特許 6127452 線材束の束ね径計算方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6127452

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】線材束の束ね径計算方法および装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 21/10 20060101AFI20170508BHJP

【ＦＩ】

   G01B21/10

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-243642(P2012-243642)

(22)【出願日】2012年11月5日

(65)【公開番号】特開2014-92480(P2014-92480A)

(43)【公開日】2014年5月19日

【審査請求日】2015年10月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100068021

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 信雄

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 福也

(72)【発明者】

【氏名】井上 善雅

【審査官】 深田 高義

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１７３７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３８１１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ ２１／００−２１／３２

Ｇ０６Ｆ １７／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数本の線材を束ねた線材束の束ね径を求める線材束の束ね径計算方法であって、
前記複数本の線材の断面形状を模した複数の円をランダムに配置し、当該複数の円を集束させたときの外接円の径から束ね径を求めることを繰り返し、束ね径の確率密度分布を求める束ね径計算方法であり、
束ね円内に前記複数の円をランダムに配置した後、
前記束ね円の径を単位長さ小さくし、前記束ね円を含む全ての円について干渉判定を行い、干渉している円を干渉が無くなる方向に移動させることを繰り返し、干渉判定にて干渉があると判定した回数が予め設定した規定回数に達したときの前記束ね円の径から、前記外接円の径を求め、束ね径を求める
ことを特徴とする線材束の束ね径計算方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数本の線材を束ねた線材束の束ね径を求める線材束の束ね径計算方法および装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

車両や産業用ロボット等において、電線やチューブなどの線材を束ねて配策することがある。このような場合、その配策設計等のために、線材を束ねたときの束ね径を求める必要がある。なお、束ね径とは、複数本の線材を束ねたときに、断面視で、束ねた複数本の線材に外接する仮想的な外接円の直径をいう。

【0003】

従来の線材の束ね径計算方法として、特許文献１がある。

【0004】

特許文献１では、径の異なる線材の束ね径を求める際に、断面積が等しくなる同径の線材のみを束ねたときの束ね径を、構成線材の径ごとに求め、求めた構成線材の径ごとの束ね径を、各径の構成線材の断面積比で加重平均し、さらにその加重平均した値に整列補正係数を乗じることで、束ね径を求める方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−１８０７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述の特許文献１では、換言すれば、異径円充填問題を構成円それぞれの径において同断面積となる構成円数の同径円充填問題として置き換え、その加重平均の結果を正規充填ができない異径円充填問題の解としていることになる。しかしながら、なぜこのようなことが成り立つのか根拠が明確でなく、論理の飛躍がある。

【0007】

また、特許文献１では、実験により求められる整列補正係数という恣意的な補正係数を乗じており、線材の本数や径などの条件が大きく異なる場合に、正確な束ね径が求められるか不明である。

【0008】

さらにまた、特に径の異なる多数の線材を束ねる場合に、線材を常に同じ配列で束ねることは困難であり、実際の束ね径はある確率分布をもつ。しかしながら、特許文献１では、このような確率分布（つまり、束ね径の確率密度分布）を求めることはできない。

【0009】

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、線材束の束ね径の確率密度分布を精度良く求めることが可能な線材束の束ね径計算方法および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】

【0010】

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、複数本の線材を束ねた線材束の束ね径を求める線材束の束ね径計算方法であって、前記複数本の線材の断面形状を模した複数の円をランダムに配置し、当該複数の円を集束させたときの外接円の径から束ね径を求めることを繰り返し、束ね径の確率密度分布を求める線材束の束ね径計算方法である。

【0011】

前記線材束を構成する前記複数本の線材として、径が異なるものを用いていてもよい。

【0012】

束ね円内に前記複数の円をランダムに配置した後、前記束ね円の径を単位長さ小さくし、前記束ね円を含む全ての円について干渉判定を行い、干渉している円を干渉が無くなる方向に移動させることを繰り返し、干渉判定にて干渉があると判定した回数が予め設定した規定回数に達したときの前記束ね円の径から、前記外接円の径を求め、束ね径を求めてもよい。

【0013】

また、本発明は、複数本の線材を束ねた線材束の束ね径を求める線材束の束ね径計算装置であって、前記複数本の線材の断面形状を模した複数の円をランダムに配置し、当該複数の円を集束させたときの当該複数の円の外接円の径から束ね径を求める束ね径シミュレート部と、該束ね径シミュレート部により束ね径を求めることを繰り返し、束ね径の確率密度分布を求める束ね径確率密度分布演算部と、を備えた線材束の束ね径計算装置である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、線材束の束ね径の確率密度分布を精度良く求めることが可能な線材束の束ね径計算方法および装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施の形態に係る線材束の束ね径計算方法のフロー図である。

【図2】図１の線材束の束ね径計算方法を説明する図であり、束ね円と円の配置を説明する図である。

【図3】図１の線材束の束ね径計算方法を説明する図であり、（ａ）は束ね円と円が干渉したとき、（ｂ）は円同士が干渉したときに両円を移動させる方向を説明する図である。

【図4】本発明の一実施の形態に係る線材束の束ね径計算装置の概略構成図である。

【図5】本発明の線材束の束ね径計算方法により求めた線材束の最小径と、従来技術により求めた線材束の束ね径とを比較したグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

【0017】

本実施の形態に係る線材束の束ね径計算方法は、径の異なる複数本の線材を束ねた線材束の束ね径を求める方法である。ここで、束ね径とは、複数本の線材を束ねたときに、断面視で、束ねた複数本の線材に外接する仮想的な外接円の直径をいう。また、本明細書において径という語句は直径を表している。

【0018】

図１は、本実施の形態に係る線材束の束ね径計算方法のフロー図である。

【0019】

図１に示すように、本実施の形態に係る線材束の束ね径計算方法では、まず、干渉回数ｍと繰り返し数ｎに初期値０を代入した後（ステップＳ１）、束ね円を定義し（ステップＳ２）、束ね円内に、線材束を構成する複数本の線材の断面形状を模した複数の円をランダムに配置する（ステップＳ３）。

【0020】

図２に示すように、束ね円２１は、線材の断面形状を模した円２２を有限回の操作でランダムに配置できる程度の径に予め設定される。円２２は、対応する線材の径と同じ径に設定される。本実施の形態では、線材束を構成する複数本の線材として、径が異なるものを用いる場合を説明する。この場合、異なる径の円２２が束ね円２１内にランダムに配置されることになる。

【0021】

その後、束ね円２１の径を単位長さ（例えば１ｍｍ）小さくする（ステップＳ４）。ここでいう「単位長さ」は、要求される精度に応じて任意に設定可能である。「単位長さ」を小さくするほど、束ね径を精度良く求めることができるが、演算にかかる時間は長くなる。

【0022】

ステップＳ４で束ね円２１の径を単位長さ小さくした後、束ね円２１と円２２、および円２２同士の距離を算出し（ステップＳ５）、算出した距離が０以下であるかを判定する（ステップＳ６）。つまり、束ね円２１を含む全ての円２１，２２について干渉判定（接触判定）を行う。

【0023】

ステップＳ６でＮＯと判定された場合、すなわち円２１，２２の干渉が存在しない場合は、ステップＳ４に戻る。ステップＳ６でＹＥＳと判定された場合、すなわち円２１，２２の干渉が存在する場合は、ステップＳ７に進み、干渉している円２１，２２を干渉が無くなる方向に移動させる。本実施の形態では、干渉している２つの円２１，２２の両方の中心を通る直線に沿った方向に円２１，２２を移動させるようにした。

【0024】

より具体的には、例えば、図３（ａ）に示すように、束ね円２１と円２２が干渉した場合には、円２１，２２の両方を通る直線Ａに沿って、円２２を束ね円２１の内側に、束ね円２１をその逆方向に移動させる。つまり、束ね円２１と円２２が干渉した場合には、両円２１，２２の中心同士が近づく方向に円２１，２２を移動させる。両円２１，２２を移動させる距離は、適宜設定可能であるが、例えば、ステップＳ４における単位長さの１／４の長さに設定することができる。両円２１，２２を移動させる距離をステップＳ４における単位長さの１／４の長さとした場合、束ね円２１と円２２間の距離は、束ね円２１の径を単位長さ小さくする前と同じ距離に戻り、かつ、束ね円２１の内側に円２２が移動した状態になる。

【0025】

他方、円２２同士が干渉した場合には、図３（ｂ）に示すように、両円２２，２２の両方の中心を通る直線Ｂに沿って、両円２２，２２の中心同士が遠ざかる方向に円２２，２２を移動させる。両円２２，２２を移動させる距離は、適宜設定可能であるが、例えば、束ね円２１と円２２が干渉した場合と同様に、ステップＳ４における単位長さの１／４の長さに設定することができる。

【0026】

その後、ステップＳ８にて、干渉回数ｍが規定回数以上であるか判定する。ステップＳ８でＮＯと判定された場合、ステップＳ９で干渉回数ｍをインクリメントした後、ステップＳ５に戻る。

【0027】

つまり、円２１，２２の干渉がなくなるまでステップＳ５〜Ｓ８を繰り返し、全ての円２１，２２で干渉がなくなったら束ね円２１の径を小さくする（ステップＳ６からステップＳ４に戻る）、ということを、干渉回数ｍが規定回数に達するまで繰り返す。その結果、束ね円２１の径は徐々に小さくなり、円２２が徐々に集束されていくことになる。

【0028】

干渉回数ｍは、ステップＳ６でＹＥＳと判定された回数、すなわち、干渉があると判定した回数（円２１，２２を移動させた回数）であり、本実施の形態では、この干渉回数ｍが予め設定した規定回数に達したときに、束ね円２１が円２２と干渉しない最小の径となり、円２２が集束したと判定する。ステップＳ８における規定回数は、ステップＳ４における単位長さを考慮し、円２２が十分に収束できる程度の回数に適宜設定すればよい。干渉回数ｍが規定回数に達すると、ステップＳ８にてＹＥＳと判定され、ステップＳ１０に進む。このとき、束ね円２１は集束した円２２の外接円となっており、この束ね円２１の径が線材を束ねた線材束の外接円の径、すなわち束ね径となる。

【0029】

ステップＳ１０では、ステップＳ８でＹＥＳと判定された時点の束ね円２１の径を束ね径として保存（記憶）し、ステップＳ１１に進む。

【0030】

ステップＳ１１では、繰り返し数ｎが規定回数以上かを判定する。ステップＳ１１でＮＯと判定された場合、ステップＳ１２にて繰り返し数ｎをインクリメントし干渉回数ｍを０に初期化した後、ステップＳ３に戻り、再度束ね径の演算を開始する。つまり、複数本の線材の断面形状を模した複数の円２２をランダムに配置し、当該複数の円２２を集束させたときの外接円（束ね円２１）の径から束ね径を求めることを、繰り返し数ｎが規定回数に達するまで繰り返す。

【0031】

ステップＳ１１における規定回数は、束ね径を何回演算するかを意味し、束ね径の標本数となるので、標本数が統計的に有意な数となるように、適宜設定するとよい。繰り返し数ｎが規定回数に達すると、ステップＳ１１にてＹＥＳと判定され、ステップＳ１３に進む。

【0032】

ステップＳ１３では、ステップＳ１０で記憶した束ね径のデータを用いて束ね径の確率密度分布を求め、計算結果を確率密度分布としてモニタなどの表示器に表示する。その後、処理を終了する。

【0033】

次に、本実施の形態に係る線材束の束ね径計算方法を実施する線材束の束ね径計算装置について説明する。

【0034】

図４に示すように、線材束の束ね径計算装置４１は、複数本の線材の断面形状を模した複数の円２２をランダムに配置し、当該複数の円２２を集束させたときの外接円の径から束ね径を求める束ね径シミュレート部４２と、束ね径シミュレート部４２により束ね径を求めることを繰り返し、束ね径の確率密度分布を求める束ね径確率密度分布演算部４３と、モニタなどの表示器４９と、を備えている。束ね径シミュレート部４２や束ね径確率密度分布演算部４３は、パーソナルコンピュータ等の演算装置に搭載され、ＣＰＵ、ソフトウェア、インターフェイス、メモリ等を適宜組み合わせて実現される。

【0035】

束ね径シミュレート部４２は、線材束を構成する線材の本数や各線材の径を入力する入力部４４と、束ね円２１内に各線材の断面形状を模した複数の円２２をランダムに配置した後、束ね円２１の径を単位長さ小さくし、束ね円２１を含む全ての円２１，２２について干渉判定を行い、干渉している円２１，２２を干渉が無くなる方向に移動させることを繰り返し、干渉判定にて干渉があると判定した回数が予め設定した規定回数に達したときの束ね円２１の径から束ね径を求める（つまり上述のステップＳ２〜Ｓ１０を実行する）束ね径演算部４５と、束ね径演算部４５で求めた束ね径を記憶する記憶部４６と、を備えている。

【0036】

束ね径確率密度分布演算部４３は、束ね径シミュレート部４２の束ね径演算部４５を制御して、予め設定された繰り返し数ｎの規定回数束ね径の演算を行わせると共に、記憶部４６に記憶された束ね径の演算結果から、束ね径の確率密度分布を演算する確率密度分布演算部４７と、確率密度分布演算部４７で演算した束ね径の確率密度分布を表示器４９に出力する出力部４８と、を備えている。

【0037】

なお、ここでは干渉回数ｍの規定回数や繰り返し数ｎの規定回数として、予め設定した値を用いているが、例えば、両規定回数として入力値を用いるよう構成することも勿論可能である。

【0038】

以上説明したように、本実施の形態に係る線材束の束ね径計算方法では、複数本の線材の断面形状を模した複数の円２２をランダムに配置し、当該複数の円２２を集束させたときの外接円の径から束ね径を求めることを繰り返し、束ね径の確率密度分布を求めている。

【0039】

実際に線材を束ねる操作を模擬したシミュレーションを統計的に有意な標本数となるまで繰り返すことにより、近似的な確率密度分布を得ることができる。つまり、本発明によれば、線材束の束ね径の確率密度分布を精度良く求めることが可能になる。

【0040】

また、束ね径の確率密度分布を得ることで、線材束の最小径、最大径を予測することが可能になり、線材束の配策設計において有益なデータを得ることが可能になる。

【0041】

ここで、本発明により実際に求めた線材束の最小径と、従来技術（特許文献１の技術）により求めた束ね径を比較した結果を図５に示す。なお、図５における横軸は物理量ではなく、束ねる線材の本数や径などが異なるケースを並べて表示している。

【0042】

図５に示すように、従来技術により求めた束ね径は、本発明により求めた線材束の最小径よりもさらに小さい値となっている。本発明では実際に線材を束ねる操作を模擬しており信頼性が高いといえるが、従来技術により求めた束ね径は本発明で求めた最小径よりもさらに小さい値となっており、無視できない誤差が存在していると言える。線材束の配策設計時に実際よりも小さい径で設計を行ってしまうと、実際に配策を行う際に配策できない場合も考えられることから、本発明では、従来と比較してより安全側の配策設計が可能になっているといえる。

【0043】

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0044】

２１ 束ね円
２２ 円

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】