(57)【要約】【課題】型締め終了を正確に判定することで樹脂の流動挙動の解析精度を向上させるようにしたコンピュータ支援による金型設計装置を提供する。【解決手段】金型にチャージされた樹脂を圧縮力Ｆで型締めするときの樹脂の流動挙動を解析するシミュレーション・プログラムを備えるコンピュータ支援による金型設計装置において、圧縮力Ｆが上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達するまで所定時間Δｔごとに圧縮力Ｆを増加して樹脂３０を型締めしつつ、その流動挙動を解析し（Ｓ１０からＳ２０）、圧縮力Ｆが上限値に到達したとき、樹脂の応力緩和時間に基づいて圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出する（Ｓ２４，Ｓ２６）。【選択図】図４
2014186636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータと、前記コンピュータに接続されるディスプレイと、前記コンピュータに格納されると共に、金型にチャージされた樹脂をプレス機を介して圧縮力Ｆで型締めするときの樹脂の流動挙動を解析して前記ディスプレイに表示するシミュレーション・プログラムを備えるコンピュータ支援による金型設計装置において、前記シミュレーション・プログラムが、
ａ．前記圧縮力Ｆが上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達するまで所定時間ごとに前記圧縮力Ｆを増加して前記樹脂を型締めしつつ、前記樹脂の流動挙動を解析する第１の解析手段と、
ｂ．前記圧縮力Ｆが前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達したとき、前記樹脂の応力緩和時間に基づいて前記圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出する圧縮力代替値算出手段と、
を備えることを特徴とするコンピュータ支援による金型設計装置。
【請求項２】
さらに、
ｃ．前記代替値Ｆａが算出されたとき、前記圧縮力Ｆを前記算出された代替値Ｆａと持ち替える圧縮力持替手段と、
ｄ．前記持ち替えられた圧縮力Ｆが既定時間ｔｓを経過するまで常に前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）以上である場合、前記樹脂の流動挙動の解析が終了したと判定する解析終了判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載のコンピュータ支援による金型設計装置。
【請求項３】
さらに、
ｅ．前記持ち替えられた圧縮力Ｆが前記既定時間ｔｓを経過するまでの間に前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）未満となった場合、前記持ち替えられた圧縮力Ｆが前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達するまで所定時間ごとに前記持ち替えられた圧縮力Ｆを増加して前記樹脂を型締めしつつ、前記樹脂の流動挙動を解析する第２の解析手段、
を備えることを特徴とする請求項２記載のコンピュータ支援による金型設計装置。
【請求項４】
前記圧縮力代替値算出手段は、下記の関係式
σ＝σ０ｅｘｐ（−ｔｒ／τ）
（ただしσ０：型締め速度を停止した瞬間の応力、τ：樹脂の応力緩和時間、ｔｒ：型締めを停止してからの経過時間）によって応力σを算出し、前記算出された応力σに基づいて前記圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のコンピュータ支援による金型設計装置。
【請求項５】
前記上限値Ｆｍａｘが前記プレス機の特性から決定される固定値に設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコンピュータ支援による金型設計装置。
【請求項６】
前記上限値Ｆｓが可変な値に設定されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコンピュータ支援による金型設計装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はコンピュータ支援（Computer Aided Engineering）による金型設計装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ支援による金型設計装置としては、例えば特許文献１記載の技術が知られている。その技術にあっては、流動性樹脂をプレス成形法によって成形する際の樹脂の流動挙動をシミュレーションするように構成している。
【０００３】
より具体的には、特許文献１記載の技術にあっては、油圧回路特性とプレス装置側の弾性と樹脂側の見かけの弾性に基づいて樹脂が受ける圧縮速度（型締め速度）を逐次算出すると共に、その圧縮速度に基づいて樹脂の流動挙動を解析するように構成している。即ち、特許文献１記載の技術は、従来、圧縮速度が一定とされていた結果、実際の値と相違して解析に誤差が生じていた不都合を回避するように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７６２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の技術は上記のように構成することで圧縮速度の算出精度を向上させているが、圧縮速度が零となると、型締め終了と判定して解析を終了するため、依然として樹脂の流動挙動の解析精度が十分とはいえない不都合があった。
【０００６】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、型締め終了を正確に判定することで樹脂の流動挙動の解析精度を向上させるようにしたコンピュータ支援による金型設計装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、コンピュータと、前記コンピュータに接続されるディスプレイと、前記コンピュータに格納されると共に、金型にチャージされた樹脂をプレス機を介して圧縮力Ｆで型締めするときの樹脂の流動挙動を解析して前記ディスプレイに表示するシミュレーション・プログラムを備えるコンピュータ支援による金型設計装置において、前記シミュレーション・プログラムが、前記圧縮力Ｆが上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達するまで所定時間ごとに前記圧縮力Ｆを増加して前記樹脂を型締めしつつ、前記樹脂の流動挙動を解析する第１の解析手段と、前記圧縮力Ｆが前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達したとき、前記樹脂の応力緩和時間に基づいて前記圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出する圧縮力代替値算出手段とを備える如く構成した。
【０００８】
請求項２に係る金型設計装置にあっては、さらに、前記代替値Ｆａが算出されたとき、前記圧縮力Ｆを前記算出された代替値Ｆａと持ち替える圧縮力持替手段と、前記持ち替えられた圧縮力Ｆが既定時間ｔｓを経過するまで常に前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）以上である場合、前記樹脂の流動挙動の解析が終了したと判定する解析終了判定手段とを備える如く構成した。
【０００９】
請求項３に係る金型設計装置にあっては、さらに、前記持ち替えられた圧縮力Ｆが前記既定時間ｔｓを経過するまでの間に前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）未満となった場合、前記持ち替えられた圧縮力Ｆが前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達するまで所定時間ごとに前記持ち替えられた圧縮力Ｆを増加して前記樹脂を型締めしつつ、前記樹脂の流動挙動を解析する第２の解析手段を備える如く構成した。
【００１０】
請求項４に係る金型設計装置にあっては、前記圧縮力代替値算出手段は、下記の関係式
σ＝σ０ｅｘｐ（−ｔｒ／τ）
（ただしσ０：型締め速度を停止した瞬間の応力、τ：樹脂の応力緩和時間、ｔｒ：型締めを停止してからの経過時間）によって応力σを算出し、前記算出された応力σに基づいて前記圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出する如く構成した。
【００１１】
請求項５に係る金型設計装置にあっては、前記上限値Ｆｍａｘが前記プレス機の特性から決定される固定値に設定される如く構成した。
【００１２】
請求項６に係る金型設計装置にあっては、前記上限値Ｆｓが可変な値に設定される如く構成した。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係るコンピュータ支援による金型設計装置にあっては、シミュレーション・プログラムが、樹脂を型締めするときの圧縮力Ｆが上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達するまで所定時間ごとに圧縮力Ｆを増加して樹脂を型締めしつつ、その流動挙動を解析する第１の解析手段と、圧縮力Ｆが上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達したとき、樹脂の応力緩和時間に基づいて圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出する圧縮力代替値算出手段とを備える如く構成したので、樹脂の型締めに必要な圧縮力を精度良く算出できて樹脂の流動挙動の解析精度を向上することができる。
【００１４】
図７を参照して説明すると、樹脂などの粘弾性を有する材料に外力を与えた場合、時間の経過と共に材料内に作用していた応力が減少する応力緩和という現象が生じることから、実成形プロセスにおいては、一旦圧縮力が上限値に到達して型締め速度（圧縮速度）が零となった後であっても、応力緩和に伴う樹脂の再圧縮が行われる。
【００１５】
特許文献１記載の技術にあっては、時刻ｔ１において一旦金型の上型が停止すると、換言すれば型締め速度が零になると、型締め終了と判定して解析を終了していた。即ち、樹脂の応力緩和を考慮していないため、解析精度が十分とはいえない不都合があった。
【００１６】
その点に鑑み、この発明にあっては応力緩和時間に基づいて圧縮力の代替値Ｆａを算出するように構成したので、樹脂の流動挙動の解析精度を向上させることができる。
【００１７】
請求項２に係る金型設計装置にあっては、さらに、代替値Ｆａが算出されたとき、圧縮力Ｆを代替値Ｆａと持ち替える圧縮力持替手段と、持ち替えられた圧縮力Ｆが既定時間ｔｓを経過するまで常に上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）以上である場合、樹脂の流動挙動の解析が終了したと判定する解析終了判定手段を備える如く構成したので、型締め終了を正確に判定できて樹脂の流動挙動の解析精度を向上させることができる。
【００１８】
即ち、樹脂の応力緩和時間に基づいて算出される代替値Ｆａで持ち替えられた圧縮力Ｆが上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達した後、既定時間ｔｓが経過するまでは型締め終了と判定せず、解析を続行するように構成したので、型締め終了を正確に判定できて解析精度を向上させることができる。
【００１９】
図７を参照して説明すると、この発明にあっては応力緩和時間に基づいて圧縮力の代替値Ｆａを算出し、それが既定時間ｔｓを経過するまで常に上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）以上である場合に限り型締め終了と判定しないので、樹脂の流動挙動の解析精度を向上させることができる。
【００２０】
請求項３に係る金型設計装置にあっては、さらに、持ち替えられた圧縮力Ｆが既定時間ｔｓを経過するまでの間に上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）未満となった場合、持ち替えられた圧縮力Ｆが上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達するまで所定時間ごとに持ち替えられた圧縮力Ｆを増加して樹脂を型締めしつつ、樹脂の流動挙動を解析する第２の解析手段を備える如く構成したので、上記した効果に加え、樹脂の流動挙動の解析精度をより一層向上させることができる。
【００２１】
請求項４に係る金型設計装置にあっては、圧縮力代替値算出手段は、下記の関係式
σ＝σ０ｅｘｐ（−ｔｒ／τ）
（ただしσ０：型締め速度を停止した瞬間の応力、τ：樹脂の応力緩和時間、ｔｒ：型締めを停止してからの経過時間）によって応力σを算出し、その応力σに基づいて圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出する如く構成したので、上記した効果に加え、応力緩和時間に基づいて圧縮力の代替値を簡易かつ的確に算出することができる。
【００２２】
請求項５に係る金型設計装置にあっては、上限値Ｆｍａｘがプレス機の特性から決定される固定値に設定される如く構成したので、上記した効果に加え、構成を簡易にすることができる。
【００２３】
請求項６に係る金型設計装置にあっては、上限値Ｆｓが可変な値に設定される如く構成したので、圧縮力制御で動作させた条件においても解析が可能となり、上記した効果に加え、樹脂の特性に応じて最適な条件を設定でき、解析精度を一層向上させることができる
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１実施例に係るコンピュータ支援による金型設計装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１の装置を用いて行われる、製品設計から量産までの工程を示す説明図である。
【図３】図２に示す金型モデルの説明図である。
【図４】図１に示すコンピュータ支援による金型設計装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図５】図４フロー・チャートの動作を説明する説明図である。
【図６】この発明の第２実施例に係るコンピュータ支援による金型設計装置の動作を示す、図４と同様のフロー・チャートである。
【図７】この発明の効果を従来技術と対比して示すため、詳細な型締め動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面に即してこの発明に係るコンピュータ支援による金型設計装置を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１はこの発明に係るコンピュータ支援による金型設計装置を全体的に示す概略図である。
【００２７】
図１において符号１０はその装置を示し、装置１０は、コンピュータ１２と、コンピュータ１２に接続されるディスプレイ１４と、コンピュータ１２に格納されると共に、金型にチャージされた樹脂をプレス機を介して圧縮力Ｆで型締めするときの樹脂の流動挙動を解析してディスプレイ１４に表示する、対話形式のシミュレーション・プログラム１６と、キーボードおよびマウスなどの入力装置１８を備える。
【００２８】
このように、装置１０はコンピュータ支援ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）あるいはＣＡＤ（Computer Aided Design) ／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing) ，ＣＩＭ（Computer Integrated Manufacturing ）による金型設計装置として構成される。
【００２９】
金型設計は具体的には製品設計から量産までの工程の一環として行われ、設計者（エンジニア）は、要求される製品の仕様が記載された設計仕様書に基づき、入力装置１８を介してデータを入力し、プログラム１６に格納された指示に従い、対話形式で製品モデル２０を設計する。
【００３０】
図２は、装置１０を用いて行われる製品設計から量産までの工程を示す説明図である。
【００３１】
ＣＡＥにおいては、金型２６を用いて製品２８を製造しようとするとき、設計者は先ず装置１０を用いて製品設計工程で製品モデル２０を設計し、その作成した製品モデル２０を使用して金型設計工程で金型モデル２２を設計する。
【００３２】
次いで、設計者は、作成した金型モデル２２を使用して金型加工データを作成し、そのデータを使用してＮＣ加工装置２４などによって金型２６を製造し、製造した金型２６を使用してプレス成形（圧縮成形）によって製品２８を製造する。この際、金型モデル２２の作成結果を設計仕様書に書き加えることで、次回の金型設計に反映させることとする。
【００３３】
図３は設計された金型モデル２２を示す説明図である。図示の如く、金型モデル２２は上型２２ａと下型２２ｂを備え、下型２２ｂにはキャビティ（空間）が形成され、そこに材料（樹脂）３０がチャージ（充填）可能に構成される。樹脂は例えばポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネイド等の熱可塑性樹脂、またはエポキシ、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂、およびそれらをガラス繊維や炭素繊維等で強化した繊維強化樹脂等からなり、図示例の場合、シート状（半溶融状態）でチャージされる。
【００３４】
金型モデル２２にあっては、上型２２ａがプレス機（図示せず）によって上下自在に構成される。上型２２ａは降下（型締め）されるとき樹脂３０は圧縮され、荷重（反力。圧縮力Ｆ）を生じる。
【００３５】
この発明の目的は、金型モデル２２において樹脂（材料）３０を圧縮して樹脂の流動挙動を解析し金型２６を設計することにあるので、以下その点に焦点をおいて説明する。
【００３６】
図４はその解析作業を示すフロー・チャートである。これは前記したシミュレーション・プログラム１６の動作である。
【００３７】
以下説明すると、Ｓ（ステップ）１０において図示のような初期条件を設定する。Ｓ１０の処理は解析の準備作業に相当する。
【００３８】
樹脂３０の物性としては、粘度、熱伝導率、比熱、比容積、応力緩和時間などを設定する。「応力緩和時間」は、応力緩和現象における時定数を意味する。
【００３９】
初期樹脂チャージ位置は図３に示すような下型２２ｂのキャビティで樹脂３０が置かれた位置、寸法は樹脂３０の初期状態（圧縮前）における形状および厚さ［ｃｍ］を示す。それ以外にも樹脂３０の温度なども入力する。
【００４０】
金型材特性は金型モデル２２で使用予定の素材の温度、熱伝導率、下型２２ｂのキャビティの体積などを意味する。プレス機特性は、予定される油圧作動式などのプレス機の最大型締め力（上限値）Ｆｍａｘ［Ｎ］などを意味する。
【００４１】
本実施例における成形条件は金型モデル２２の上型２２ａの型締め速度（降下速度あるいは圧縮速度）Ｖ１［ｃｍ／ｓｅｃ］等を意味する。
【００４２】
流動停止判定時間（既定時間）ｔｓは、後述する如く、樹脂の流動挙動の解析の終了判定に使用される時間で、予め実験を通じて求められる。
【００４３】
次いでＳ１２において金型モデル２２の上型２２ａを樹脂３０まで降下させ、解析を開始する。このときの時刻ｔをｔ＝０（初期値）に設定する。尚、この時点において型締め速度Ｖ１はＳ１０で設定された値に達しているものとする。
【００４４】
次いでＳ１４に進み、時刻ｔ（初期値０）に所定時間Δｔを加算して時刻を更新し、Ｓ１６に進み、その時刻（ｔ＋Δｔ）における型締め速度Ｖ１を一定としたときの圧縮による樹脂３０の流動挙動を解析し、有限要素法に基づいて樹脂３０の各要素に発生する応力σを算出する。
【００４５】
次いでＳ１８に進み、ｔ＝ｔからｔ＝ｔ＋Δｔまでの間の圧縮力Ｆを算出する。これはＳ１６で算出された各要素の応力σを積算することで算出する。尚、本実施例においては、Ｓ１２以降の処理において上型２２ａの型締め速度Ｖ１は一定とされることから、樹脂３０の厚みは初期値から型締め速度Ｖ１×所定時間Δｔだけ逐次減少させられる。
【００４６】
次いでＳ２０に進み、Ｓ１８で算出された圧縮力Ｆが最大型締め力（上限値）Ｆｍａｘ未満か否か判断し、肯定されるときはＳ１４に戻り、上記した処理を繰り返す。
【００４７】
図５は図４の処理を示す説明図である。
【００４８】
ここで、図４の説明を続ける前に図５を参照して図４の処理を概説すると、図４の処理にあっては先ず図５（ａ）に示すように上型２２ａを降下させ、図５（ｂ）に示すように上型２２ａが樹脂３０に接触させて圧縮力（荷重）Ｆを発生させる（図４のＳ１２）。このときの時刻ｔ＝０から解析が開始する。
【００４９】
次いで、図５（ｃ）に示す如く、圧縮力Ｆが最大型締め力Ｆｍａｘに到達するまで所定時間Δｔごとに圧縮力Ｆを増加して樹脂３０を型締めしつつ、樹脂３０の流動挙動を解析する。
【００５０】
図７を参照して述べた如く、圧縮力Ｆが一旦最大型締め力Ｆｍａｘに到達すると、型締め速度Ｖ１が減少して零となるが、特許文献１記載の技術はその時点で型締め終了と判定して解析を終了していたため、その後の応力緩和現象を反映しておらず、解析精度が十分とはいえない不都合があった。
【００５１】
その点に鑑み、この実施例にあっては同図（ｃ）から（ｅ）に示す如く、圧縮力Ｆが最大型締め力Ｆｍａｘに到達したとき、樹脂３０の応力緩和時間に基づいて圧縮力Ｆの代替値（代替圧縮力）Ｆａを算出するように構成した。
【００５２】
また、圧縮力Ｆを応力緩和現象発生後の代替値Ｆａで持ち替え、持ち替えられた圧縮力Ｆが最大型締め力Ｆｍａｘに到達するまで所定時間Δｔごとに圧縮力Ｆを増加して樹脂３０を型締めしつつ、その流動挙動を解析すると共に、圧縮力Ｆが最大型締め力Ｆｍａｘに到達した後、既定時間ｔｓを経過するまで常に最大型締め力Ｆｍａｘ以上である場合に型締めが終了したと判定するように構成した。
【００５３】
以上を前提として図４フロー・チャートの説明に戻ると、Ｓ２０で肯定されるときはＳ１４に戻る一方、否定、即ち、圧縮力Ｆが最大型締め力Ｆｍａｘに到達したと判断されるときはＳ２２に進み、時刻ｔに所定時間Δｔを加算して時刻を更新すると共に、カウンタｉ（後述）の値をインクリメントする。
【００５４】
次いでＳ２４に進み、型締め速度Ｖ１を一時的に零とし（型締めを停止し）、樹脂３０の応力緩和時間に基づいて応力σを算出する。応力σは具体的には、以下のＭａｘｗｅｌｌの関係式によって算出する。
【００５５】
σ＝σ０ｅｘｐ（−ｔｒ／τ）
式中、σ０：型締め速度を停止した瞬間の応力、τ：樹脂３０の応力緩和時間、ｔｒ：型締め速度を停止（Ｖ１＝０）してからの経過時間、即ち、カウンタｉに所定時間Δｔを乗じて得られる値を示す。経過時間ｔｒを用いることから応力σは算出される度に減少する値となる。尚、上記でｅｘｐは（exponential function：指数関数）を表す。
【００５６】
尚、応力緩和時間に基づく応力σの算出にあたっては、上記型締め速度Ｖ１を完全な零（型締め停止）とせず、非常に低速な値（より具体的には零相当値。Ｖ１≒０）として算出しても良い。その際には、上記した応力緩和時間に基づく応力σの算出式において、以下の連立方程式が成立すればよい。
【００５７】
σ＝ηγ
σ０＝η０γ
式中、η：型締め停止してからの経過時間ｔｒにおける樹脂３０の粘度、η０：Ｖ１≒０とした瞬間の粘度、γ：樹脂３０のひずみ速度を示す。
【００５８】
次いでＳ２６に進み、現在の時刻ｔにおける圧縮力Ｆの代替値（代替圧縮力）Ｆａを算出する。これはＳ２４で算出された各要素の応力σを積算することで算出する。従ってＳ２６の処理は樹脂３０の応力緩和時間τに基づいて圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出することに相当する。
【００５９】
尚、樹脂３０は金型自体による冷却も予測されるので、代替値Ｆａの算出に際しては、上記した関係式以外にも、一般的に用いられる温度・時間換算則も考慮しても良いことはいうまでもない。
【００６０】
次いでＳ２８に進み、圧縮力Ｆを代替値Ｆａで持ち替え、Ｓ３０に進み、持ち替えられた圧縮力Ｆが最大型締め力Ｆｍａｘ以上か否か判断する。Ｓ３０で肯定されるときはＳ３２に進み、カウンタｉの値が規定値ｎ未満か否か判断する。規定値ｎは前記した流動停止判定時間（既定時間）ｔｓを所定時間Δｔで除算して得られる値であるため、Ｓ３２の判断は、型締め停止（Ｖ１＝０）となってからの経過時間ｔｒが流動停止判定時間ｔｓに達したか否かを判断することに相当する。
【００６１】
最初のプログラムループでは通例肯定されてＳ２２に戻り、時刻ｔをΔｔだけ更新すると共に、カウンタｉの値をインクリメントし、Ｓ２４，Ｓ２６に進み、応力σを再度算出して代替値Ｆａを再度算出する。
【００６２】
上記した如く、応力σの算出に経過時間ｔｒを用いることから、応力緩和現象が発生すると代替値Ｆａは算出される度に減少するため、Ｓ３０の判断は否定されてＳ３４に進み、カウンタｉの値をリセットし、Ｓ３６に進み、時刻ｔ＋Δｔの型締め速度Ｖ１を一定としたときの樹脂３０の流動挙動を解析して樹脂３０の各要素に発生する応力σを算出する。
【００６３】
次いでＳ３８に進み、Ｓ３６で求められる応力から圧縮力Ｆを算出する。尚、Ｓ３６−Ｓ３８で算出される値は、Ｓ２６で樹脂３０の応力緩和時間τに基づいて算出される代替値Ｆａではなく、Ｓ１６−Ｓ１８と同様に樹脂３０の再度圧縮に伴う流動挙動に基づき算出される圧縮力Ｆである。
【００６４】
次いでＳ４０に進んで時刻ｔを更新し、Ｓ３０に進み、上記を繰り返す。即ち、樹脂３０の応力緩和時間τに基づいて算出される代替値Ｆａ（より正確には、持ち替えられた圧縮力Ｆ）が最大型締め力Ｆｍａｘ未満となった場合、再度上型２２ａを型締め速度Ｖ１で降下させ、これに伴い発生する圧縮力Ｆが最大型締め力Ｆｍａｘに到達するまで所定時間Δｔごとに圧縮力Ｆを増加して樹脂３０を型締めしつつ、その流動挙動を解析する。
【００６５】
一方、Ｓ３２で否定されるときは代替値Ｆａで持ち替えられた圧縮力Ｆが流動停止判定時間ｔｓを経過するまで常に最大型締め力Ｆｍａｘ以上であることから、樹脂３０の流動が止まり、型締め終了に至ったと判断できるので、Ｓ４２に進み、樹脂３０の流動解析が終了したと判断する。また必要に応じて保圧冷却解析などへ移行する。
【００６６】
この実施例に係るコンピュータ支援による金型設計装置１０にあっては、上記のように構成したので、型締め終了を正確に判定できて樹脂３０の流動挙動の解析精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００６７】
図６はこの発明の第２実施例に係るコンピュータ支援による金型設計装置のシミュレーション・プログラム１６の動作を示す、図４と同様のフロー・チャートである。
【００６８】
図６フロー・チャートと図４フロー・チャートにおいて共通する処理については、詳細な説明を省略し、第１実施例と相違する点に焦点をおいて以下説明する。
【００６９】
第１実施例にあっては図４フロー・チャートの処理において上限値Ｆｍａｘをプレス機の特性から決定される固定値（最大型締め力）に設定されると共に、圧縮力Ｆがそれに到達するまでの上型２２ａの型締め速度をＶ１に制御するように構成した。
【００７０】
それに対し、第２実施例にあっては、上限値をプレス機の特性から決定される最大型締め力以下の任意の値（設定圧縮力）Ｆｓに設定するように構成した。
【００７１】
従って、第２実施例にあっては、Ｓ１００においてプレス機特性の最大型締め力Ｆｍａｘの入力に代え、成形条件として任意の圧縮力（設定圧縮力（上限値））Ｆｓ［Ｎ］および型締め速度Ｖの上限速度（設定上限速度）Ｖｍａｘ［ｃｍ／ｓｅｃ］が入力される。
【００７２】
次いでＳ１０２において上型２２ａを樹脂３０まで降下させ、解析を開始するが、このときの圧縮力ＦをＦ＝０（初期値）に設定する。尚、この時点において型締め速度ＶはＳ１００で設定された設定上限速度Ｖｍａｘに達しているものとする。
【００７３】
次いでＳ１０４で時刻ｔを更新し、Ｓ１０６に進み、その時刻ｔ＝ｔ＋Δｔにおける型締め速度Ｖを設定上限速度Ｖｍａｘとしたときの圧縮による樹脂３０の流動挙動を解析し、樹脂３０の各要素に発生する応力σを有限要素法に基づいて算出する。
【００７４】
次いでＳ１０８に進み、算出された応力σに基づいて圧縮力Ｆを算出しＳ１１０に進み、Ｓ１０８で算出された圧縮力Ｆが設定圧縮力（上限値）Ｆｓ未満か否か判断する。
【００７５】
Ｓ１１０で否定、即ち、圧縮力Ｆが設定圧縮力Ｆｓに到達したと判断されるときはＳ１１２に進み時刻ｔの更新及びカウンタの値をインクリメントし、Ｓ１１４に進み、図４のＳ２４同様応力緩和時間τに基づいて応力σを算出する。
【００７６】
次いでＳ１１６に進み、Ｓ１１４で算出された応力σに基づいて現在の時刻ｔにおける圧縮力Ｆの代替値（代替圧縮力）Ｆａを算出し、Ｓ１１８において、算出された代替値Ｆａで圧縮力Ｆを持ち替え、Ｓ１２０に進み、持ち替えられた圧縮力Ｆが設定圧縮力Ｆｓ以上か否か判断する。
【００７７】
Ｓ１２０で肯定されるときはＳ１２２に進むが、Ｓ１２２の処理は第１実施例で示した図４のＳ３２の処理と変わらない。一方、Ｓ１２０で否定されるとき、即ち、樹脂３０の応力緩和時間τに基づいて算出される代替値Ｆａで持ち替えられた圧縮力Ｆが設定圧縮力Ｆｓ未満となった場合はＳ１２４に進み、カウンタｉの値をリセットする。
【００７８】
次いでＳ１２６に進み、その時刻ｔ＝ｔ＋Δｔにおける圧縮力Ｆが設定圧縮力Ｆｓで一定となるよう制御しながら、即ち、圧縮力Ｆを増加し、再度上型２２ａを降下させて樹脂３０を型締めしてその流動を解析し、その時刻における型締め速度Ｖを算出する。
【００７９】
上記処理を具体的に説明すると、先ず上型２２ａを仮想的な速度Ｖｐで降下させ、このときの圧縮による樹脂３０の流動挙動を解析し、有限要素法に基づいて樹脂３０の各要素に発生する応力σおよび圧縮力Ｆを算出する。算出された圧縮力Ｆの値が設定圧縮力Ｆｓと同一（より正確には、同一であると認められる範囲内）の値である場合、上記仮想的な速度Ｖｐをその時刻ｔにおける型締め速度Ｖと決定（算出）する。
【００８０】
一方、圧縮力Ｆの値と設定圧縮力Ｆｓの値が同一であると認められる範囲内にないと判断される場合は、上記した仮想的な速度Ｖｐを適宜変更し、算出された圧縮力Ｆの値が設定圧縮力Ｆｓの値と同一であると認められる範囲内の値となるよう制御し、その時刻ｔにおける型締め速度Ｖを算出（決定）する。
【００８１】
次いでＳ１２８に進み、時刻ｔを更新した後、Ｓ１３０において、Ｓ１２６で算出した型締め速度Ｖが０を超えるか否か判断する。
【００８２】
Ｓ１３０で肯定される場合、即ち、応力緩和現象に伴う再圧縮が継続中であると判断される場合、上記処理を繰り返す。一方、Ｓ１３０で否定、即ち、上型２２ａが再び停止したと判断される場合、Ｓ１３２においてカウンタｉの値をインクリメントし、Ｓ１１４に進み、Ｓ１２２において型締め終了に至ったと判断できるまで上記処理を繰り返した後、Ｓ１３４に進み、樹脂３０の流動解析が終了したと判断する。また必要に応じて保圧冷却解析などへ移行する。
【００８３】
第２実施例に係るコンピュータ支援による金型設計装置１０にあっては、上記のように構成したので、第１実施例と同様、型締め終了を正確に判定できて樹脂３０の流動挙動の解析精度を向上できると共に、圧縮力制御で動作させた条件においても解析が可能となり、樹脂の特性に応じて最適な条件を設定できるという効果を有する。
【００８４】
上記した如く、この発明の第１、第２実施例にあっては、コンピュータ１２と、前記コンピュータ１２に接続されるディスプレイ１４と、前記コンピュータ１２に格納されると共に、金型２６にチャージされた樹脂３０をプレス機を介して圧縮力Ｆで型締めするときの樹脂の流動挙動を解析して前記ディスプレイ１４に表示するシミュレーション・プログラム１６を備えるコンピュータ支援による金型設計装置１０において、前記シミュレーション・プログラム１６が、前記圧縮力Ｆが上限値（最大型締め力Ｆｍａｘまたは設定圧縮力Ｆｓ）に到達するまで所定時間Δｔごとに前記圧縮力Ｆを増加して前記樹脂３０を型締めしつつ、前記樹脂３０の流動挙動を解析する第１の解析手段（Ｓ１０からＳ２０，Ｓ１００からＳ１１０）と、前記圧縮力Ｆが前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達したとき、前記樹脂３０の応力緩和時間τに基づいて前記圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出する圧縮力代替値算出手段（Ｓ２４からＳ２８，Ｓ１１４からＳ１１８）とを備える如く構成したので、樹脂の型締めに必要な圧縮力を精度良く算出できて樹脂の流動挙動の解析精度を向上することができる。
【００８５】
さらに、前記代替値Ｆａが算出されたとき、前記圧縮力Ｆを前記算出された代替値Ｆａと持ち替える圧縮力持替手段と、前記持ち替えられた圧縮力Ｆが既定時間（流動停止判定時間）ｔｓを経過するまで常に前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）以上である場合、前記樹脂３０の流動挙動の解析が終了したと判定する解析終了判定手段（Ｓ３２，Ｓ４２，Ｓ１２２，Ｓ１３４）とを備える如く構成したので、型締め終了を正確に判定できて樹脂の流動挙動の解析精度を向上させることができる。
【００８６】
即ち、樹脂３０の応力緩和時間τに基づいて算出される代替値Ｆａで持ち替えられた圧縮力Ｆが上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達した後、既定時間ｔｓが経過するまでは型締め終了と判定せず、解析を続行するように構成したので、型締め終了を正確に判定できて解析精度を向上させることができる。
【００８７】
さらに、前記持ち替えられた圧縮力Ｆが前記既定時間ｔｓを経過するまでの間に前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）未満となった場合、前記持ち替えられた圧縮力Ｆが前記上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達するまで所定時間Δｔごとに前記持ち替えられた圧縮力Ｆを増加して前記樹脂３０を型締めしつつ、前記樹脂３０の流動挙動を解析する第２の解析手段（Ｓ３０，Ｓ３４からＳ４０，Ｓ１２６からＳ１３０）を備える如く構成したので、上記した効果に加え、樹脂の流動挙動の解析精度をより一層向上させることができる。
【００８８】
また、前記圧縮力代替値算出手段は、下記の関係式
σ＝σ０ｅｘｐ（−ｔｒ／τ）
（ただしσ０：型締め速度Ｖ１を停止した瞬間の応力、τ：樹脂３０の応力緩和時間、ｔｒ：型締めを停止してからの経過時間）によって応力σを算出し、前記算出された応力σに基づいて前記圧縮力Ｆの代替値Ｆａを算出する（Ｓ２２からＳ２６）如く構成したので、上記した効果に加え、応力緩和時間τに基づいて圧縮力Ｆの代替値Ｆａを簡易かつ的確に算出することができる。
【００８９】
また、前記上限値が前記プレス機の特性から決定される固定値（最大型締め力Ｆｍａｘ）に設定される如く構成したので、上記した効果に加え、構成を簡易にすることができる。
【００９０】
また、前記上限値が可変な値（設定圧縮力Ｆｓ）に設定される如く構成したので、圧縮力制御で動作させた条件においても解析が可能となり、上記した効果に加え、樹脂の特性に応じて最適な条件を設定でき、解析精度を一層向上させることができる。
【００９１】
上記において、図４フロー・チャートにおける第１の解析手段（Ｓ１４からＳ１８，Ｓ１０４からＳ１０８）と第２の解析手段（Ｓ３６からＳ４０，Ｓ１２６からＳ１３０）とで所定時間Δｔと型締め速度Ｖ１として同一の値を使用したが、相違させても良い。
【００９２】
また、型締め終了（解析終了）時点を、応力緩和現象発生後の圧縮力の代替値Ｆａ（より正確には、持ち替えられた圧縮力Ｆ）が上限値（Ｆｍａｘ，Ｆｓ）に到達し、その状態のまま既定時間ｔｓを経過した時点とする如く構成したが、図５に示す如く、応力緩和現象発生後において樹脂が応力緩和現象を考慮した上で予め指定された所定の厚み（指定厚み）に到達した時点としても良い。
【００９３】
また、上記実施例においては、流動性樹脂を樹脂プレス（圧縮）成型法によって成形する際の樹脂の流動挙動をシミュレーションするコンピュータ支援による金型設計装置について説明したが、上記構成は、射出機により溶融樹脂を金型へ射出して圧縮させる射出圧縮成形法によって成形する際の樹脂の流動挙動をシミュレーションするコンピュータ支援による金型設計装置に対しても利用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１０  コンピュータ支援による金型設計装置、１２  コンピュータ、１４  ディスプレイ、１６  シミュレーション・プログラム、１８  入力装置、２０  製品モデル、２２  金型モデル、２６  金型、２８  製品、３０  樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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