JP2001310361A

JP2001310361A - 変形量予測装置、変形量予測方法、及び記憶媒体

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Publication number: JP2001310361A
Application number: JP2000130569A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yamagata; 弘明山縣
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-11-06
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP4328448B2

Abstract

(57)【要約】【課題】射出成形法を用いた加工プロセスにおける金
型及び成形機の変形量を予測計算する際の計算量を低減
し、変形量を高速に予測できるようにする。【解決手段】微少な要素に分割された金型及び成形機
モデルのデータ（Ｄ１）に基づき、簡易化剛性マトリク
ス（Ｄ３）を作成する（Ｓ１）。微少な要素に分割され
た成形品形状モデルのデータ（Ｄ２）に基づき、キャビ
ティ面樹脂圧力（Ｄ６）を算出する（Ｓ４）。前記簡易
化剛性マトリクスに、前記樹脂圧力を境界条件として与
えて金型の変形量を算出する（Ｓ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変形量予測装置、
変形量予測方法、及び記憶媒体に関し、特に、射出成形
加工プロセス中に少なくとも金型に発生する変形を予測
する変形量予測装置、当該変形量予測装置に適用される
変形量予測方法、及び当該変形量予測方法を実行するプ
ログラムを記憶した記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形法を用いた加工プロセスにおい
て、射出成形中に金型が樹脂圧力によって変形する。ま
た、樹脂の圧力は成形プロセス中で刻々変化するため、
金型及び成形機の形状も刻々変化していく。その後、金
型によって樹脂が冷却されると樹脂圧力は低くなり、金
型変形は元に戻る。

【０００３】金型及び成形機は弾性体と考えられるの
で、従来、金型及び成形機を微小要素に分割し、線形の
構造解析において荷重、拘束などの境界条件を設定する
ことによって、金型及び成形機の変形量を予測すること
が可能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、金型及び成
形機の形状は複雑であるので、それらを膨大な数の微小
要素に分割してモデル化する必要があるが、そのような
モデル化を行った場合、金型及び成形機の時間経過に伴
って刻々と変化する変形量を予測するには膨大な計算量
が必要になり、計算時間も非常に長くかかるという問題
があった。

【０００５】また、樹脂が冷却して金型変形が元に戻っ
た場合、この金型変形の戻りが成形品を圧縮するため、
樹脂圧力に影響を与える。このため、樹脂圧力を精度良
く予測することができないという問題があった。

【０００６】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、射出成形法を用いた加工プロセスにお
ける金型及び成形機の変形量を予測計算する際の計算量
を低減し、変形量を高速に予測できるようにした変形量
予測装置、変形量予測方法、及び記憶媒体を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】また、金型の変形の影響を考慮して樹脂圧
力の予測を行なうことができるようした変形量予測装
置、変形量予測方法、及び記憶媒体を提供することを別
の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明によれば、射出成形加工プロセ
ス中に少なくとも金型に発生する変形を予測する変形量
予測装置において、微少な要素に分割された少なくとも
金型モデルのデータに基づき、簡易化剛性マトリクスを
作成するマトリクス作成手段と、微少な要素に分割され
た成形品形状モデルのデータに基づき、少なくとも加工
プロセスの経過時間毎の樹脂圧力を算出する樹脂圧力算
出手段と、前記マトリクス作成手段により作成された簡
易化剛性マトリクスに、前記樹脂圧力算出手段により算
出された樹脂圧力を境界条件として与えて前記金型の変
形量を算出する変形量算出手段とを有することを特徴と
する。

【０００９】請求項７記載の発明によれば、射出成形加
工プロセス中に少なくとも金型に発生する変形を予測す
る変形量予測装置において、微少な要素に分割された成
形品形状モデルのデータと、成形品の板厚の時間的変化
量のデータとに基づき、少なくとも加工プロセスの経過
時間毎の樹脂圧力を算出する樹脂圧力算出手段と、前記
樹脂圧力算出手段により算出された樹脂圧力を基に、少
なくとも金型の変形量を算出する変形量算出手段と、前
記変形量算出手段によって算出された変形量を基に、前
記成形品の板厚の時間的変化量を算出する板厚変化量算
出手段と、前記板厚変化量算出手段によって算出された
前記成形品の板厚の時間的変化量を、前記樹脂圧力算出
手段が次回算出に使用する前記成形品の板厚の時間的変
化量のデータとして前記樹脂圧力算出手段へ送出する送
出手段とを有することを特徴とする。

【００１０】また、請求項１１記載の発明によれば、射
出成形加工プロセス中に少なくとも金型に発生する変形
を予測する変形量予測装置に適用される変形量予測方法
において、微少な要素に分割された少なくとも金型モデ
ルのデータに基づき、簡易化剛性マトリクスを作成する
マトリクス作成ステップと、微少な要素に分割された成
形品形状モデルのデータに基づき、少なくとも加工プロ
セスの経過時間毎の樹脂圧力を算出する樹脂圧力算出ス
テップと、前記マトリクス作成ステップにより作成され
た簡易化剛性マトリクスに、前記樹脂圧力算出ステップ
により算出された樹脂圧力を境界条件として与えて前記
金型の変形量を算出する変形量算出ステップとを有する
ことを特徴とする。

【００１１】請求項１７記載の発明によれば、射出成形
加工プロセス中に少なくとも金型に発生する変形を予測
する変形量予測装置に適用される変形量予測方法におい
て、微少な要素に分割された成形品形状モデルのデータ
と、成形品の板厚の時間的変化量のデータとに基づき、
少なくとも加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力を算出
する樹脂圧力算出ステップと、前記樹脂圧力算出ステッ
プにより算出された樹脂圧力を基に、少なくとも金型の
変形量を算出する変形量算出ステップと、前記変形量算
出ステップによって算出された変形量を基に、前記成形
品の板厚の時間的変化量を算出する板厚変化量算出ステ
ップと、前記板厚変化量算出ステップによって算出され
た前記成形品の板厚の時間的変化量を、前記樹脂圧力算
出ステップが次回算出に使用する前記成形品の板厚の時
間的変化量のデータとして送出する送出ステップとを有
することを特徴とする。

【００１２】さらに、請求項２１記載の発明によれば、
射出成形加工プロセス中に少なくとも金型に発生する変
形を予測する変形量予測装置に適用される変形量予測方
法をプログラムとして記憶した、コンピュータにより読
み出し可能な記憶媒体において、前記変形量予測方法
が、微少な要素に分割された少なくとも金型モデルのデ
ータに基づき、簡易化剛性マトリクスを作成するマトリ
クス作成ステップと、微少な要素に分割された成形品形
状モデルのデータに基づき、少なくとも加工プロセスの
経過時間毎の樹脂圧力を算出する樹脂圧力算出ステップ
と、前記マトリクス作成ステップにより作成された簡易
化剛性マトリクスに、前記樹脂圧力算出ステップにより
算出された樹脂圧力を境界条件として与えて前記金型の
変形量を算出する変形量算出ステップとを有することを
特徴とする。

【００１３】請求項２７記載の発明によれば、射出成形
加工プロセス中に少なくとも金型に発生する変形を予測
する変形量予測装置に適用される変形量予測方法をプロ
グラムとして記憶した、コンピュータにより読み出し可
能な記憶媒体において、前記変形量予測方法が、微少な
要素に分割された成形品形状モデルのデータと、成形品
の板厚の時間的変化量のデータとに基づき、少なくとも
加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力を算出する樹脂圧
力算出ステップと、前記樹脂圧力算出ステップにより算
出された樹脂圧力を基に、少なくとも金型の変形量を算
出する変形量算出ステップと、前記変形量算出ステップ
によって算出された変形量を基に、前記成形品の板厚の
時間的変化量を算出する板厚変化量算出ステップと、前
記板厚変化量算出ステップによって算出された前記成形
品の板厚の時間的変化量を、前記樹脂圧力算出ステップ
が次回算出に使用する前記成形品の板厚の時間的変化量
のデータとして送出する送出ステップとを有することを
特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。

【００１５】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施形態に係る変形量予測装置で実行される射出成
形加工プロセス中の金型及び成形機の変形量予測シミュ
レーションを示すフローチャートである。該フローチャ
ートでは、各処理をステップ番号Ｓで示すとともに、各
処理で使用されるデータを該フローチャート中にデータ
番号Ｄで示す。

【００１６】変形量予測装置は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，入出力装置等（図示せず）から構成され、ＲＯＭに
記憶されたプログラムに従ってＣＰＵが動作することに
よって、ステップ番号Ｓで示される各処理が実行され、
また、データ番号Ｄで示されるデータがＲＡＭ等に格納
される。

【００１７】まずステップＳ１において、微少な要素に
分割された金型及び成形機モデルのデータ（Ｄ１）が変
形量予測装置に入力されて、簡易化剛性マトリクス（Ｄ
３）の作成が行われる。すなわち、有限要素法を適用
し、弾性解析に用いる連立一次方程式の行列式を作成
し、作成された行列式を基に簡易化剛性マトリクスを作
成する。この簡易化剛性マトリクスは、金型中のキャビ
ティ面の変形量を予測するために必要となるマトリクス
である。なお、ここでは有限要素法を適用したが、差分
法、有限体積法、境界要素法等の数値解析法のいずれか
を予測解析に適用してもよい。ステップＳ１の詳しい処
理内容については後述する。

【００１８】次に時刻変数ｔを０とする（Ｓ２）。そし
て時刻変数ｔに所定時間△ｔを加算する（Ｓ３）。

【００１９】次にステップＳ４において、微少な要素に
分割された成形品形状モデルのデータ（Ｄ２）が変形量
予測装置に入力されて、成形品の充填・保圧・冷却プロ
セスのシミュレーションが行なわれ、時刻ｔにおける樹
脂圧力、温度、密度、速度などが計算される（Ｄ４）。
すなわち、成形品はスプル・ランナ、キャビティを含
み、こうした成形品における樹脂の挙動が有限要素法、
差分法、有限体積法等の数値解析法のいずれかによって
予測解析される。なお樹脂圧力は言い換えればキャビテ
ィ面圧力である。

【００２０】次にステップＳ５において、ステップＳ１
で得られた簡易化剛性マトリクス（Ｄ３）に対して、ス
テップＳ４で得られた時刻ｔにおけるキャビティ面圧力
（Ｄ６）を境界条件として与え、時刻ｔにおける金型及
び成形機の変形量（Ｄ５）を予測計算する。

【００２１】次に時刻変数ｔが所定の冷却終了時間を計
時完了しているか否かを判別し（Ｓ６）、所定の冷却終
了時間を計時完了していたら処理を終了する。時刻変数
ｔが所定の冷却終了時間を計時完了していなければ、ス
テップＳ３に戻って時刻変数ｔに所定時間△ｔを加算し
て、ステップＳ４〜Ｓ５の処理を繰り返す。

【００２２】図２及び図３は、微小な要素に分割された
金型及び成形機の一例を示す斜視図及び側断面図であ
る。図中、１，１０は金型、２，３はプラテン、４〜７
はタイバー、８はキャビティ、９はキャビティ面であ
る。

【００２３】次に、金型及び成形機のモデルから簡易化
剛性マトリクスを計算するステップＳ１に関する処理内
容を説明する。

【００２４】予測解析に有限要素法を適用し、弾性解析
を行なう場合、下記式（１）のような連立一次方程式が
得られる。

【００２５】

【数１】ここで、Ｋは剛性マトリクス、ｕは変位ベクトル、Ｆは
荷重ベクトルである。

【００２６】金型を、キャビティ面と、拘束条件及び荷
重条件のある部分と、その他の部分とに分け、剛性マト
リクスＫにおいてキャビティ面の変位ベクトルをＵｐ、
キャビティ面の荷重ベクトルをＦｐとし、拘束条件及び
荷重条件のある部分の変位ベクトルをＵｂ、拘束条件及
び荷重条件のある部分の荷重ベクトルをＦｂとし、その
他の部分の変位ベクトルをＵｏ、その他の部分の荷重ベ
クトルをＦｏとした場合、上記式（１）は下記式（２）
のように表すことができる。

【００２７】

【数２】一方、金型の中のキャビティ面の変位ベクトルは下記式
（３）で表すことができる。

【００２８】

【数３】すなわち、キャビティ面の１つの節点に単位荷重を与
え、その他の部分の荷重ベクトルＦｏをすべてゼロと
し、拘束条件及び荷重条件のある部分の変位ベクトルＵ
ｂもゼロとすると、Ｇppの中の単位荷重を与えた部分の
成分は、単位荷重を与えた項の変位ベクトルＵｐとな
る。したがって、上記式（２）の条件として、キャビテ
ィ面の１つの節点に単位荷重を与え、その他の部分の荷
重ベクトルＦｏを全てゼロ、拘束条件及び荷重条件のあ
る部分の変位ベクトルＵｂもゼロとして、単位荷重を与
えた項の変位ベクトルＵｐを求めると、それがＧppの中
の単位荷重を与えた部分の成分となる。

【００２９】Ｇpoについても同様のことが言えるため、
単位荷重を与える部分を順に変えて上記式（２）を解く
ことで、Ｇpp，Ｇpoのすべての成分が得られる。

【００３０】かくして、上記式（３）で得られる簡易化
マトリクスは、上記式（１）に示した通常の有限要素法
で用いられる剛性マトリクスＫに比ベ、有効な要素数が
少ないので計算量が低減される。したがって、成形品の
樹脂圧力が刻々変化しても、キャビティ面の変形量が即
座に計算され得る。

【００３１】図４（ａ）は成形品形状の一例を示す斜視
図、図４（ｂ）は微小要素に分割された成形品モデルを
示す斜視図である。

【００３２】（第２の実施の形態）図５は、本発明の第
２の実施形態に係る変形量予測装置で実行される射出成
形加工プロセス中の金型及び成形機の変形量予測シミュ
レーションと、成形品の板厚変化量計算とを示すフロー
チャートである。該フローチャートでは、各処理をステ
ップ番号Ｓで示すとともに、各処理で使用されるデータ
を該フローチャート中にデータ番号Ｄで示す。

【００３３】変形量予測装置は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，入出力装置等（図示せず）から構成され、ＲＯＭに
記憶されたプログラムに従ってＣＰＵが動作することに
よって、ステップ番号Ｓで示される各処理が実行され、
また、データ番号Ｄで示されるデータはＲＡＭ等に格納
される。

【００３４】まず、時刻変数ｔを０とし（Ｓ１１）、次
に、時刻変数ｔに所定時間△ｔを加算する（Ｓ１２）。

【００３５】次にステップＳ１３において、微少な要素
に分割された成形品形状モデルのデータが変形量予測装
置に入力されるとともに、充填時間、充填樹脂温度、保
圧時の保持圧力、保持時間、冷却時間、キャビティ表面
温度などの初期条件および境界条件が変形量予測装置に
入力され、成形品の充填・保圧・冷却プロセスのシミュ
レーションが行なわれ、時刻ｔにおけるキャビティ面の
樹脂圧力、樹脂の温度、密度、速度などが計算される。
これらの計算は、有限要素法、差分法、及び有限体積法
のいずれかを用いて行われる。このステップＳ１３の詳
しい処理内容については後述する。

【００３６】次にステップＳ１４において、拘束条件お
よびステップＳ１３で得られたキャビティ面の樹脂圧力
（Ｄ１１）を変形解析の境界条件として与え、金型の変
形シミュレーションを行なう。すなわち、図２及び図３
に示す第１の実施の形態と同様に、金型及び成形機を微
小要素に分割し、拘束条件およびキャビティ面の樹脂圧
力を境界条件として与え、有限要素法、差分法、境界要
素法のいずれかを用いた弾性計算によって金型の変形量
を予測する。

【００３７】次にステップＳ１５において、ステップＳ
１４で得られた金型変形量（Ｄ１２）から、成形品各部
の板厚の時間的変化量を計算する。このステップＳ１５
の詳しい処理内容については後述する。

【００３８】次に時刻変数ｔが所定の冷却終了時間を計
時完了しているか否かを判別し（Ｓ１６）、所定の冷却
終了時間を計時完了していたら処理を終了する。時刻変
数ｔが所定の冷却終了時間を計時完了していなければ、
ステップＳ１２に戻って時刻変数ｔに所定時間△ｔを加
算して、ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理を繰り返す。

【００３９】以下、ステップ１３の処理内容について詳
しく説明する。

【００４０】ステップ１３の処理は、成形品の板厚ｈの
時間的変化の影響を考慮した射出成形プロセスの基礎方
程式を解く部分である。板厚ｈの時間的変化の影響を考
慮すると、射出成形プロセスでは下記式（４）で示す微
分方程式が成立する。なお板厚ｈの時間的変化のデータ
は、前回処理で行われた流動・保圧・冷却プロセスのシ
ミュレーションの際に得られたものを使用する。

【００４１】

【数４】ただし、上記式（４）の中のＳは下記式（５）のように
表される。

【００４２】

【数５】なお、ρは密度、ｐは圧力、ｈは成形品の板厚である。

【００４３】ここで、成形品各部の圧力ｐは形状関数Ｎ
ｊを用いると下記式（６）で近似できる。

【００４４】

【数６】ただし、Ｍは要素を構成する節点の総数、Ｐjは節点ｊ
の圧力である。

【００４５】上記式（４）の圧力ｐを上記式（６）式で
表し、ガラーキン法を適用すると、下記式（７）式が得
られる。

【００４６】

【数７】一方、密度ρは圧力ｐと温度Ｔとの関数で表されるの
で、下記式（８）のような密度ρの時間微分方程式が成
り立つ。

【００４７】

【数８】また、圧力ｐ及び温度Ｔの時間微分を、形状関数Ｎｊを
用いて表すと下記式（９ａ），（９ｂ）のようになる。

【００４８】

【数９】したがって、上記式（９ａ），（９ｂ）を上記式（８）
に代入すると、下記式（１０）が得られる。

【００４９】

【数１０】この上記式（１０）を上記式（７）式に代入すれば、下
記式（１１）が得られる。

【００５０】

【数１１】これを行列式で表すと下記式（１２）となる。

【００５１】

【数１２】ただし、各行列は下記式（１３ａ），（１３ｂ），（１
３ｃ），（１３ｄ）で表される。

【００５２】

【数１３】一般化クランク＝ニコルソン法では、圧力ｐjの時間微
分及び圧力ｐjは下記式（１４ａ），（１４ｂ）で表さ
れる。

【００５３】

【数１４】時間に関して一般化クランク＝ニコルソン法を適用する
ものとし、上記式（１４ａ），（１４ｂ）を上記式（１
２）に代入すると、下記式（１５）式が得られる。

【００５４】

【数１５】これを書き改めると、下記式（１６）式が得られる。

【００５５】

【数１６】ただし、上記式（１６）の中のＧij及びＨjは、下記式
（１７ａ），（１７ｂ）で表される。

【００５６】

【数１７】上記式（１６）式は、圧力、温度などの初期条件および
境界条件を与えることにより解くことができる。

【００５７】かくして、図４（ｂ）に示す第１の実施の
形態と同様に要素分割された成形品モデルにおいて、与
えられた溶融樹脂温度、充填時間、保圧時の保持圧力、
保持時間、冷却時間を用いて成形プロセスのシミュレー
ションが行われる。

【００５８】次に、ステップＳ１５の処理内容について
説明する。

【００５９】ステップＳ１５の処理では、ステップＳ１
５で得られた金型の変形量（Ｄ１２）に含まれる成形品
の表裏の変位量を基に、成形品の板厚の時間的変化量を
計算する。すなわち、板厚の変化量Δｈを微小時間△ｔ
で割ることで、板厚の時間的変化量∂ｈ／∂ｔを計算す
る。

【００６０】ここで得られた板厚の時間的変化量∂ｈ／
∂ｔは、次回の流動・保圧・冷却プロセスのシミュレー
ションの際の計算に用いられる。これにより、板厚の時
間的変化量を考慮した樹脂圧力の精度の高い予測が可能
となる。

【００６１】図６は、以上のように動作する変形量予測
装置によって予測された成形品の板厚変化量の時間履歴
の一例を示すグラフである。

【００６２】図７は、変形量予測装置によって予測され
た樹脂流入口の樹脂圧力の時間履歴の一例（Ｇ１）及び
成形品の樹脂圧力の時間履歴の一例（Ｇ２）を示すグラ
フである。

【００６３】なお、前述した各実施の形態の機能を実現
するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒
体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあ
るいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が
記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実
行することによっても、本発明が達成されることは言う
までもない。

【００６４】この場合、記憶媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が、前述の各実施の形態の機能を実現
することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶
媒体が本発明を構成することになる。

【００６５】プログラムコードを供給するための記憶媒
体として、例えば、フロッピィディスク、ハードディス
ク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ
−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００６６】また、コンピュータが読み出したプログラ
ムコードを実行することにより、前述した各実施の形態
の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコード
の指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳな
どが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によ
って前述した各実施の形態の機能が実現される場合も、
本発明に含まれることは言うまでもない。

【００６７】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指
示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに
備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行
い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実
現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもな
い。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１、請求項１
１または請求項２１記載の発明によれば、微少な要素に
分割された少なくとも金型モデルのデータに基づき、簡
易化剛性マトリクスを作成し、また、微少な要素に分割
された成形品形状モデルのデータに基づき、少なくとも
加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力を算出する。そし
て、前記作成された簡易化剛性マトリクスに、前記算出
された樹脂圧力を境界条件として与えて前記金型の変形
量を算出する。

【００６９】これにより、簡易化剛性マトリクスが従来
の剛性マトリクスに比ベ、有効な要素数が少ないので計
算量が低減される。したがって、成形品の樹脂圧力が刻
々変化しても、キャビティ面の変形量が高速に計算され
得る。

【００７０】また、請求項７、請求項１７または請求項
２７記載の発明によれば、微少な要素に分割された成形
品形状モデルのデータと、成形品の板厚の時間的変化量
のデータとに基づき、少なくとも加工プロセスの経過時
間毎の樹脂圧力を算出し、前記算出された樹脂圧力を基
に、少なくとも金型の変形量を算出し、前記算出された
変形量を基に、前記成形品の板厚の時間的変化量を算出
する。この算出された前記成形品の板厚の時間的変化量
を、次回の樹脂圧力算出に前記成形品の板厚の時間的変
化量のデータとして使用する。

【００７１】これにより、板厚の時間的変化量を考慮し
た樹脂圧力の精度の高い予測が可能となる。また、プラ
テンの厚さなどの因子によって樹脂圧力に生ずる誤差を
予測することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る変形量予測装置
で実行される射出成形加工プロセス中の金型及び成形機
の変形量予測シミュレーションを示すフローチャートで
ある。

【図２】微小な要素に分割された金型及び成形機の一例
を示す斜視図である。

【図３】金型及び成形機の一例を示す側断面図である。

【図４】（ａ）は成形品形状の一例を示す斜視図であ
り、（ｂ）は微小要素に分割された成形品モデルを示す
斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る変形量予測装置
で実行される射出成形加工プロセス中の金型及び成形機
の変形量予測シミュレーション及び成形品の板厚変化量
計算を示すフローチャートである。

【図６】変形量予測装置によって予測された成形品の板
厚変化量の時間履歴の一例を示すグラフである。

【図７】変形量予測装置によって予測された樹脂流入口
の樹脂圧力の時間履歴の一例（Ｇ１）及び成形品の樹脂
圧力の時間履歴の一例（Ｇ２）を示すグラフである。

【符号の説明】

１金型２プラテン３プラテン４〜７タイバー８キャビティ９キャビティ面１０金型Ｄ１〜Ｄ６データＳ１〜Ｓ６処理ステップ（Ｓ１：マトリクス作成手
段、Ｓ４：樹脂圧力算出手段、Ｓ５：変形量算出手段）Ｄ１１〜Ｄ１２データＳ１１〜Ｓ１６処理ステップ（Ｓ１３：樹脂圧力算出
手段、Ｓ１４：変形量算出手段、Ｓ１５：板厚変化量算
出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出成形加工プロセス中に少なくとも金
型に発生する変形を予測する変形量予測装置において、微少な要素に分割された少なくとも金型モデルのデータ
に基づき、簡易化剛性マトリクスを作成するマトリクス
作成手段と、微少な要素に分割された成形品形状モデルのデータに基
づき、少なくとも加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力
を算出する樹脂圧力算出手段と、前記マトリクス作成手段により作成された簡易化剛性マ
トリクスに、前記樹脂圧力算出手段により算出された樹
脂圧力を境界条件として与えて前記金型の変形量を算出
する変形量算出手段とを有することを特徴とする変形量
予測装置。
【請求項２】前記変形量算出手段は、前記樹脂圧力算
出手段により算出された樹脂圧力による単位荷重を、キ
ャビティ面の各１つの節点に境界条件として与えて前記
金型の変形量を算出することを特徴とする請求項１記載
の変形量予測装置。
【請求項３】前記簡易化剛性マトリクスは、金型をキ
ャビティ面、少なくとも拘束条件のある部分、及びその
他の部分に分けることによって得られるマトリクスであ
ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の変
形量予測装置。
【請求項４】前記マトリクス作成手段は、微少な要素
に分割された金型及び成形機モデルのデータに基づき、
前記簡易化剛性マトリクスを作成することを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の変形量予測装
置。
【請求項５】前記マトリクス作成手段は、有限要素
法、差分法、有限体積法、及び境界要素法のうちのいず
れかの数値解析法に基づき、前記簡易化剛性マトリクス
を作成することを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
ずれかに記載の変形量予測装置。
【請求項６】前記樹脂圧力算出手段は、有限要素法、
差分法、及び有限体積法のうちのいずれかの数値解析法
に基づき、前記樹脂圧力を算出することを特徴とする請
求項１乃至請求項５のいずれかに記載の変形量予測装
置。
【請求項７】射出成形加工プロセス中に少なくとも金
型に発生する変形を予測する変形量予測装置において、微少な要素に分割された成形品形状モデルのデータと、
成形品の板厚の時間的変化量のデータとに基づき、少な
くとも加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力を算出する
樹脂圧力算出手段と、前記樹脂圧力算出手段により算出された樹脂圧力を基
に、少なくとも金型の変形量を算出する変形量算出手段
と、前記変形量算出手段によって算出された変形量を基に、
前記成形品の板厚の時間的変化量を算出する板厚変化量
算出手段と、前記板厚変化量算出手段によって算出された前記成形品
の板厚の時間的変化量を、前記樹脂圧力算出手段が次回
算出に使用する前記成形品の板厚の時間的変化量のデー
タとして前記樹脂圧力算出手段へ送出する送出手段とを
有することを特徴とする変形量予測装置。
【請求項８】前記変形量算出手段は、前記樹脂圧力算
出手段により算出された樹脂圧力を基に、金型及び成形
機の変形量を算出することを特徴とする請求項７記載の
変形量予測装置。
【請求項９】前記樹脂圧力算出手段は、有限要素法、
差分法、及び有限体積法のうちのいずれかの数値解析法
に基づき、前記樹脂圧力を算出することを特徴とする請
求項７または請求項８に記載の変形量予測装置。
【請求項１０】前記変形量算出手段は、有限要素法、
差分法、及び境界要素法のうちのいずれかの数値解析法
に基づき、少なくとも金型の変形量を算出することを特
徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の変形
量予測装置。
【請求項１１】射出成形加工プロセス中に少なくとも
金型に発生する変形を予測する変形量予測装置に適用さ
れる変形量予測方法において、微少な要素に分割された少なくとも金型モデルのデータ
に基づき、簡易化剛性マトリクスを作成するマトリクス
作成ステップと、微少な要素に分割された成形品形状モデルのデータに基
づき、少なくとも加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力
を算出する樹脂圧力算出ステップと、前記マトリクス作成ステップにより作成された簡易化剛
性マトリクスに、前記樹脂圧力算出ステップにより算出
された樹脂圧力を境界条件として与えて前記金型の変形
量を算出する変形量算出ステップとを有することを特徴
とする変形量予測方法。
【請求項１２】前記変形量算出ステップは、前記樹脂
圧力算出ステップにより算出された樹脂圧力による単位
荷重を、キャビティ面の各１つの節点に境界条件として
与えて前記金型の変形量を算出することを特徴とする請
求項１１記載の変形量予測方法。
【請求項１３】前記簡易化剛性マトリクスは、金型を
キャビティ面、少なくとも拘束条件のある部分、及びそ
の他の部分に分けることによって得られるマトリクスで
あることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記
載の変形量予測方法。
【請求項１４】前記マトリクス作成ステップは、微少
な要素に分割された金型及び成形機モデルのデータに基
づき、前記簡易化剛性マトリクスを作成することを特徴
とする請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載の変
形量予測方法。
【請求項１５】前記マトリクス作成ステップは、有限
要素法、差分法、有限体積法、及び境界要素法のうちの
いずれかの数値解析法に基づき、前記簡易化剛性マトリ
クスを作成することを特徴とする請求項１１乃至請求項
１４のいずれかに記載の変形量予測方法。
【請求項１６】前記樹脂圧力算出ステップは、有限要
素法、差分法、及び有限体積法のうちのいずれかの数値
解析法に基づき、前記樹脂圧力を算出することを特徴と
する請求項１１乃至請求項１５のいずれかに記載の変形
量予測方法。
【請求項１７】射出成形加工プロセス中に少なくとも
金型に発生する変形を予測する変形量予測装置に適用さ
れる変形量予測方法において、微少な要素に分割された成形品形状モデルのデータと、
成形品の板厚の時間的変化量のデータとに基づき、少な
くとも加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力を算出する
樹脂圧力算出ステップと、前記樹脂圧力算出ステップにより算出された樹脂圧力を
基に、少なくとも金型の変形量を算出する変形量算出ス
テップと、前記変形量算出ステップによって算出された変形量を基
に、前記成形品の板厚の時間的変化量を算出する板厚変
化量算出ステップと、前記板厚変化量算出ステップによって算出された前記成
形品の板厚の時間的変化量を、前記樹脂圧力算出ステッ
プが次回算出に使用する前記成形品の板厚の時間的変化
量のデータとして送出する送出ステップとを有すること
を特徴とする変形量予測方法。
【請求項１８】前記変形量算出ステップは、前記樹脂
圧力算出ステップにより算出された樹脂圧力を基に、金
型及び成形機の変形量を算出することを特徴とする請求
項１７記載の変形量予測方法。
【請求項１９】前記樹脂圧力算出ステップは、有限要
素法、差分法、及び有限体積法のうちのいずれかの数値
解析法に基づき、前記樹脂圧力を算出することを特徴と
する請求項１７または請求項１８に記載の変形量予測方
法。
【請求項２０】前記変形量算出ステップは、有限要素
法、差分法、及び境界要素法のうちのいずれかの数値解
析法に基づき、少なくとも金型の変形量を算出すること
を特徴とする請求項１７乃至請求項１９のいずれかに記
載の変形量予測方法。
【請求項２１】射出成形加工プロセス中に少なくとも
金型に発生する変形を予測する変形量予測装置に適用さ
れる変形量予測方法をプログラムとして記憶した、コン
ピュータにより読み出し可能な記憶媒体において、前記変形量予測方法が、微少な要素に分割された少なくとも金型モデルのデータ
に基づき、簡易化剛性マトリクスを作成するマトリクス
作成ステップと、微少な要素に分割された成形品形状モデルのデータに基
づき、少なくとも加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力
を算出する樹脂圧力算出ステップと、前記マトリクス作成ステップにより作成された簡易化剛
性マトリクスに、前記樹脂圧力算出ステップにより算出
された樹脂圧力を境界条件として与えて前記金型の変形
量を算出する変形量算出ステップとを有することを特徴
とする記憶媒体。
【請求項２２】前記変形量算出ステップは、前記樹脂
圧力算出ステップにより算出された樹脂圧力による単位
荷重を、キャビティ面の各１つの節点に境界条件として
与えて前記金型の変形量を算出することを特徴とする請
求項２１記載の記憶媒体。
【請求項２３】前記簡易化剛性マトリクスは、金型を
キャビティ面、少なくとも拘束条件のある部分、及びそ
の他の部分に分けることによって得られるマトリクスで
あることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記
載の記憶媒体。
【請求項２４】前記マトリクス作成ステップは、微少
な要素に分割された金型及び成形機モデルのデータに基
づき、前記簡易化剛性マトリクスを作成することを特徴
とする請求項２１乃至請求項２３のいずれかに記載の記
憶媒体。
【請求項２５】前記マトリクス作成ステップは、有限
要素法、差分法、有限体積法、及び境界要素法のうちの
いずれかの数値解析法に基づき、前記簡易化剛性マトリ
クスを作成することを特徴とする請求項２１乃至請求項
２４のいずれかに記載の記憶媒体。
【請求項２６】前記樹脂圧力算出ステップは、有限要
素法、差分法、及び有限体積法のうちのいずれかの数値
解析法に基づき、前記樹脂圧力を算出することを特徴と
する請求項２１乃至請求項２５のいずれかに記載の記憶
媒体。
【請求項２７】射出成形加工プロセス中に少なくとも
金型に発生する変形を予測する変形量予測装置に適用さ
れる変形量予測方法をプログラムとして記憶した、コン
ピュータにより読み出し可能な記憶媒体において、前記変形量予測方法が、微少な要素に分割された成形品形状モデルのデータと、
成形品の板厚の時間的変化量のデータとに基づき、少な
くとも加工プロセスの経過時間毎の樹脂圧力を算出する
樹脂圧力算出ステップと、前記樹脂圧力算出ステップにより算出された樹脂圧力を
基に、少なくとも金型の変形量を算出する変形量算出ス
テップと、前記変形量算出ステップによって算出された変形量を基
に、前記成形品の板厚の時間的変化量を算出する板厚変
化量算出ステップと、前記板厚変化量算出ステップによって算出された前記成
形品の板厚の時間的変化量を、前記樹脂圧力算出ステッ
プが次回算出に使用する前記成形品の板厚の時間的変化
量のデータとして送出する送出ステップとを有すること
を特徴とする記憶媒体。
【請求項２８】前記変形量算出ステップは、前記樹脂
圧力算出ステップにより算出された樹脂圧力を基に、金
型及び成形機の変形量を算出することを特徴とする請求
項２７記載の記憶媒体。
【請求項２９】前記樹脂圧力算出ステップは、有限要
素法、差分法、及び有限体積法のうちのいずれかの数値
解析法に基づき、前記樹脂圧力を算出することを特徴と
する請求項２７または請求項２８に記載の記憶媒体。
【請求項３０】前記変形量算出ステップは、有限要素
法、差分法、及び境界要素法のうちのいずれかの数値解
析法に基づき、少なくとも金型の変形量を算出すること
を特徴とする請求項２７乃至請求項２９のいずれかに記
載の記憶媒体。