特許 6781285 ワイヤーハーネス設計装置及び設計方法

(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】6781285

(24)【登録日】2020年10月19日

(45)【発行日】2020年11月4日

(54)【発明の名称】ワイヤーハーネス設計装置及び設計方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/18 20200101AFI20201026BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20201026BHJP

   H01B 13/012 20060101ALI20201026BHJP

【ＦＩ】

   G06F17/50 650Z

   G06F17/50 604H

   G06F17/50 634Z

   H01B13/012 Z

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2019-22203(P2019-22203)

(22)【出願日】2019年2月12日

(62)【分割の表示】特願2015-86489(P2015-86489)の分割

【原出願日】2015年4月21日

(65)【公開番号】特開2019-114274(P2019-114274A)

(43)【公開日】2019年7月11日

【審査請求日】2019年2月12日

【審判番号】不服2019-17202(P2019-17202/J1)

【審判請求日】2019年12月20日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(72)【発明者】

【氏名】川瀬 賢司

【合議体】

【審判長】 清水 正一

【審判官】 樫本 剛

【審判官】 曽我 亮司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１７６６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−７３２２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G06F 17/50

H01B 13/012

B60R 16/02

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体を構成する部品の形状情報及び位置情報を有する３次元情報と、前記部品がワイヤーハーネスに影響を与える環境の情報である環境情報と、前記ワイヤーハーネスを構成する電線の種類及び接続先を含むハーネス情報と、を受け付ける受付手段と、
前記ワイヤーハーネスを除いた部品のうち、前記ワイヤーハーネスとの間の距離に応じて前記ワイヤーハーネスに影響を与える部品の３次元情報を、前記環境情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスの許容値の１０％以内に影響を与える範囲に拡張した拡張３次元情報に変換する第１の変換手段と、
未拡張の３次元情報及び前記拡張３次元情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスを除いた部品の各立体画像を画面に表示する表示手段と、
前記画面に表示された前記各立体画像の間の空間に前記ワイヤーハーネスの立体画像を配線して前記ワイヤーハーネスのルートを決定する決定手段と、
を備えた、ワイヤーハーネス設計装置。

【請求項2】

前記環境情報は、前記部品の温度、振動、又は放射線の情報である、
請求項１に記載のワイヤーハーネス設計装置。

【請求項3】

移動体を構成する部品の形状情報及び位置情報を有する３次元情報と、前記部品がワイヤーハーネスに影響を与える環境の情報である環境情報と、前記ワイヤーハーネスを構成する電線の種類及び接続先を含むハーネス情報と、を受付手段により受付し、
前記ワイヤーハーネスを除いた部品のうち、前記ワイヤーハーネスとの間の距離に応じて前記ワイヤーハーネスに影響を与える部品の３次元情報を、前記環境情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスの許容値の１０％以内に影響を与える範囲に拡張した拡張３次元情報に第１の変換手段により変換し、
未拡張の３次元情報及び前記拡張３次元情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスを除いた部品の各立体画像を画面に表示手段により表示し、
前記画面に表示された前記各立体画像の間の空間に前記ワイヤーハーネスの立体画像を配線して前記ワイヤーハーネスのルートを決定手段により決定する、
ワイヤーハーネス設計方法。

【請求項4】

前記環境情報は、前記部品の温度、振動、又は放射線の情報である、
請求項３に記載のワイヤーハーネス設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワイヤーハーネス設計装置及び設計方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ワイヤーハーネスの設計を容易にするため、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）データを利用した設計支援装置及び設計支援方法、及びプログラムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この設計支援方法は、部品のＣＡＤデータを用意し、ハーネスの物理特性を用意し、視点および視線方向の初期設定を用意し、部品のＣＡＤデータと初期設定とに応じて、視点から見た仮想的な３次元画像を表示し、視点および視線方向の移動命令に応じてハーネスを配線し、部品のＣＡＤデータと移動命令によって変更された視点および視線方向に応じて、変更された視点から見た仮想的な３次元画像を表示装置に表示するものであり、配線終了点を用意し、視点が配線終了点に到達した場合に、ハーネスの物理特性を参照して実際に配線することが可能か否かを判別するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２７２３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、従来の設計支援方法は、部品が制御盤のように発熱するものであった場合、それを考慮せずに物理的に配線可能か否かを判別するものであるため、制御盤に近づけてワイヤーハーネスを配線した場合、ワイヤーハーネスの寿命に影響を与えるおそれがある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、部品がワイヤーハーネスに与える影響を考慮したワイヤーハーネスの設計が可能なワイヤーハーネス設計装置及び設計方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するため、移動体を構成する部品の形状情報及び位置情報を有する３次元情報と、前記部品が前記ワイヤーハーネスに影響を与える環境の情報である環境情報と、前記ワイヤーハーネスを構成する電線の種類及び接続先を含むハーネス情報と、を受け付ける受付手段と、前記受付手段により受け付けた、前記３次元情報、前記環境情報、前記電線の種類、及び前記接続先を含む情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスのルートを決定する決定手段と、を備えた、ワイヤーハーネス設計装置を提供する。

【0008】

また、本発明は、上記課題を解決するため、移動体を構成する部品の形状情報及び位置情報を有する３次元情報と、前記部品が前記ワイヤーハーネスに影響を与える環境の情報である環境情報と、前記ワイヤーハーネスを構成する電線の種類及び接続先を含むハーネス情報と、を受付手段により受付し、前記受付手段により受け付けた、前記３次元情報、前記環境情報、前記電線の種類、及び前記接続先を含む情報に基づいて、前記ワイヤーハーネスのルートを決定手段により決定する、ワイヤーハーネス設計方法を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、部品がワイヤーハーネスに与える影響を考慮したワイヤーハーネスの設計が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤーハーネス設計装置の概略の構成例を示すブロック図である。

【図2】図２は、拡張前の３次元ＣＡＤデータに基づく立体画像と拡張３次元ＣＡＤデータに基づく立体画像の一例を示す斜視図である。

【図3】図３は、表示部の画面に表示された車両立体画像の一例を示す斜視図である。

【図4】図４は、ハーネスボード図の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその重複した説明を省略する。

【0012】

図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤーハーネス設計装置の概略の構成例を示すブロック図である。

【0013】

このワイヤーハーネス設計装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって構成され、ワイヤーハーネス設計装置１の各部を制御する制御部２と、各種の情報を記憶する記憶部３と、キーボード、マウス、ディスクドライブ等で実現される入力部４と、液晶ディスプレイ等で実現される表示部５と、プリンタ等の外部装置と通信を行う通信部６とを備える。

【0014】

記憶部３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等から構成され、ＣＰＵのプログラム３０、３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２、部品情報３３、拡張３次元ＣＡＤデータ３４、ルート情報３５、ハーネスボード図３６等を記憶する。

【0015】

ここで、３次元ＣＡＤデータ３１は、部品の形状情報及び位置情報を有する３次元情報の一例であり、移動体を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の形状情報及び位置情報をコンピュータで読み込み可能にデータ化したものをいう。「移動体」は、本実施の形態では鉄道車両であるが、自動車、バス等の陸上車両や航空機等の他の移動体でもよい。また、「部品」には、鉄道車両の外装、フレーム、台車、車輪、座席等の構造体や、制御盤、空調機器、照明器具等の電気機器等が含まれる。「ワイヤーハーネス」とは、複数の電線を束にし、各電線の両端部にプリント基板や機器に接続するためのコネクタ又は端子を有するものをいう。ハーネス情報３２は、ワイヤーハーネスを構成する電線の型式、直径、接続先、コネクタの型式等を含む。なお、電線の型式は、電線の種類の一例である。

【0016】

部品情報３３には、部品がワイヤーハーネスに影響を与える環境情報、及びワイヤーハーネスに影響を与えない部品の仮想のサイズ情報が含まれる。「環境情報」は、当該部品がワイヤーハーネスの寿命等の性能に影響を与える温度、振動、放射線等の環境の情報をいう。この環境は、ワイヤーハーネスが当該部品から離れるに従ってワイヤーハーネスの性能に与える影響が小さくなり、ある距離離れると、ある性能を向上させた特別仕様以外の標準のワイヤーハーネスに対して影響が無くなる。例えば、部品が制御盤の場合、温度がワイヤーハーネスの性能に影響を与える環境になる。「サイズ情報」は、ワイヤーハーネスに影響を与えない大きさあるいは範囲の情報である。

【0017】

ルート情報３５は、ワイヤーハーネスのルート上の複数の点を３次元座標で表したものである。

【0018】

ハーネスボード図３６は、ワイヤーハーネスを構成する電線の布線位置を実際の寸法で直線化した布線指示線で表したものである。なお、ハーネスボード図３６には、布線指示線の他に、ワイヤーハーネスを構成する電線の型式、電線長、コネクタの型式等が各布線指示線３６ａに対応して記載されていてもよい。

【0019】

制御部２のＣＰＵは、プログラム３０に従って動作することにより、受付手段２０、第１の変換手段２１、表示手段２２、決定手段２３、第２の変換手段２４等として機能する。なお、制御部２の各手段２０〜２４は、全部又は一部がＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエアによって実現されてもよい。

【0020】

受付手段２０は、車両を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２及び部品情報３３を受け付ける。受付手段２０は、受け付けた３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２、部品情報３３を記憶部３に記憶する。

【0021】

第１の変換手段２１は、ワイヤーハーネスを除いた部品のうち、ワイヤーハーネスとの間の距離に応じてワイヤーハーネスに影響を与える部品の３次元ＣＡＤデータを所定の範囲、例えば、ワイヤーハーネスとの間の距離に依らずワイヤーハーネスに影響を与えない範囲に拡張した拡張３次元ＣＡＤデータに変換する。なお、拡張３次元ＣＡＤデータは、ワイヤーハーネスに僅か（例えば、許容値の１０％以内）に影響を与える範囲に拡張したものでもよい。

【0022】

表示手段２２は、未拡張の３次元ＣＡＤデータ及び拡張３次元ＣＡＤデータに基づいて、ワイヤーハーネスを除いた部品の立体画像を表示部５の画面に表示する。

【0023】

決定手段２３は、表示部５の画面に表示された立体画像の間の空間にワイヤーハーネスの立体画像を配線してワイヤーハーネスを構成する電線のルートを決定し、それをルート情報３５として記憶部３に記憶する。なお、ワイヤーハーネスのルートを決定する際のワイヤーハーネスの立体画像として、電線の中心軸を表す中心線を用いてもよい。

【0024】

第２の変換手段２４は、決定手段２３によってルートが決定された３次元のワイヤーハーネスの立体画像を２次元状に展開したハーネスボード図３６に変換する。

【0025】

（実施の形態の動作）
次に、本実施の形態の動作の一例を説明する。

【0026】

（１）３次元ＣＡＤデータの受付
受付手段２０は、例えば入力部４のディスクドライブから、鉄道車両を構成する部品のうち、ワイヤーハーネスを除いた部品の３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２及び部品情報３３を受け付けし、３次元ＣＡＤデータ３１、ハーネス情報３２及び部品情報３３を記憶部３に記憶する。

【0027】

（２）拡張３次元ＣＡＤデータの生成
第１の変換手段２１は、記憶部３に記憶された部品情報３３の環境情報に基づいて、ワイヤーハーネスを除いた部品から、ワイヤーハーネスとの間の距離に応じてワイヤーハーネスに影響を与える部品を抽出する。次に、第１の変換手段２１は、記憶部３に記憶された部品情報３３のサイズ情報に基づいて、抽出した部品の３次元ＣＡＤデータをサイズ情報に対応した大きさの拡張３次元ＣＡＤデータに拡張し、その拡張３次元ＣＡＤデータ３４を記憶部３に記憶する。

【0028】

図２は、拡張前の３次元ＣＡＤデータに基づく立体画像１０と拡張３次元ＣＡＤデータに基づく立体画像１１の一例を示す斜視図である。例えば、拡張前の３次元ＣＡＤデータが制御盤であった場合、制御盤は発熱し、周囲に温度という環境を与える。この場合、標準のワイヤーハーネスを制御盤の近くに通すと、熱の影響でワイヤーハーネスの寿命が短くなるおそれがある。このような場合は、拡張前の立体画像１０を立体画像１１のように拡張させることにより、その拡張した立体画像１１の外側を経由するようにワイヤーハーネスの立体画像１２を配線することによりワイヤーハーネスの寿命が短くなるというおそれを回避することができる。

【0029】

（３）ワイヤーハーネスのルートの決定
表示手段２２は、未拡張の３次元ＣＡＤデータ及び拡張３次元ＣＡＤデータに基づいて、ワイヤーハーネスを除いた部品の立体画像を表示部５の画面に表示する。

【0030】

図３は、表示部５の画面に表示された車両立体画像の一例を示す斜視図である。車両立体画像１００には、鉄道車両の外装１１１、内部フレーム１１２、台車１１３、車輪１１４、座席１１５等の構造体や、制御盤１２１、空調機器１２２、照明器具１２３等の電気機器等の各立体画像が含まれる。

【0031】

決定手段２３は、表示部５の画面に表示された立体画像の間の空間にワイヤーハーネスの立体画像を配線してワイヤーハーネスのルートを決定する。具体的には、決定手段２３は、入力部４のマウス等の操作に基づいて、ワイヤーハーネスを構成する電線の複数の経由点の３次元座標を確定してルートを決定する。決定手段２３は、ワイヤーハーネスごとに電線の経由点の３次元座標をルート情報３５として記憶部３に記憶する。

【0032】

（４）ハーネスボード図の作成
第２の変換手段２４は、記憶部３に記憶されているハーネス情報３２及びルート情報３５に基づいて、決定手段２３によってルートが決定されたワイヤーハーネスを、布線指示線として２次元状に展開したハーネスボード図３６に変換し、そのハーネスボード図３６を記憶部３に記憶する。

【0033】

図４は、ハーネスボード図３６の一例を示す図である。ハーネスボード図３６には、ワイヤーハーネスを構成する電線の布線位置を実際の寸法で直線化した布線指示線３６ａが示されている。

【0034】

制御部２は、入力部４のキーボード等の操作に基づいて、記憶部３に記憶されているハーネスボード図３６を通信部６を介してプリンタにより用紙に印刷する。印刷されたハーネスボード図３６は、木製のハーネスボードに貼り付けられ、ワイヤーハーネスの製作に供される。

【0035】

（実施の形態の作用、効果）
本実施の形態によれば、以下の作用、効果を奏する。
（ａ）ワイヤーハーネスに影響を与える部品の３次元ＣＡＤデータをワイヤーハーネスとの間の距離に依らずワイヤーハーネスに影響を与えない範囲に拡張した拡張３次元ＣＡＤデータに変換し、その拡張３次元ＣＡＤデータに基づく立体画像を画面に表示し、その立体画像を避けるようにワイヤーハーネスの立体画像を配線することで、部品がワイヤーハーネスに与える影響を考慮したワイヤーハーネスの設計が可能になる。
（ｂ）新型車両のように現物が存在しない場合でも、画面上でワイヤーハーネスの配線シミュレーションを行えるので、ワイヤーハーネスの設計が可能になる。
（ｃ）自動車と比べて鉄道車両は、多くが床下配線のため、実車合わせによる加工作業が多いが、本実施の形態によれば、実車合わせによる加工作業を少なくすることができ、ワイヤーハーネスの設計が極めて容易になる。

【0036】

［他の変形例］
なお、本発明の実施の形態は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々な実施の形態が可能である。

【0037】

また、本発明の実施の形態の構成要素の一部を本発明の要旨を逸脱しない範囲内において省いてもよい。

【0038】

また、本発明の要旨を変更しない範囲内で、上記実施の形態の組立工程において、工程の追加、削除、変更、入替え等が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、鉄道車両用ハーネス、自動車用ハーネス、航空機用ハーネス、医療用ハーネス、機器内ハーネス等に適用可能である。

【符号の説明】

【0040】

１…ワイヤーハーネス設計装置、２…制御部、３…記憶部、４…入力部、５…表示部、６…通信部、１０…拡張前の立体画像、１１…拡張後の立体画像、１２…ワイヤーハーネスの立体画像、２０…受付手段、２１…第１の変換手段、２２…表示手段、２３…決定手段、２４…第２の変換手段、３０…プログラム、３１…３次元ＣＡＤデータ、３２…ハーネス情報、３３…部品情報、３４…拡張３次元ＣＡＤデータ、３５…ルート情報、３６…ハーネスボード図、３６ａ…布線指示線、１００…車両立体画像、１１１…外装、１１２…内部フレーム、１１３…台車、１１４…車輪、１１５…座席、１２１…制御盤、１２２…空調機器、１２３…照明器具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】