繰り返すことで、製造時にサブハーネスの形状が製品寸法の公差を満たさないという事態を回避することができる。
In the conventional technology for simulating each sub-harness, since the simulation is performed so that the shape of the sub-harness satisfies the product dimensions, variation in dimensions cannot be expressed. Therefore, when the wires are actually wired and packed one by one on the production board, the situation that the shape of the sub-harness does not satisfy the tolerance of the product dimensions has occurred.
On the other hand, in the embodiment of the present invention, since the packing operation is simulated by laying one electric wire at a time, it is possible to express a variation in dimensions that actually occurs. Therefore, by repeating the design until the tolerance of the product dimension is satisfied, it is possible to avoid a situation in which the shape of the sub-harness does not satisfy the tolerance of the product dimension at the time of manufacturing.
以上では、治具の配置情報、治具の形状情報、電線の物性情報、電線の経路情報を固定し、電線ごとのレイアウトと線長を出力する布線設計について説明した。しかしながら、本発明の実施の形態に係る布線シミュレーション装置1を用いた布線設計は、これに限定されるものではない。 In the above, the wiring design which fixes the arrangement information of a jig | tool, the shape information of a jig | tool, the physical property information of an electric wire, and the routing information of an electric wire, and outputs the layout and wire length for every electric wire was demonstrated. However, the wiring design using the wiring simulation apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is not limited to this.
設計者は、例えば、電線にかかるエネルギーについて所定の許容範囲を入力し、入力された許容範囲内のエネルギーで全ての電線の線長の総和が最小となるように電線の布線作業を模擬するようにしても良い。これによって、製品として機能する範囲で、コストを抑えた布線設計を行うことができる。 The designer, for example, inputs a predetermined allowable range for the energy applied to the electric wire, and simulates the wiring operation of the electric wire so that the total sum of the wire lengths of all the electric wires is minimized with the energy within the input allowable range. You may do it. As a result, it is possible to perform a wiring design with reduced costs within the range of functioning as a product.
以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る布線設計方法等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the wiring design method and the like according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. Understood.
1………布線シミュレーション装置
21………治具
23………治具平面
25………コネクタ
27………電線
31………配置点
33、35………ばね要素
41………製造盤
43………サブハーネス
45………複数の電線の中心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Wiring simulation apparatus 21 ......... Jig 23 ......... Jig plane 25 ......... Connector 27 ......... Electric wire 31 ......... Arrangement point 33, 35 ......... Spring element 41 ......... Manufacturing Panel 43 ......... Sub-harness 45 ......... Center of multiple wires
Claims (8)
前記コンピュータの制御部が、入力された製造盤に埋設される治具の形状情報、治具の配置情報、ワイヤーハーネスを構成する電線の物性情報、及び電線の経路情報を制約条件とする解析モデルにおいて、治具間ごとに定義される接続を滑らかな区間関数で表し、各治具の治具平面内において電線ごとに加わるエネルギーが最小となる点を通る電線の形状関数を求めることで電線の布線作業を模擬する第1の模擬工程と、
前記制御部が、前記第1の模擬工程による模擬結果の出力を制御する出力工程と、を含むことを特徴とする布線設計方法。 A wiring design method in which a computer performs wiring design of a wire harness,
An analysis model in which the control unit of the computer uses the input information on the shape of the jig embedded in the manufacturing board, the arrangement information of the jig, the physical property information of the electric wire constituting the wire harness, and the path information of the electric wire as constraints. in the wire by a connection which is defined between every jig table smooth interval functions to determine the shape function of the wire through the points where the energy applied to each wire in a jig within the plane of the jigs is minimized A first simulation process for simulating the wiring work of
The wiring design method , wherein the control unit includes an output step of controlling an output of a simulation result by the first simulation step .
前記出力工程は、前記制御部が、前記第2の模擬工程における模擬結果の出力を制御することを特徴とする請求項1に記載の布線設計方法。 Based on the simulation result in the first simulation step , the control unit calculates the centers of the plurality of electric wires that are the same packing target in the jig plane of each jig, and goes from the outside of the electric wires toward the center. A second simulation step of simulating the wire packing operation by applying a predetermined pressure;
The wiring design method according to claim 1, wherein in the output step , the control unit controls output of a simulation result in the second simulation step.
前記出力工程は、前記制御部が、電線ごとのレイアウトと線長の表示を制御することを特徴とする請求項1に記載の布線設計方法。 In the first simulation step, the control unit calculates a wire length for each electric wire based on a shape function of the electric wire,
The wiring design method according to claim 1, wherein in the output step, the control unit controls display of a layout and a line length for each electric wire.
製造盤に埋設される治具の形状情報、治具の配置情報、ワイヤーハーネスを構成する電線の物性情報、及び電線の経路情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得した情報を制約条件とする解析モデルにおいて、治具間ごとに定義される接続を滑らかな区間関数で表し、各治具の治具平面内において電線ごとに加わるエネルギーが最小となる点を通る電線の形状関数を求めることで電線の布線作業を模擬する第1の模擬手段と、
前記第1の模擬手段による模擬結果を出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする布線シミュレーション装置。 A wiring simulation device for simulating a manufacturing process of a wire harness,
An acquisition means for acquiring shape information of a jig embedded in the production board, arrangement information of the jig, physical property information of the electric wire constituting the wire harness, and route information of the electric wire,
In the analysis model, a connection is defined between every jig table smooth interval functions, energy applied to each wire in a jig within the plane of the jig minimum to constraint the information acquired by the acquisition means A first simulation means for simulating the wiring work of the electric wire by obtaining the shape function of the electric wire passing through the point,
Output means for outputting a simulation result by the first simulation means;
A wiring simulation device comprising:
A program for causing a computer to function as the wiring simulation device according to claim 7.
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