(57)【要約】【課題】樹脂注入ゲートの位置を短時間で決定するためのゲート決定装置を提供する。【解決手段】ゲート位置決定装置１００は、解析条件の入力を受ける入力部１０１と、出力部１０２と、ゲート位置決定部１１０と、記憶部１４０とを備える。ゲート位置決定部１１０は、流動解析部１２０と、ゲート位置改善部１３０とを備える。流動解析部１２０は、モデル読込部１２１と、解析条件設定部１２２と、成形品の形状を微小要素に分割することにより解析モデルを生成する解析モデル生成部１２３と、解析条件にしたがって解析を実行する樹脂流動解析部１２４とを含む。ゲート位置改善部１３０は、解析の結果を読み込む解析結果読込部１３１と、その結果に基づいてゲート位置の移動方向を決定する移動方向決定部１３２と、当該移動方向に基づいてゲート位置の移動量を決定する移動量決定部１３３と、表示部１３４とを含む。【選択図】図１
2010005893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を射出成形することによって形成される成形品の形状を複数の微小要素に分割することにより、流動解析を行うための解析モデルを生成する解析モデル生成手段と、
前記解析モデルに対して流動解析を行うための解析条件を設定する解析条件設定手段とを備え、前記解析条件は、樹脂を注入するゲートの位置を表わす位置情報を含み、
前記解析条件に従って、予め定められた解析手法を用いて、前記解析モデルに対して流動解析を行うことにより、ゲートから注入される樹脂が全ての微小要素に充填した際の圧力を算出する樹脂流動解析手段と、
前記ゲート位置と前記圧力の分布とに基づいて、前記ゲートを移動する方向を決定する移動方向決定手段と、
前記移動方向決定手段によって決定された前記方向への前記ゲートの移動量を決定する移動量決定手段と、
前記方向および前記移動量に基づいて前記ゲートを移動した後のゲートの位置情報を出力する出力手段とを備える、ゲート位置決定装置。
【請求項２】
前記移動方向決定手段は、
前記ゲートから各方向に、該方向にある最低圧力値に比例した大きさをもつベクトルを生成し、
各前記ベクトルの合成ベクトルの逆方向を前記方向として決定する、請求項１に記載のゲート位置決定装置。
【請求項３】
前記各方向のうちの隣接する２つの方向の角度は、等角度である、請求項２に記載のゲート位置決定装置。
【請求項４】
前記移動方向決定手段は、各前記方向からの距離が一定値以内の領域に含まれる各微小要素における圧力値に基づいて、前記最低圧力値を特定する、請求項２または請求項３に記載のゲート位置決定装置。
【請求項５】
前記移動量決定手段は、
前記ゲートの位置から前記移動方向の最低圧力をもつ末端微小要素までの流路と、前記ゲートの位置から前記移動方向の逆方向の最低圧力をもつ末端微小要素までの流路と、を結合した流路の距離を２等分する中点までの移動量を、前記ゲートの移動量として決定する、請求項１から請求項４のいずれかに記載のゲート位置決定装置。
【請求項６】
樹脂を射出成形することによって形成される成形品の形状を複数の微小要素に分割することにより、流動解析を行うための解析モデルを生成するステップと、
前記解析モデルに対して流動解析を行うための解析条件を設定するステップとを備え、前記解析条件は、樹脂を注入するゲートの位置を表わす位置情報を含み、
前記解析条件に従って、予め定められた解析手法を用いて、前記解析モデルに対して流動解析を行うことにより、ゲートから注入される樹脂が全ての微小要素に充填した際の圧力を算出するステップと、
前記ゲート位置と前記圧力の分布とに基づいて、前記ゲートを移動する方向を決定するステップと、
前記方向を決定するステップによって決定された前記方向への前記ゲートの移動量を決定するステップと、
前記方向および前記移動量に基づいて前記ゲートを移動した後のゲートの位置情報を出力するステップとを含む、ゲート位置の決定方法。
【請求項７】
コンピュータをゲート位置決定装置として機能させるためのプログラムであって、前記プログラムは前記コンピュータに、
樹脂を射出成形することによって形成される成形品の形状を複数の微小要素に分割することにより、流動解析を行うための解析モデルを生成するステップと、
前記解析モデルに対して流動解析を行うための解析条件を設定するステップとを実行させ、前記解析条件は、樹脂を注入するゲートの位置を表わす位置情報を含み、
前記プログラムは前記コンピュータに、
前記解析条件に従って、予め定められた解析手法を用いて、前記解析モデルに対して流動解析を行うことにより、ゲートから注入される樹脂が全ての微小要素に充填した際の圧力を算出するステップと、
前記ゲート位置と前記圧力の分布とに基づいて、前記ゲートを移動する方向を決定するステップと、
前記方向を決定するステップによって決定された前記方向への前記ゲートの移動量を決定するステップと、
前記方向および前記移動量に基づいて前記ゲートを移動した後のゲートの位置情報を出力するステップとを実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機を用いて樹脂成形をする際の樹脂を注入するゲート位置を決定する技術に関する。より詳細には、ゲートが配置される位置を樹脂流動解析によって決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形では、樹脂を注入するための充填孔であるゲートが設けられる。各ゲートから注入される樹脂の圧力は、成形品の金型内に充填完了する時に最も圧力分布が高くなる。この時、各ゲートの充填圧力がピーク値となる。各ゲートの充填圧力のピーク値を低減することができれば、型締め方向の金型表面の樹脂圧力の総和である型締め力の低減につながり、型締め力の小さな成形機での成形が可能となり、コストダウンに繋がる。また、ピーク値が低減されることにより、圧力分布が均一化すると、残留歪が抑えられる。その結果、「ソリ」などの変形も低減することができる。
【０００３】
ゲートを配置する位置は、各ゲートの充填圧力のピーク値を左右する要因の中でも大きな要因である。ゲートを配置する位置が偏っていると樹脂が流動しにくくなり、結果として充填圧力のピーク値が増加するためである。従来、ゲートが配置される位置は、射出成形の金型を製作する熟練した技術者の経験と勘とによって決定されることが多かった。昨今では、樹脂の流動を樹脂流動解析によって予測した上で、当該位置を決定することが一般化している。
【０００４】
ゲートの配置に関し、たとえば、特開２００３−８０５７５号公報（特許文献１）は、射出成形に関する圧力や型締め力等を容易に低減することを可能とする射出成形品の設計パラメータ決定方法および装置を開示している。この装置は、必要最小限のゲート点数で、射出成形に関する圧力値を所望の値に低減することができるゲート配置にするための設計パラメータを決定する。この装置は、成形品の形状を複数の微小要素に分割した計算用モデルを作成し、作成した計算用モデルに対して、射出成形時の圧力状態に影響する設計パラメータ、たとえばゲート数およびゲート位置などを変化させて、射出成形に関する圧力状態が適正であると判定されるまで、最適化手法を用いた流動解析を繰り返し実行する。
【０００５】
最適化手法として、たとえば、局所勾配を利用して最適解となる極小点および極大点を探索する２次計画法、あるいは生物の進化過程をまねて、再生、交差および突然変異という過程を繰り返しながら最適な解を探索する遺伝的アルゴリズムなどの一般的な最適化手法が用いられる。
【特許文献１】特開２００３−８０５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
樹脂流動解析を行う場合、流動解析の計算時間は、成形品の形状およびサイズに大きく左右される。たとえば、薄型テレビの裏側のキャビネットの場合、そのサイズが大きいことに加えて、放熱用のスリットと呼ばれる孔が多く形成される等、形状が複雑である。一例として、３０〜４０インチクラスの薄型テレビのキャビネットの場合、流動解析の計算時間として、数時間、長いものでは十数時間を要する。さらに、上述した最適化手法を用いる場合、最適解を得るまでに、少なくとも数十回流動解析を繰り返す必要がある。
【０００７】
そのため、流動解析を２、３回繰り返しただけでは、十分な精度でゲート位置を決定することができないという問題がある。実際の製品開発期間を考えると、形状が複雑でサイズも大きな成形品に、特開２００３−８０５７５号公報に開示された技術を適用することは現実的ではない。
【０００８】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、最適な樹脂注入ゲートの位置を短時間で決定するための樹脂注入ゲートの位置決定装置を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、最適な樹脂注入ゲートの位置を短時間で決定するための樹脂注入ゲートの位置決定方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、最適な樹脂注入ゲートの位置を短時間で決定するための樹脂注入ゲートの位置決定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の一局面に従うゲート位置決定装置は、樹脂を射出成形することによって形成される成形品の形状を複数の微小要素に分割することにより、流動解析を行うための解析モデルを生成する解析モデル生成手段と、解析モデルに対して流動解析を行うための解析条件を設定する解析条件設定手段とを備える。解析条件は、樹脂を注入するゲートの位置を表わす位置情報を含む。ゲート位置決定装置は、解析条件に従って、予め定められた解析手法を用いて、解析モデルに対して流動解析を行うことにより、ゲートから注入される樹脂が全ての微小要素に充填した際の圧力を算出する樹脂流動解析手段と、ゲート位置と圧力の分布とに基づいて、ゲートを移動する方向を決定する移動方向決定手段と、移動方向決定手段によって決定された方向へのゲートの移動量を決定する移動量決定手段と、方向および移動量に基づいてゲートを移動した後のゲートの位置情報を出力する出力手段とを備える。
【００１２】
好ましくは、移動方向決定手段は、ゲートから各方向に、該方向にある最低圧力値に比例した大きさをもつベクトルを生成し、各ベクトルの合成ベクトルの逆方向を方向として決定する。
【００１３】
好ましくは、各方向のうちの隣接する２つの方向の角度は、等角度である。
好ましくは、移動方向決定手段は、各方向からの距離が一定値以内の領域に含まれる各微小要素における圧力値に基づいて、最低圧力値を特定する。
【００１４】
好ましくは、移動量決定手段は、ゲートの位置から移動方向の最低圧力をもつ末端微小要素までの流路と、ゲートの位置から移動方向の逆方向の最低圧力をもつ末端微小要素までの流路と、を結合した流路の距離を２等分する中点までの移動量を、ゲートの移動量として決定する。
【００１５】
この発明の他の局面に従うと、ゲート位置の決定方法が提供される。この方法は、樹脂を射出成形することによって形成される成形品の形状を複数の微小要素に分割することにより、流動解析を行うための解析モデルを生成するステップと、解析モデルに対して流動解析を行うための解析条件を設定するステップとを含む。解析条件は、樹脂を注入するゲートの位置を表わす位置情報を含む。この方法は、解析条件に従って、予め定められた解析手法を用いて、解析モデルに対して流動解析を行うことにより、ゲートから注入される樹脂が全ての微小要素に充填した際の圧力を算出するステップと、ゲート位置と圧力の分布とに基づいて、ゲートを移動する方向を決定するステップと、方向を決定するステップによって決定された方向へのゲートの移動量を決定するステップと、方向および移動量に基づいてゲートを移動した後のゲートの位置情報を出力するステップとを含む。
【００１６】
この発明のさらに他の局面に従うと、コンピュータをゲート位置決定装置として機能させるためのプログラムが提供される。このプログラムはコンピュータに、樹脂を射出成形することによって形成される成形品の形状を複数の微小要素に分割することにより、流動解析を行うための解析モデルを生成するステップと、解析モデルに対して流動解析を行うための解析条件を設定するステップとを実行させる。解析条件は、樹脂を注入するゲートの位置を表わす位置情報を含む。プログラムはコンピュータに、解析条件に従って、予め定められた解析手法を用いて、解析モデルに対して流動解析を行うことにより、ゲートから注入される樹脂が全ての微小要素に充填した際の圧力を算出するステップと、ゲート位置と圧力の分布とに基づいて、ゲートを移動する方向を決定するステップと、方向を決定するステップによって決定された方向へのゲートの移動量を決定するステップと、方向および移動量に基づいてゲートを移動した後のゲートの位置情報を出力するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、樹脂注入ゲートの位置を短時間で決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１９】
［機能構成］
図１を参照して、本発明の実施の形態に係るゲート位置決定装置１００について説明する。図１は、ゲート位置決定装置１００によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。ゲート位置決定装置１００は、入力部１０１と、出力部１０２と、ゲート位置決定部１１０と、記憶部１４０とを備える。ゲート位置決定部１１０は、流動解析部１２０と、ゲート位置改善部１３０とを備える。流動解析部１２０は、モデル読込部１２１と、解析条件設定部１２２と、解析モデル生成部１２３と、樹脂流動解析部１２４とを含む。ゲート位置改善部１３０は、解析結果読込部１３１と、移動方向決定部１３２と、移動量決定部１３３と、表示部１３４とを含む。
【００２０】
入力部１０１は、ゲート位置決定部１００の外部からデータの入力を受け付けるように構成されている。より詳しくは、入力部１０１は、ゲート位置の決定処理の対象となる形状データの入力を受け付ける。入力部１０１は、データ入力インターフェイス、着脱可能なデータ記録媒体を駆動する駆動装置、通信インターフェイスなどとして実現される。データ入力インターフェイスは、たとえば、キーボード、マウス、タッチパネル、データ入力端子等を含み得る。
【００２１】
出力部１０２は、ゲート位置決定部１１０によって得られた結果を、ゲート位置決定装置１００の外部に出力する。出力部１０２は、たとえば、モニタ、プリンタ、着脱可能なデータ記録媒体、データ出力インターフェイス等によって実現される。
【００２２】
記憶部１４０は、ゲート位置決定装置１００の外部から与えられたデータ、あるいは、ゲート位置決定装置１００が生成したデータを保持する。記憶部１４０は、ハードディスク、フラッシュメモリその他の不揮発記憶媒体、あるいは、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）その他の揮発記憶媒体等によって実現される。
【００２３】
ゲート位置決定部１１０は、入力部１０１からの出力と、記憶部１４０に格納されているデータとに基づいて作動するように構成されている。ゲート位置決定部１１０において、モデル読込部１２１は、入力部１０１によって受け付けられた形状データを、記憶部１４０において確保したデータ領域に格納する。本実施の形態において、形状データは、たとえば、樹脂を射出成形することによって形成される成形品の形状を表わす。形状データは、たとえばＣＡＤ（Computer  Aided  Design：コンピュータ援用設計）システムを利用して作成される。形状データは、たとえば中間ファイルフォーマットの１つであるＳＴＬ（STereo  Lithography）形式で表わされる。
【００２４】
解析条件設定部１２２は、入力部１０１によって受け付けられた解析条件情報を記憶部１４０に格納する。本実施の形態において、解析条件情報は、たとえば、樹脂をゲートから射出する射出圧力および射出速度、金型を締付ける型締め力、金型およびゲートの各温度、ゲートの数を表わすゲート点数、ゲートの場所を表わすゲート位置などの成形条件、ならびに、解析を実行する回数を規定する解析実行回数Ｎなどの条件を含む。ゲート位置は、本実施の形態において、たとえばＸＹＺ座標系における各座標値として表わされる。このゲート位置を表わす情報がゲート位置情報として用いられる。
【００２５】
ここで、ゲート位置は、たとえば、以下のように規定される。まず、金型のある１点が原点に設定される。たとえば、金型の端部が原点として、ゲート位置決定装置１００の使用者によって選択される。ついで、ゲート位置決定装置１００は、当該原点を含む平面を規定し、当該平面において上記原点を通るＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各座標値を規定する。その上で、金型の設計情報と、当該原点との関連付けを行なうことにより、ゲート位置決定装置１００におけるゲート位置と、当該金型におけるゲート位置との関連付けが行なわれる。
【００２６】
なお、金型の内部における樹脂の圧力とゲート位置との関係は、次のとおりである。すなわち、ゲート位置から遠い場所には、未充填部が多い。そのため、樹脂は速やかに未充填部に流出し、樹脂密度が低くなり、ゲート位置から離れた場所では圧力が低下する傾向がある。逆に、ゲート位置に近い場所では、未充填部がなく、ゲート位置の周りに存在する樹脂を押しのけてゲート位置から離れた場所に樹脂を送出することになる。そのため、ゲート位置の近傍では、圧力が高くなる傾向がある。
【００２７】
本実施の形態において、解析条件は、少なくともゲート点数、ゲート位置、および解析実行回数Ｎを含む。ある局面において、これらの解析条件は、必須の条件として入力が強制される構成であってもよい。解析条件は、上述のものに限られず、できるだけ多様な条件を含むことが好ましい。
【００２８】
本実施の形態において、解析条件情報は、ゲート位置決定装置１００の使用者（金型の設計者など）によって入力される。
【００２９】
解析モデル生成部１２３は、モデル読込部１２１によって読み込まれた形状データが示す成形品の形状を、一般にメッシュと呼ばれる微小要素に分割し、流動解析を行なうための解析モデルを生成する。解析モデルは、汎用の解析ソフトウェアによって生成することができ、たとえばモールドフロー社の「ＭＰＡ（Moldflow  Plastics  Advisers：登録商標）」、あるいは計算用モデル作成ソフトウェア、たとえばＭＳＣ社の「ＰＡＴＲＡＮ」を用いて作成することができる。なお、各場所における樹脂の圧力は、解析の対象となるモデルを微小要素に分割して、有限要素法を用いて、各時刻ごとに算出することができる。
【００３０】
樹脂流動解析部１２４は、解析モデル生成部１２３によって生成された解析モデルに対して、解析条件設定部１２２によって設定された解析条件情報が示す解析条件を適用して流動解析を実行し、その解析の結果を表わす解析結果情報を記憶部１４０に格納する。さらに、樹脂流動解析部１２４は、流動解析を実行した回数が前述の解析実行回数Ｎに到達したか否かを判定し、流動解析を継続するか否かの判断処理を実行する。
【００３１】
図１を再び参照して、ゲート位置改善部１３０の解析結果読込部１３１は、記憶部１４０に格納されている解析結果情報を読み込む。より詳しくは、解析結果読込部１３１は、流速情報、充填時金型表面樹脂圧力情報、および充填ゲート情報を読み込む。移動方向決定部１３２は、解析結果読込部１３１によって読み込まれた解析結果情報を用いて、ゲート位置の移動方向を決定する。この移動方向の決定の詳細は、後述する。
【００３２】
移動量決定部１３３は、解析結果読込部１３１によって読み込まれた解析結果情報と、移動方向決定部１３２によって決定される移動方向に基づいて、ゲート位置の移動量を決定する。
【００３３】
表示部１３４は、移動方向決定部１３２によって決定されたゲート位置の移動方向と、移動量決定部１３３によって決定されたゲート位置の移動量とを表示するように構成される。表示部１３４は、ある局面において、コンピュータシステムのモニタとして実現される。モニタは、たとえば、液晶型、有機ＥＬ（Electro  Luminescence）型等であるが、その他の形式であってもよい。
【００３４】
出力部１０２は、ゲート位置決定部１１０からの出力に基づいて作動するように構成されている。出力部１０２は、ある局面において、決定されたゲートの移動方向および移動量を含むデータを他の情報処理装置あるいは駆動装置に装着されたデータ記録媒体に出力するように構成されている。
【００３５】
［ハードウェア構成］
図２を参照して、本実施の形態に係るゲート位置決定装置１００の具体的な構成について説明する。図２は、ゲート位置決定装置１００として機能するコンピュータシステム２００のハードウェア構成を表わすブロック図である。
【００３６】
コンピュータ２００は、主たる構成要素として、プログラムを実行するＣＰＵ２１０と、コンピュータ２００の使用者による指示の入力を受けるマウス２２０およびキーボード２３０と、ＣＰＵ２１０によるプログラムの実行により生成されたデータ、又はマウス２２０若しくはキーボード２３０を介して入力されたデータを揮発的に格納するＲＡＭ２４０と、データを不揮発的に格納するハードディスク２５０と、光ディスク駆動装置２６０と、モニタ２８０と、通信Ｉ／Ｆ２９０とを含む。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。光ディスク駆動装置２６０には、ＣＤ−ＲＯＭ２６２その他の光ディスクが装着される。
【００３７】
コンピュータ２００における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ２１０により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、ハードディスク２５０に予め格納されている場合がある。また、ソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭ２６２その他のデータ記録媒体に格納されて、プログラムプロダクトとして流通している場合もある。あるいは、ソフトウェアは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供される場合もある。このようなソフトウェアは、光ディスク駆動装置２６０その他の読取装置によりそのデータ記録媒体から読み取られて、あるいは、通信Ｉ／Ｆ２９０を介してダウンロードされた後、ハードディスク２５０に一旦格納される。そのソフトウェアは、ＣＰＵ２１０によってハードディスク２５０から読み出され、ＲＡＭ２４０に実行可能なプログラムの形式で格納される。ＣＰＵ２１０は、そのプログラムを実行する。
【００３８】
図２に示されるコンピュータ２００を構成する各構成要素は、一般的なものである。したがって、本発明の本質的な部分は、ＲＡＭ２４０、ハードディスク２５０、ＣＤ−ＲＯＭ２６２その他のデータ記録媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、コンピュータ２００のハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【００３９】
なお、データ記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible  Disk）、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic  Optical  Disc）／ＭＤ（Mini  Disc）／ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc））、ＩＣ（Integrated  Circuit）カード（メモリカードを含む）、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Electronically  Programmable  ROM）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable  Programmable  ROM）などの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。
【００４０】
ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。
【００４１】
［データ構造］
図３を参照して、本実施の形態に係るゲート位置決定装置１００のデータ構造について説明する。図３は、コンピュータシステム２００が備えるハードディスク２５０におけるデータの格納の一態様を概念的に表わす図である。コンピュータシステム２００は、ゲート位置決定装置１００として機能するために使用するデータおよびソフトウェアを、ハードディスク２５０のメモリ領域に保持している。データは、たとえば、解析条件を規定するパラメータ、金型その他の設計対象物の形状データ等を含む。ソフトウェアは、コンピュータシステム２００のオペレーティングシステム、解析処理を実現するシミュレーションプログラムを含み、また、ネットワーク通信を制御するソフトウェアも含み得る。
【００４２】
形状データは、メモリ領域３１０に格納されている。解析条件のうち成形条件は、メモリ領域３２０に格納されている。成形条件は、たとえば、射出圧力、射出速度、型締め力、金型温度、ゲート温度、ゲート数、ゲート位置などを含む。解析条件のうち解析実行条件は、メモリ領域３３０に格納されている。解析実行条件は、たとえば、解析処理を繰り返す回数（以下「解析実行回数Ｎ」という。）を含む。
【００４３】
ハードディスク２５０は、さらに、解析結果を格納するためのメモリ領域３４０を含む。解析結果は、たとえば、流速情報、充填時における金型表面の樹脂圧力、充填ゲート情報などを含む。
【００４４】
解析処理を実現するための解析プログラムは、メモリ領域３５０に格納されている。解析プログラムは、ＣＰＵ２１０によって実行される。ＣＰＵ２１０は、入力された形状データ（メモリ領域３１０）と成形条件（メモリ領域３２０）とを用いて、解析実行条件（メモリ領域３３０）にしたがって流動解析を実行し、解析結果（メモリ領域３４０）を導出する。
【００４５】
オペレーションシステムは、メモリ領域３６０に格納されている。このオペレーションシステムは、コンピュータシステム２００によるデータ処理、ハードウェアの制御その他の処理を制御する。
【００４６】
［ゲート位置決定処理］
図４から図１０を参照して、本実施の形態に係るゲート位置決定装置１００が実行する一連の処理の一部について説明する。この処理は、たとえば、モニタ２８０に表示されるメインメニューからマウス２２０、キーボード２３０その他の入力装置によって「ゲート位置決定処理」が選択されることにより実行される。
【００４７】
図４および図５は、ゲート位置決定装置１００として機能するコンピュータシステム２００が実行する処理の手順を表わすフローチャートである。図６〜図８は、メッシュ状に分割された解析モデルにおける圧力の分布を表わす図である。図９は、本実施の形態に係るゲート位置決定装置１００が三角要素における上流要素から新たな上流要素を決定する方法を表わす図である。図１０は、三角要素における末端節点からゲート位置までの流路を表わす図である。
【００４８】
以下の一実施例では、ゲート数が１の平板を三角要素でメッシュ化したモデルが使用されているが、ゲート数は２以上であってもよい。また、この例では、流速情報が微小要素上に存在し、圧力情報が微小要素の節点上に存在する場合について説明する。
【００４９】
図４を参照して、ステップＳ４１０にて、ＣＰＵ２１０は、モデル読込部１２１として、形状データの入力を受け付けて、ハードディスク２５０にそのデータを格納する（図３の形状データ３１０）。
【００５０】
ステップＳ４２０にて、ＣＰＵ２１０は、解析条件設定部１２２として、解析回数を設定する。より詳しくは、ＣＰＵ２１０は、コンピュータシステム２００の使用者に対して、解析を実行するために必要な解析条件情報のうち解析実行回数Ｎの入力を促し、マウス２２０、キーボード２３０その他の入力装置から解析実行回数Ｎの入力を受け付ける。なお、解析実行回数Ｎは２以上であってもよい。解析実行回数Ｎが多くなると、ＣＰＵ２１０は、より精度の高い位置に、すなわちより充填圧力が低減された位置にゲート位置を決定することができる。
【００５１】
ステップＳ４３０にて、ＣＰＵ２１０は、解析条件設定部１２２として、解析条件情報の詳細の入力を受け付ける。より詳しくは、ＣＰＵ２１０は、解析を実行するために必要な解析条件情報のうち、射出圧力、射出速度、型締め力、金型と樹脂とゲートの各温度、ゲート点数、ゲート位置などの成形条件の入力を受け付ける。ここで、ゲート点数およびゲート位置は、解析の実行のために必須の情報である。ＣＰＵ２１０は、これらの解析条件情報をハードディスク２５０に格納する（図３のメモリ領域３２０，３３０）。
【００５２】
ステップＳ４４０にて、ＣＰＵ２１０は、解析モデル作成部１２３として、ステップＳ４１０において読み込んだ形状データが示す成形品の形状を微小要素に分割することにより、解析モデルを生成する。
【００５３】
ステップＳ４５０にて、ＣＰＵ２１０は、樹脂流動解析部１２４として、ステップＳ４４０において生成した解析モデルに対して、ステップＳ４３０において設定した解析条件を適用して流動解析を実行し、解析結果をハードディスク２５０に格納する（メモリ領域３４０）。ステップＳ４６０にて、ＣＰＵ２１０は、解析を終了するか否かを判定する。この判定は、たとえば、解析を実行した回数がステップＳ４２０において入力された解析実行回数Ｎに到達しているか否かに基づいて行なわれる。ＣＰＵ２１０は、解析を終了すると判定すると（ステップＳ４６０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４７０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ４６０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、制御をステップＳ５００に切り換える。
【００５４】
ステップＳ５００にて、ＣＰＵ２１０は、後述するゲート位置改善処理を実行する。この処理が実行されると、当初入力された形状データによって規定されるゲートの位置が変更され得る。
【００５５】
ステップＳ４７０にて、ＣＰＵ２１０は、モニタ２８０に、ゲート位置を移動した結果を表わす情報（移動後ゲート位置情報）を表示し、ゲート位置決定処理を終了する。
【００５６】
図５を参照して、ステップＳ５１０にて、ＣＰＵ２１０は、解析結果読込部１３１として、ハードディスク２５０に格納されている解析結果情報を読み込む。より詳しくは、ＣＰＵ２１０は、ハードディスク２５０から、流速情報と、充填時金型表面樹脂圧力情報と、充填ゲート情報とを読み出し、その読み出した各データをＲＡＭ２４０のワーク領域に書き込む。
【００５７】
ステップＳ５２０にて、ＣＰＵ２１０は、移動方向決定部１３２として、ステップＳ５１０において読み込んだ充填ゲート情報を用いて、同じゲートから注入された樹脂が到達する節点によって形成される範囲をゲートごとの充填範囲として決定する。
【００５８】
以下、ＣＰＵ２１０は、ステップＳ５３０からステップＳ５８０までの処理を、１つのゲートにおける当該ゲートの充填範囲内の要素、あるいは節点について実行する。
【００５９】
ステップＳ５３０にて、ＣＰＵ２１０は、ゲート位置から一方向に対しての最低圧力となる節点を抽出する。
【００６０】
図６を参照して、より具体的には、ＣＰＵ２１０は、ゲート位置６００を始点として、型締め方向に垂直な方向に延びる１つの半直線６０１からの距離が一定値（たとえば、平均微小要素の一辺の長さ）以内の半直線近傍領域内にある充填時樹脂表面圧力値を有する微小要素の節点を抽出する。ＣＰＵ２１０は、さらに、各節点における圧力値が最低となる場所６１１を抽出し、その場所における圧力値（図６の例では、９．２ＭＰａ）を抽出する。微小要素の各場所と、当該場所における圧力値との関係は、解析処理ソフトウェアによって導出される。多くの場合、この場所は、金型の外周縁部となる。なお、圧力情報が微小要素にある場合には、ＣＰＵ２１０は、当該微小要素を抽出する。この場合、ＣＰＵ２１０は、当該微小要素における圧力値が最低となる場所を抽出する。
【００６１】
同様に、ＣＰＵ２１０は、ゲート位置６００を中心とする等角度で放射線状の各方向について、上記の処理（節点の抽出、場所の抽出）を実行し、各方向の最低圧力値を抽出する。たとえば、図６に示される例では、４５度間隔で放射線状に延びる半直線６０２，６０３，６０４，６０５，６０６，６０７，６１０のそれぞれについて、上記の処理を実行し、各半直線について、圧力値が最低となる場所６１２，６１３，６１４，６１５，６１６，６１７，６２０を抽出する。なお、隣接する半直線が形成する角度は４５度に限られず、１０度、１５度、２０度、３０度、６０度等であってもよい。
【００６２】
図５を再び参照して、ステップＳ５４０にて、ＣＰＵ２１０は、すべての方向について最低圧力点の抽出が完了したか否かを判定する。この判定は、たとえば、ＣＰＵ２１０が、ステップＳ５３０における処理を１つの半直線について実行するごとに、当該処理のために用いられた半直線の方向にフラグを設定し、予め設定された間隔で規定される複数の方向のすべてが当該フラグの割り当てを受けているか否かに基づいて行なわれる。ＣＰＵ２１０は、すべての方向について最低圧力点の抽出を終了したと判定すると（ステップＳ５４０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ５５０に切り換える。そうでない場合には（ステップＳ５４０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、制御をステップＳ５３０に戻す。
【００６３】
ステップＳ５５０にて、ＣＰＵ２１０は、ゲートの移動方向を決定する。より詳しくは、図７を参照して、たとえば、ＣＰＵ２１０は、ゲート位置６００から当該末端点までの方向で、かつ圧力値に比例する長さ（たとえば１０ＭＰａを１０ｍｍで表わす）のベクトル長を有するベクトル７１０をすべての方向で合算することにより得られる合成ベクトル７２０の反対方向を移動方向７３０として決定する。
【００６４】
なお、単純に最低圧力を持つ方向を移動方向とした場合、図６において、左上の方向（たとえば半直線６０３）が最低となり、移動方向は、平板で最低なゲート位置６００である中心とは異なる方向を向くことになる。一般に樹脂圧力はゲート点からの距離に比例して圧力降下する特性を有するため、探索方向を増加した場合でも、最も右上の節点が最低圧力値を有する点となり、同様に中心方向とはならない。つまり、一方向のみの評価では、全体の圧力バランスが考慮されないため、仮に平板の対称軸上にゲート位置があっても最低圧力値は当該対称軸から最も離れた点となる。そのため、当該移動方向は、対称軸から外れる方向を向き、平板の中心を向かないことになる。
【００６５】
より詳しくは、たとえば、図６に示される平板の例では、第１回目の移動時に、移動方向として最低圧力値の方向を選択すると、その次に小さい圧力値を持つ方向（半直線６０１）が考慮されなくなる。そのため、第２回目の移動時に、最低圧力値の方向は、前述の「その次に小さい圧力値を持つ方向」となる。半直線６０１と端との交点付近が、その移動によって決定されるゲート位置となる。このゲート位置は、第１回目の移動によって決定されたゲート位置から離れている。したがって、各移動時に決定されるゲート位置は、ジグザグに移動しながら、平板の中心近くに向かうことになる。その結果、最適なゲート位置までの移動の回数が多くなる。そこで、各方向の圧力値を加味して移動方向を算出すると、「その次に小さい圧力値を持つ方向」（半直線６０１）も、第１回目のゲート位置の決定に考慮される。これにより、互いの改善方向とその量とを考慮した合成ベクトルで移動方向を算出することが可能となり、少ない移動回数で最適なゲート位置を得ることができる。
【００６６】
これに対して、上述の本実施の形態に係る手法によると、圧力バランスから各方向の移動ベクトルを評価し各移動ベクトルを合成したベクトルに基づいてゲート位置の移動方向を決定することにより、移動方向が最適なゲート位置である平板の中心方向を向くように構成することができる。
【００６７】
図５を再び参照して、ステップＳ５６０にて、ＣＰＵ２１０は、末端の節点を抽出する。より詳しくは、図８に示されるように、ＣＰＵ２１０は、ゲート位置６００から当該移動方向上の充填範囲の外周縁の位置にある節点を、移動方向末端節点８１０として抽出する。さらに、ＣＰＵ２１０は、ゲートの移動方向とは逆方向の充填範囲の外周縁の位置にある節点を移動逆方向末端節点８２０として抽出する。
【００６８】
図５を参照して、ステップＳ５７０にて、ＣＰＵ２１０は、ゲート位置６００から移動方向末端節点８１０に至る流路と、ゲート位置６００から移動逆方向末端節点８２０に至る流路とを抽出する。より詳しくは、ＣＰＵ２１０は、ゲート位置６００からステップＳ５６０において抽出した末端節点８１０，８２０に至る各流路を、各微小要素に属する流速ベクトル情報から抽出する。具体的には、ＣＰＵ２１０は、末端節点８１０，８２０を含む各微小要素の流速ベクトルのうち、微小要素の重心から当該節点方向への流速成分が最大である微小要素を上流要素として抽出する。ＣＰＵ２１０は、末端節点８１０，８２０と当該上流要素の重心とを結ぶ各線を、この部分の流路として取り扱う。ＣＰＵ２１０は、このような処理を上流要素にゲート位置６００が含まれるまで続け、最後に、上流要素の重心とゲート位置６００とを結ぶ直線を流路として取り扱う。
【００６９】
ここで、図９を参照して、三角要素における上流要素から新たな要素を決定する方法について説明する。図９は、微小要素の流速ベクトルと方向成分とを概念的に表わす図である。
【００７０】
微小要素が三角要素の場合における周辺要素９３０の流速ベクトル９５０は、その上流要素９１０の重心９２０に向かう方向成分９６０を有する。隣接する三角要素の接点は共有要素９４０として規定されている。図９に示される流速ベクトルの関係がある場合、周辺要素の流速ベクトルの重心間成分９６０が最大となるので、上流要素９９０が、新たな上流要素として抽出される。
【００７１】
ＣＰＵ２１０は、このような処理を上流要素にゲート位置６００が含まれるまで続け、最後は、上流要素の重心９２０とゲート位置６００とを結ぶ直線を流路として扱う。
【００７２】
図１０を参照して、そのようにして得られる流路について説明する。図１０は、末端節点８１０からゲート位置６００までの流路１０１０を表わす図である。
【００７３】
なお、モデル形状が単純である場合、あるいは、流路計算に時間を要する場合には、処理の簡略化のために、ＣＰＵ２１０は、上記の流路計算を行なわずに、末端節点８１０とゲート位置６００とを結ぶ直線を流路として扱ってもよい。なお、着目すべき点は、流路を評価に用いることにより、孔形状を持つ解析モデルでも適切な移動位置を決定できる、という点である。
【００７４】
図５を再び参照して、ステップＳ５８０にて、ＣＰＵ２１０は、ゲート移動量を決定する。より詳しくは、ＣＰＵ２１０は、ステップＳ５７０において抽出した２つの流路を１本の経路として、その経路の中間地点にゲート位置６００を移動し、その中間地点の座標値を新たなゲート位置８３０として決定する。
【００７５】
ステップＳ５９０にて、ＣＰＵ２１０は、すべてのゲートについて上述の処理を終了しているか否かを判定する。この判定は、たとえば、上記の処理を終了するごとに、処理の終了を表わすフラグを当該ゲートに設定し、すべてのゲートについて当該フラグが設定されているか否かに基づいて行なわれる。ＣＰＵ２１０は、すべてのゲートについて処理を終了していると判定すると（ステップＳ５９０にてＹＥＳ）、制御をステップＳ４３０（図４）に戻す。そうでない場合には（ステップＳ５９０にてＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、制御をステップＳ５３０に戻す。
【００７６】
図１１〜図１４を参照して、本実施の形態に係るゲート位置決定装置１００による一実施例について説明する。図１１は、５つのゲートを持つ液晶ＴＶの筐体の背面部のモデルに対して本発明に係る技術思想を適用した際の各解析ごとのピーク時における金型表面の樹脂圧力分布と、型締め力の充填時間内での推移とを表わす図である。図１２は、図１１における場合の型締め力の変化を表わす図である。図１３は、その５回の解析が行なわれる間の４回のゲート移動によって金型表面樹脂圧力のピーク値が低減されていく様子を表わす図である。図１４は、その５回の解析が行なわれる間の４回のゲート移動によって型締め力が低減されていく様子を表わす図である。
【００７７】
図１１を参照して、凡例１１１０，１１２０，１１３０，１１４０，１１５０は圧力の幅を概念的に表わしている。凡例１１１０は高圧力を表わし、凡例１１５０は低圧力を表わす。図１１（Ａ）は、１回目の解析処理の実行後の状態を表わす。図１１（Ｂ）は２回目の解析処理結果、図１１（Ｃ）は３回目の解析処理結果、図１１（Ｄ）は４回目の解析処理結果、図１１（Ｅ）は５回目の解析処理結果を表わす。
【００７８】
１回目の解析処理時に特定されるゲート位置１１６０（図１１（Ａ））は、５回目の解析処理後には、ゲート位置１１７０として特定される（図１１（Ｅ））。ゲート位置１１６０とゲート位置１１７０とを比較すると、解析処理の結果、導出されるゲート位置が移動しているのが読み取れる。
【００７９】
図１２を参照して、特に、３回目の解析処理までは、型締め力のピーク値が減少していることが、Ｙ座標軸の値から読み取れる（図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ））。
【００８０】
図１３を参照して、ピーク圧力は、１３６．５９ＭＰａから９１．２９ＭＰａまで、約３３％低減されている。また、図１４を参照して、型締め力は、３６６９．３２トンから２１６５．０８トンまで、約４１％低減されている。
【００８１】
以上のようにして、本発明の実施の形態に係るゲート位置決定装置１００は、ゲートから注入された樹脂が全ての微小要素に到達した時間の金型表面樹脂圧力の分布からゲート点から出した半直線の近傍の節点のうち最小圧力値を持つ点を、放射状の各半直線ごとに抽出し、当該ゲートから各抽出点までのベクトルと全方向との位置関係に基づいて、ゲートを配置する位置を移動する移動量と移動方向とを決定する。その結果、ゲート位置決定装置１００は、流動解析を行う回数が１回でも、流動解析で得られる解析結果に基づいてゲートを配置する位置を効果的に移動する移動量と移動方向とを決定することができ、短時間に最適なゲート位置を決定することができる。さらに、ゲート位置決定装置１００は、移動後のゲート位置に基づいて流動解析を繰り返すことによって、より精度の高いゲート位置、つまり樹脂圧力分布がさらに平均化され、最大充填圧力、締付力、あるいはソリが低減されたゲート位置を決定することができる。
【００８２】
以上詳述したように、本発明の実施の形態に係るゲート位置決定装置１００によると、樹脂を注入するためのゲートの位置を短時間で決定することができる。
【００８３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態に係るゲート位置決定装置１００によって実現される機能の構成を表わすブロック図である。
【図２】ゲート位置決定装置１００として機能するコンピュータシステム２００のハードウェア構成を表わすブロック図である。
【図３】コンピュータシステム２００が備えるハードディスク２５０におけるデータの格納の一態様を概念的に表わす図である。
【図４】ゲート位置決定装置１００として機能するコンピュータシステム２００が実行する処理の手順を表わすフローチャート（その１）である。
【図５】ゲート位置決定装置１００として機能するコンピュータシステム２００が実行する処理の手順を表わすフローチャート（その２）である。
【図６】メッシュ状に分割された解析モデルにおける圧力の分布を表わす図（その１）である。
【図７】メッシュ状に分割された解析モデルにおける圧力の分布を表わす図（その２）である。
【図８】メッシュ状に分割された解析モデルにおける圧力の分布を表わす図（その３）である。
【図９】ゲート位置決定装置１００が三角要素における上流要素から新たな上流要素を決定する方法を表わす図である。
【図１０】三角要素における末端節点からゲート位置までの流路を表わす図である。
【図１１】５つのゲートを持つ液晶ＴＶの筐体の背面部のモデルに対して本発明に係る技術思想を適用した際の各解析ごとのピーク時における金型表面の樹脂圧力分布と、型締め力の充填時間内での推移とを表わす図である。
【図１２】５つのゲートを持つ液晶ＴＶの筐体の背面部のモデルに対して本発明に係る技術思想を適用した際に解析を行なった場合の型締め力の変化を表わす図である。
【図１３】５回の解析が行なわれる間の４回のゲート移動によって金型表面樹脂圧力のピーク値が低減されていく様子を表わす図である。
【図１４】その５回の解析が行なわれる間の４回のゲート移動によって型締め力が低減されていく様子を表わす図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００  ゲート位置決定装置、１０１  入力部、１０２  出力部、１１０  ゲート位置決定部、１２０  流動解析部、１２１  モデル読込部、１２２  解析条件設定部、１２３  解析モデル生成部、１２４  樹脂流動解析部、１３０  ゲート位置改善部、１３２  移動方向決定部、１３３  移動量決定部、１３４  表示部、１４０  記憶部、２００  コンピュータシステム、２１０  ＣＰＵ、２２０  マウス、２３０  キーボード、２４０  ＲＡＭ、２５０  ハードディスク、２６０  光ディスク駆動装置、２６２  ＣＤ-ＲＯＭ、２８０  モニタ、２９０  通信Ｉ／Ｆ。
【図１】
2010005893.tif 000003
【図２】
2010005893.tif 000004
【図３】
2010005893.tif 000005
【図４】
2010005893.tif 000006
【図５】
2010005893.tif 000007
【図６】
2010005893.tif 000008
【図７】
2010005893.tif 000009
【図８】
2010005893.tif 000010
【図９】
2010005893.tif 000011
【図１０】
2010005893.tif 000012
【図１３】
2010005893.tif 000013
【図１４】
2010005893.tif 000014
【図１１】
2010005893.tif 000015
【図１２】
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