计算线状结构中扭转角的方法以及用于该方法的装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够正确地计算线束中的扭转角的方法，以及用于该方法的装置和程序。在本发明专利技术中，利用有限元法在参照线状结构物理特性的同时计算通过变形基准形状模型并将该变形的基准形状模型叠加在变形形状模型所获得的形状。而且，根据该叠加，该基准形状模型的基准轴线也旋转。由在该叠加结束时候的所述基准轴线与该变形形状模型的线夹轴线和／或虚拟线夹轴线所形成的角度被计算为扭转角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用计算机来计算当线状结构变形到预定形状时所产生的线件和/或线夹(clamp)的扭转角的方法，该线状结构包括主线件；从该主线件分支出的子线件；和/或连接到该主线件的线夹，本专利技术还涉及用于该方法的装置和用于该方法的程序。
技术介绍
近来，各种电气元件安装在车辆等装备上。这种电气元件用称之为线束(wire harness)的线状结构连接，在该线束中多根电线或通信线用诸如绝缘扣的捆扎件或诸如绝缘带的保护件来捆扎。设计这种线束使得可将其设置在预定的三维空间，并且当制造时是在夹具板上二维地展开。图1(A)和1(B)分别示出在设计和制造过程中线束的形状。如图1(A)所示，通常把线束设计成具有从干线1a沿不同方向分支出的多根支线1b1到1b4，线夹2a到2g等连接到这些线的端部或中间点(可以使用索环或连接到端部的连接器代替线夹)，并且线束设置在诸如车门或地板的预定的三维空间中。但是，如上所述的在三维空间的假定下设计的线束要在如图1(B)所示的二维夹具板上展开时来制造。因此，在展开状态，沿不同方向分支的支线1b1到1b4和线夹2a到2g相对于干线1a要产生扭转。这将参考图2进行描述。图2(A)和2(B)是示出示出本专利技术适用的线束中的扭转角的视图。例如，如2(A)所示，在三维空间的假定下设计的线束的干线1a在直线伸长而不被扭转的状态下，当从前侧看时，支线1b1和1b2沿着具有θ角的不同方向分支，如图2(B)所示。类似地，在附图中没有示出的两个线夹(主要连接到该干线的中部)有时也如图2(B)所示沿着具有θ角的不同方向分支。但是在线夹的情况下，θ角是由把两个线夹的扭转作用点p1、p2与该干线的中心线连接的直线V1、V2、即两线夹的旋转轴线形成的角度，如图2(A)和2(B)所示。而且，支线和线夹也可以按相同的方式形成θ角。在制造线束的过程中，构成该线束的所有的干线、支线和线夹在基本是二维平面的夹具板上展开。在制造线束的过程中，当干线1a和支线1b1沿着该夹具板延伸被设置为基准时，支线1b2扭转对应于θ角的角度。在本说明书中，这样的θ角称之为扭转角。通常，干线比支线粗，可选地，干线和支线可同样粗，或者具有相反的粗细关系。例如，干线和支线可以另外分别叫做主线件和子线件(支线件)。在本说明书中，线夹是指用于线束的支撑件，例如连接器或夹子。与本申请的专利技术相关的现有技术文献是[非专利文献1]“矩阵有限元方法”，B.Nath，Braun Book Publication Co.，Ltd.，1978年8月10日，p.7-15。
技术实现思路
为了精确地设计夹具板并高效地制造线束，在设计夹具板和制造线束之前，正确地得到扭转角是非常重要的。但是，线束是通过捆扎多个线构成的，因此具有特有的材料和形状特性，或特有的物理特性。通常认为很难正确地获得这种线束的扭转角。因此，目前还没有建立用于适当地获得线束扭转角的有效方法，并且一直需要获得这种技术。考虑到上述现有状况，本专利技术的目的是提供计算扭转角的方法，其能够容易并正确地计算线束中的扭转角，并在精确地设计夹具板和高效地制造线束中也是有效的，本专利技术的目的还在于提供用于这种方法的装置和用于这种方法的程序。为了实现本专利技术的目的，提出了权利要求1中所述的计算扭转角的方法，该方法是计算线状结构中的扭转角的方法，其中，子线束和/或线夹的扭转角用计算机计算，当该线状结构从预定的基准形状变形到不同于该基准形状的变形形状时产生扭转角，该线状结构包括主线束；从该主线束分支出的子线束；和/或连接到该主线束的线夹，其中该方法包括产生变形形状模型的变形形状模型产生步骤，其中该线状结构的主线束被表示为多个杆状(beam)元件的连接件，以便对应于变形形状，并且对应于该线夹的旋转轴的线夹轴线和/或对应于子线束的分支方向的虚拟的线夹轴线加到该主线束的每个线夹连接节点和/或子线束分支节点；产生基准形状模型的基准形状模型产生步骤，其中该线状结构的主线束被表示成多个杆状元件的连接件，以便对应于基准形状，并且预定的基准轴线加到该主线束的线夹连接节点和/或子线束分支节点；叠加计算步骤，在参考该线状结构的形状和材料特性的同时，变形基准形状模型并将变形的基准形状模型叠加到该变形形状模型上，并利用有限元法计算由此得到的形状；以及扭转角计算步骤，在叠加计算步骤之后，计算基准轴线和该线夹轴线和/或该虚拟线夹轴线形成的角度作为扭转角的。为了实现本专利技术的目的，提出了权利要求2所述的计算扭转角的方法，该方法是计算权利要求1提出的扭转角的方法，为了计算该虚拟的线夹轴线，该方法还包括产生切平面的切平面产生步骤，该切平面包含相对于该子线束的切线矢量和相对于该主线束的切线矢量，这些切线矢量起始于该子线束分支节点处；和将矢量计算为虚拟线夹轴线的虚拟线夹轴线计算步骤，该矢量起始于切平面中的子线束分支节点并垂直相对于该主线束的切线矢量。为了实现本专利技术的目的，提出了权利要求3所述的计算扭转角的方法，该方法是计算权利要求2提出的扭转角的方法，该方法还包括在返回对应于该扭转角的度数的同时，与基准形状模型一起显示线夹轴线和/或该虚拟线夹轴线的显示步骤。为了实现本专利技术的目的，提出了权利要求4所述的计算扭转角的方法，该方法是计算权利要求1至3中任何一项提出的扭转角的方法，该基准形状对应于该线状结构在夹具板上展开时所获得的形状，而该变形形状对应于当该线状结构连接到预定部分时所获得的形状。为了实现本专利技术的目的，提出了权利要求5所述的计算扭转角的方法，该方法是计算线状结构中的扭转角的方法，其中子线束的扭转角用计算机进行计算，该扭转角是当线状结构变形到预定形状时产生的，该线状结构设计成以便设置在预定的部分，并包括主线束，和从该主线束分支的子线束，其中该方法包括在假定该线状结构是弹性体，其中多个杆状元件连接在一起的同时，产生该线状结构的有限元模型的有限元模型产生步骤；使该线状结构变形到基准形状的变形步骤，其中通过将该线状结构的形状和材料特性以及约束条件应用于有限元模型，在基准形状中该主线束存在于预定平面中；以及计算该子线束相对于该平面形成的角度来作为扭转角的扭转角计算步骤。为了实现本专利技术的目的，提出了权利要求6中所述所计算扭转角的方法，该方法是计算权利要求5中提出的扭转角的方法，其中设置对应于基准形状的约束条件以便主线束线性地伸长而不被扭转。为了实现本专利技术的目的，在权利要求7提出的计算扭转角的方法是计算权利要求5或6中提出的扭转角的方法，其中该平面是基准平面，用于制造该线状结构的夹具板假定在其中。为了实现本专利技术的目的而实施的权利要求8中提出的计算扭转角的方法是计算权利要求7中提出的扭转角的方法，其中在构成该线状结构的所有线束中，该主线束具有最大的直径。为了实现本专利技术目的而实施的权利要求9中提出的计算扭转角的方法是计算权利要求8中提出的扭转角的方法，其中设置约束条件还使得在子线束中粗细仅次于该主线束的线束存在于基准平面。为了实现本专利技术目的而实施的权利要求10中提出的计算扭转角的方法是计算权利要求5中提出的扭转角的方法，其中该线状结构包括连接到该主线束的线夹，该线夹能够产生扭转，并且由该线夹的旋转轴线相对于该平面形成的角度被计算为扭转角。为了实现本专利技术目的而实施的权利要求11中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算线状结构中的扭转角的方法，其中，用计算机来计算子线束和／或线夹的扭转角，当该线状结构从预定的基准形状变形到不同于该基准形状的变形形状时产生该扭转角，该线状结构包括主线束、从该主线束分支出的子线束和／或连接到该主线束的线夹，该方法包括：变形形状模型产生步骤，用于产生变形形状模型，其中，该线状结构的主线束被表示为多个杆状元件的连接件，以便对应于该变形形状，并且把对应于该线夹旋转轴线的线夹轴线和／或对应于该子线束分支方向的虚拟线夹轴线添加到该主线束的每个线夹连接节点 和／或子线束分支节点；基准形状模型产生步骤，用于产生基准形状模型，其中，该线状结构的主线束被表示为多个杆状元件的连接件，以便对应于该基准形状，并且把预定的基准轴线添加到该主线束的线夹连接节点和／或子线束分支节点；叠加计算步骤 ，在参照该线状结构的形状和材料特性的同时，变形该基准形状模型并将该变形的基准形状模型叠加到该变形形状模型上，由此得到的形状使用有限元法来计算；以及扭转角计算步骤，在所述叠加计算步骤之后，计算由该基准轴线与该线夹轴线和／或该虚拟线夹轴 线形成的角度，作为所述扭转角。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-5-15 137294/2003;JP 2004-1-20 011570/20041.一种计算线状结构中的扭转角的方法，其中，用计算机来计算子线束和/或线夹的扭转角，当该线状结构从预定的基准形状变形到不同于该基准形状的变形形状时产生该扭转角，该线状结构包括主线束、从该主线束分支出的子线束和/或连接到该主线束的线夹，该方法包括变形形状模型产生步骤，用于产生变形形状模型，其中，该线状结构的主线束被表示为多个杆状元件的连接件，以便对应于该变形形状，并且把对应于该线夹旋转轴线的线夹轴线和/或对应于该子线束分支方向的虚拟线夹轴线添加到该主线束的每个线夹连接节点和/或子线束分支节点；基准形状模型产生步骤，用于产生基准形状模型，其中，该线状结构的主线束被表示为多个杆状元件的连接件，以便对应于该基准形状，并且把预定的基准轴线添加到该主线束的线夹连接节点和/或子线束分支节点；叠加计算步骤，在参照该线状结构的形状和材料特性的同时，变形该基准形状模型并将该变形的基准形状模型叠加到该变形形状模型上，由此得到的形状使用有限元法来计算；以及扭转角计算步骤，在所述叠加计算步骤之后，计算由该基准轴线与该线夹轴线和/或该虚拟线夹轴线形成的角度，作为所述扭转角。2.根据权利要求1所述的计算线状结构中的扭转角的方法，为了计算所述虚拟线夹轴线，该方法还包括切平面产生步骤，用于产生切平面，该切平面包含关于该子线束的切线矢量和关于该主线束的切线矢量，所述各切线矢量起始于该子线束分支节点处；和虚拟线夹轴线计算步骤，用于计算作为虚拟线夹轴线的矢量，该矢量起始于切平面中的子线束分支节点处并垂直于所述的关于该主线束的切线矢量。3.根据权利要求2所述的计算线状结构中的扭转角的方法，该方法还包括显示步骤，用于在返回对应于该扭转角的度数的时候，连同该基准形状模型一起显示该线夹轴线和/或该虚拟线夹轴线。4.根据权利要求1至3中任何一项所述的计算线状结构中的扭转角的方法，其中所述基准形状对应于当所述线状结构在夹具板上展开时所获得的形状；和所述变形形状对应于当该线状结构连接到预定部位时所获得的形状。5.一种计算线状结构中的扭转角的方法，其中，用计算机来计算子线束的扭转角，当该线状结构变形到预定形状时产生所述扭转角，设计该线状结构使得可安置在预定部位，并包括主线束和从该主线束分支出的子线束，该方法包括有限元模型产生步骤，用于在假定该线状结构是其中把多个杆状元件连接在一起的弹性体的时候，产生该线状结构的有限元模型；变形步骤，用于通过把该线状结构的形状和材料特性以及约束条件应用于所述有限元模型，把该线状结构变形到基准形状，在该基准形状中该主线束存在于预定平面中；以及扭转角计算步骤，用于计算由该子线束相对于所述平面形成的角度，作为所述扭转角。6.根据权利要求5所述的计算线状结构中的扭转角的方法，其中，设置对应于该基准形状的约束条件以便主线束沿直线伸长而不被扭转。7.根据权利要求5或6所述的计算线状结构中的扭转角的方法，其中所述平面是基准平面，用于制造该线状结构的夹具板假定在该基准平面中。8.根据权利要求7所述的计算线状结构中的扭转角的方法，其中，在构成该线状结构的所有线束中，该主线束具有最大的直径。9.根据权利要求8所述的计算线状结构中的扭转角的方法，其中，设置所述约束条件使得各子线束中的在粗细方面仅次于该主线束的线束存在于该基准平面中。10.根据权利要求5所述的计算线状结构中的扭转角的方法，其中该线状结构包括连接在该主线束的线夹，该线夹能够产生扭转，并且计算由该线夹的旋转轴线相对于该平面形成的角度，作为所述扭转角。11.根据权利要求5所述的计算线状结构中的扭转角的方法，其中代替包括所述子线束，该线状结构包括连接在该主线束并能产生扭转的线夹，并且代替所述子线束，而由该线夹的旋转轴线相对于该平面形成角度，计算该角度作为所述扭转角。12.一种用于计算线状结构中的扭转角的装置，其中，计算子线束和/或线夹的扭转状态，当该线状结构从预定的基准形状变形到不同于该基准形状的变形形状时产生该扭转角，该线状结构包括主线束、从该主线束分支出的子线束和/或连接在该主线束的线夹，所述装置包括变形形状模型产生单元，用于产生变形形状模型，其中，该线状结构的主线束被表示为多个杆状元件的连接件，以便对应于该变形形状，并且把对应于该线夹旋转轴线的线夹轴线和/或对应于该子线束的分支方向的虚拟线夹轴线添加到该主线束的每个线夹连接节点和/或子线束分支节点；基准形状模型产生单元，用于产生基准形状模型，其中，该线状结构的主线束被表示成多个杆状元件的连接件，以便对应于该基准形状，并且把预定的基准轴线添加到该主线束的线夹连接节点和/或子线束分支节点；叠加计算单元，在参照该线状结构的形状和材料特性的同时，变形该基准形状模型并将该变形的基准形状模型叠加到变形形状模型，由此获得的形状使用有限元法来计算；以及扭转角计算单元，在所述叠加计算单元的计算之后，计算由基准轴线与该线夹轴线和/或该虚拟线夹轴线形成的角度，作为所述扭转角。13.一种用于计算线状结构中的扭转角的程序，其中，为了计算子线束和/或线夹的扭转状态，当该线状结构从预定的基准形状变形到不同于该基准形状的变形形状时产生该扭转角，该线状结构包括主线束、从该主线束分支的子线束和/或连接到该主线束的线夹，其中该程序使计算机起如下的作用变形形状模型产生单元，用于产生变形形状模型，其中，该线状结构的主线束被表示为多个杆状元件的连接件，以便对应于该变形形状，并且把对应于该线夹旋转轴线的线夹轴线和/或对应于该子线束的分支方向的虚拟线夹轴线添加到该主线束的每个线夹连接节点和/或子线束分支节点；基准形状模型产生单元，用于产生基准形状模型，其中，该线结构的主线束被表示成多个杆状元件的连接件，以便对应于该基准形状，并且把预定的基准轴线添加到该主线束的线夹连接节点和/或子线束分支节点；叠加计算单元，在参照该线状结构的形状和材料特性的同时，变形该基准形状模型并将该变形的基准形状模型叠加到变形形状模型，由此获得的形状使用有限元法来计算；以及扭转角计算单元，在所述叠加计算单元的计算之后，计算由基准轴线与该线夹轴线和/或该虚拟线夹轴线形成的角度，作为所述扭转角。14.一种计算线状结构中的扭转角的方法，其中用计算机来计算当从该主线件的侧面观察时的、连接在从该主线件分支出的子线件的线夹的扭转角，该方法包括主线件变形形状模型产生步骤，用于产生主线件变形形状模型，其中，该主线件的变形形状被表示为多个杆状元件的连接件，并且把用于获得该子线件的扭转角的分支轴线添加到该主线件上的线件分支节点；主线件基准形状模型产生步骤，用于产生主线件基准形状模型，其中，该主线件被表示成多个杆状元件的连接件，以便对应于主线件基准形状，该形状是通过直线地延伸该主线件而不对其扭转所得到的，并且，把作为获得该分支轴线扭转角的基准的第一基准轴线添加到对应于该线件分支节点的位置；主线件角度计算步骤，利用有限元法计算第一扭转角，在参照该线状结构的物理特性的同时，变形该主线件基准形状模型然后叠加在该主线件变形形状模型上，此时由该第一基准轴线和该分支轴线形成的角度是该第一扭转角；子线件变形形状模型产生步骤，用于产生子线件变形形状模型，其中，该子线件变形形状被表示为多个杆状元件的连接件，并且把用于获得该线夹扭转角的线夹轴线添加到该子线件上的线夹连接节点；子线件基准形状模型产生步骤，用于产生子线件基准形状模型，其中，该子线件表示为多个杆状元件的连接件，以对应于通过直线地伸长该子线件而不对其扭转所获得的子线件基准形状，并且把作为获得线夹轴线扭转角的基准的第二基准轴线添加到对应于该线夹轴线的位置；子线件角度计算步骤，利用有限元法计算第二扭转角，在参照该线状结构的物理特性的同时，变形该子线件基准形状模型然后叠加在该子线件变形形状模型上，此时由该第二基准轴线和该线夹轴线形成的角度是该第二扭转角；以及扭转角计算步骤，根据该第一扭转角修正该第二扭转角，以获得由该第一基准轴线和该线夹轴线所形成的角度。15.一种计算线状结构中的扭转角的方法，其中，用计算机来计算当从主线件的侧面观察时从子线件分支出的第二子线件的扭转角，该子线件是从该主线件分支出的，所述方法包括主线件变形形状模型产生步骤，用于产生主线件变形形状模型，其中，该主线件的变形形状被表示为多个杆状元件的连接件，并且把用于获得该子线件的扭转角的第一分支轴线添加到该主线件上的线件分支节点；主线件基准形状模型产生步骤，用于产生主线件基准形状模型，其中，该主线件表示为多个杆状元件的连接件，以对应于通过直线地伸长该主线件而不对其扭转所获得的主线件基准形状，并且把用作获得该第一分支轴线扭转角的基准的第一基准轴线添加到对应于该线件分支节点的位置；主线件角度计算步骤，利用有限元方法计算第一扭转角，在参照该线状结构的物理特性的同时，变形该主线件基准形状模型然后叠加在该主线件变形的模型上。此时由该第一基准轴线和该第一分支轴线形成的角度是该第一扭转角；子线件变形形状模型产生步骤，用于产生子线件变形形状模型，其中，该子线件的变形形状被表示为多个杆状元件的连接件，并且把用于获得第二子线件的扭转角...

【专利技术属性】
技术研发人员：泽井正义，中野亚希子，
申请(专利权)人：矢崎总业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]