(57)【要約】【課題】板裏メッシュの形成を容易にする。【解決手段】ＣＡＥ演算部２２において、製品の表面メッシュ毎の板厚を決定する。そして、板裏演算部２４において、決定されたメッシュ毎の板厚に基づき、各メッシュが共有する節点について平均演算により板厚（すなわち、厚み方向の座標）を決定する。このように、各節点において平均演算を行うことによって、比較的簡単な演算で、平滑化された板裏メッシュモデルを作成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品についての金型モデルを作成するためのモデル作成装置であって、
成形品表面について、所定の小領域のメッシュにより構成された表面メッシュモデルを作成し、
この表面メッシュモデルの各メッシュについて板厚を与え、
与えられた板厚を利用して、表面メッシュモデルに対応する板裏メッシュモデルを作成するとともに、この板裏メッシュモデルにおける各節点における厚み方向の位置を、その節点に関わる複数のメッシュの板厚についての平均値演算結果に基づき決定し、
これによって金型モデルを作成することを特徴とするモデル作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記節点の厚み方向の位置は、その節点に関わるすべてのメッシュの板厚について単純算術平均により決定することを特徴とするモデル作成装置。
【請求項３】
コンピュータにおいて実行される成形品についての金型モデルを作成するためのモデル作成プログラムであって、
成形品表面について、所定の小領域のメッシュにより構成された表面メッシュモデルを作成手順と、
前記表面メッシュモデルの各メッシュについて板厚を与える手順と、
与えられた板厚を利用して、表面メッシュモデルに対応する板裏メッシュモデルを作成するとともに、この板裏メッシュモデルにおける各節点における厚み方向の位置を、その節点に関わる複数のメッシュの板厚についての平均値演算結果に基づき決定する手順と、
をコンピュータに実行させることによって、金型モデルを作成することを特徴とするモデル作成プログラム。
【請求項４】
請求項３に記載のプログラムにおいて、
前記節点の厚み方向の位置は、その節点に関わるすべてのメッシュの板厚について単純算術平均により決定することを特徴とするモデル作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品についての金型モデルの作成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車部品を各種製品の大量生産には、樹脂の射出成形が広く用いられている。この射出成形においては、金型の設計が重要であり、通常はコンピュータを用いた設計手法が採用されている。
【０００３】
すなわち、まず製造する製品（ソリッド製品）のＣＡＤ（Computer-Aided Design）データから、ＣＡＥ（Computer-Aided Engineering）ソフトを利用して、成形品についてのモデル（ＣＡＤデータ（ソリッド））を作成する。ここで、このＣＡＥにおいては、製品についてのシェル解析を行い、ＣＡＤによる三次元のソリッドモデルから中立面あるいは製品表面などの表面メッシュを作成し、モデルの剛性、流動性の検討に基づき、各メッシュについての板厚を与える。そして、板厚分布に基づいて、一定板厚のソリッドＣＡＤモデルから板厚の変更、徐変を繰り返し、成形品についての金型モデルを得る。
【０００４】
このようなコンピュータを用いた金型の設計については、例えば特許文献１、２等の記載がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１５０４４３号公報
【特許文献２】特開２００２−３４２３９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した手順における、板厚分布に基づいて、一定板厚のＣＡＤデータ（ソリッド）からなるモデルから板厚の変更、徐変の繰り返しには、多大な時間がかかるという問題があった。
【０００７】
すなわち、現状のＣＡＤデータ（ソリッド）を使用し、製品の板裏データを一定板厚から板厚分布に合わせて変更するとともに、その板厚を徐変して平滑につなぐという作業は、面や形状の不整合が起こりやすくその修正には、人手による変更が必要であり、多くの工数を用する。また、ＣＡＥで品質的にＯＫとなったモデルはシェルモデルであり、かつ板厚が離散化されたものである。従って、この板厚が離散化されたモデルをＣＡＤデータに戻すことができず、従って上述のような作業が必須となっていた。
【０００８】
本発明は、金型モデルの作成を容易に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、成形品についての金型モデルを作成するためのモデル作成装置であって、成形品表面について、所定の小領域のメッシュにより構成された表面メッシュモデルを作成し、この表面メッシュモデルの各メッシュについて板厚を与え、与えられた板厚を利用して、表面メッシュモデルに対応する板裏メッシュモデルを作成するとともに、この板裏メッシュモデルにおける各節点における厚み方向の位置を、その節点に関わる複数のメッシュの板厚についての平均値演算結果に基づき決定し、これによって金型モデルを作成することを特徴とする。
【００１０】
また、前記節点の厚み方向の位置は、その節点に関わるすべてのメッシュの板厚について単純算術平均により決定することが好適である。
【００１１】
また、本発明は、コンピュータにおいて実行される成形品についての金型モデルを作成するためのモデル作成プログラムであって、成形品表面について、所定の小領域のメッシュにより構成された表面メッシュモデルを作成手順と、前記表面メッシュモデルの各メッシュについて板厚を与える手順と、与えられた板厚を利用して、表面メッシュモデルに対応する板裏メッシュモデルを作成するとともに、この板裏メッシュモデルにおける各節点における厚み方向の位置を、その節点に関わる複数のメッシュの板厚についての平均値演算結果に基づき決定する手順と、をコンピュータに実行させることによって、金型モデルを作成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、板裏メッシュモデルを作成する際に、板裏メッシュモデルにおける各節点における厚み方向の位置をその節点に関わる複数のメッシュの板厚についての平均値演算結果に基づき決定する。このため、平滑化された板裏メッシュモデルを容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、実施形態に係る金型モデル作成装置の概略構成を示す図である。金型モデル作成装置は、汎用のコンピュータにおいて、ＣＡＥソフトや、ＣＡＤソフトをインストールすることによって、構成される。従って、データを取り入れる入力手段と、データを出力する出力手段と、ＣＰＵなどの演算手段と、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクなどの記憶手段からなっている。
【００１５】
入力装置１０は、上述の入力手段であり、通信インタフェース等から構成され、通信回線や、キーボード、マウス等からのデータがここから取り入れられる。出力装置１２は、上述の出力手段であり、通信インタフェース等から構成され、通信回線や、プリンタ、ディスプレイ等へデータを出力する。
【００１６】
演算部２０は、上述の演算手段から構成され、プログラムを実行することで得られる機能としてＣＡＥ演算部２２、板裏演算部２４、ＣＡＤ演算部２６を有している。ＣＡＤ演算部２６は、ＣＡＤ演算によって製品モデルのＣＡＤモデルを得るとともに、最終的な製品のＣＡＤデータを演算算出する。ＣＡＥ演算部２２は、ＣＡＤ演算によって得られた成形品（製品）の形状データに基づき、製品のメッシュデータを作成し、このメッシュデータを利用して、板厚分布を演算算出する。この板厚分布は、製品の剛性や、流動等の品質を考慮してメッシュ毎に決定される。板裏演算部２４は、製品の形状を示すＣＡＤデータと、ＣＡＥ演算部２２から供給される板厚分を用い、板裏の形状を示す板裏ＣＡＤデータを演算算出するととともに、製品についてのソリッドＣＡＤデータを得る。
【００１７】
記憶部３０は、上述の記憶手段であり、入力装置１０からの入力データを演算部２０を介し取り込み記憶するとともに、演算部２０の演算結果を記憶する。この例では、記憶されるデータ内容に基づき、ＣＡＤデータ記憶部３２と、ＣＡＥデータ記憶部３４を有している。
【００１８】
このような装置の処理動作について、図２に基づいて説明する。製品ＣＡＤデータを作成する場合には、まずＣＡＤによって板厚一定のソリッドモデル（ＣＡＤデータ（ソリッド））を作成する（Ｓ１１）。これは、通常のＣＡＤソフトをＣＡＤ演算部２６において実行するとともに、各種条件を設計データを入力することで得られる。なお、このＣＡＤデータ（ソリッド）は、他のコンピュータなどで得られたデータを取り込んでもよい。取り込んだデータは、記憶部３０内のＣＡＤデータ記憶部３２に記憶される。
【００１９】
次に、このＣＡＤデータ（ソリッド）について、樹脂収縮分を考慮して、形状を拡大する（Ｓ１２）。通常、樹脂は、射出成形工程、塗装の乾燥工程を経る際に収縮するため、予め金型を大きく加工する必要がある。そこで、この工程で、製品ＣＡＤの形状を伸尺する。この伸尺されたＣＡＤデータもＣＡＤデータ記憶部３２に記憶される。
【００２０】
このように、伸尺したＣＡＤデータ（ソリッド）について、メッシュを作成する（Ｓ１３）。このメッシュは、ＣＡＤデータ（ソリッド）による表面データまたは中立面（表面および裏面の中間の面）からなる製品表面を所定の大きさのメッシュに分割することによって行う。メッシュは、通常四角形または三角形の平面からなる小エリアである。ＣＡＥによる演算はメッシュに分割が不可欠である。このような演算は、演算部２０において対応するプログラムを実行することによって行われる。ＣＡＥのプログラムに、このようメッシュ作成処理が含まれている場合には、ＣＡＥのプログラムを実行することで、メッシュを作成してもよいが、この処理はＣＡＤのプログラムで行われてもよい。
【００２１】
製品表面（中立面を含む）についてのメッシュについて、板厚を定義し（Ｓ１４）、その板厚について、剛性解析、射出成形における射出流動解析などＣＡＥを実行する（Ｓ１５）。このＣＡＥは、現在市販されている各種ＣＡＥソフトを用いて、演算部２０がこれを実行することで行うことができる。例えば、東レ株式会社の樹脂の射出成形コンピュータ利用エンジニアリング（ＣＡＥ）ソフトである「３Ｄ  ＴＩＭＯＮ」（商品名）や、ＡＢＡＱＵＳ，Ｉｎｃ．の構造解析ソフトである「ＡＢＡＱＵＳ」（商品名）などを利用することができる。
なお、このＣＡＥでは、流動過程のＣＡＥシミュレーション、保圧過程のＣＡＥシミュレーション、冷却過程のＣＡＥシミュレーション、反り過程のＣＡＥシミュレーション等が行われる。
【００２２】
これによって、メッシュに分割したシェルモデルについて、各メッシュ毎に板厚分布が決定される。そして、決定された板厚分布により、成形不具合があるか否かを判定し（Ｓ１６）、不具合がある場合には、板厚を変更して（Ｓ１７）Ｓ１５のＣＡＥに戻る。一方、Ｓ１６の判定において、不具合がないと判定された場合には、金型製作における製品モデルの板厚分布を確定する（Ｓ１８）。
【００２３】
なお、このような板厚決定の処理については、本出願人の出願である特願平２００３−４１１５０６に詳細な記載がある。
【００２４】
このように、メッシュ毎の板厚が確定した場合には、板裏メッシュを作成する（Ｓ１９）。この板裏メッシュの作成は、メッシュ毎の板厚をそのまま決定するのではなく、各節点について、その節点を共有する複数のメッシュの板厚を平均演算して、各節点について１つの板厚を決定することで板裏を平滑化した作成する。この処理は、板裏演算部２４において行う。このプログラムは、通常のＣＡＥのプログラムには含まれていないが、ＣＡＥのプログラムに含ませてもよい。
【００２５】
次に、平滑な板裏サーフェスを作成する（Ｓ２０）。ここで、この板裏サーフェスの作成は、上述のＳ１２に得られた伸尺後のＣＡＤデータから板裏サーフェスを算出しておき（Ｓ２１）、この板裏サーフェスと、Ｓ１８で得られた板裏メッシュとに基づいて作成する。ここで、この板裏サーフェスの作成は、特開２００２−３４２３９０に記載されたように、メッシュデータの節点と、ＣＡＤデータ（ソリッドモデル）とを関連づけておき、ＣＡＤデータを変形することで作成すればよい。
【００２６】
このようにして、板裏サーフェスが作成された場合には、板表サーフェスと板裏サーフェスとの側面を覆い、これを閉空間とする処理を実施する（Ｓ２２）。そして、このようにして得られた形状をソリッドモデルのＣＡＤデータとして、板裏の整備された製品ＣＡＤデータを完成する（Ｓ２３）。これらの処理は、演算部２０（例えば、ＣＡＤ演算部２６）が所定のプログラムを実行することによって行われる。得られたデータは、ＣＡＤデータ記憶部３２に記憶される。
【００２７】
そして、得られたＣＡＤデータは、製作図として、例えばプリントアウトされ、これを用いて、金型が製作される。実際には、ＣＡＤデータを用いて、金型のＣＡＤデータをそのまま作成し、この金型ＣＡＤデータに基づいて、金型が製作される。
【００２８】
ここで、Ｓ１８における板裏メッシュ作成について、説明する。ＣＡＥにおいて得られた板厚分布を各メッシュに割り当てると、図３に示すように、各メッシュについて、一定の板厚が与えられる。この図３においては、板厚の異なる部分について、異なるハッチングで示してある。
【００２９】
従って、図４は、図３のＡ−Ａ断面を示す。このように、メッシュとメッシュの境界において、段差が生じる。例えば、１つのメッシュについてのデータは、ＩＥ（要素番号）、ＸＡ（座標）、ＸＢ（座標）、ＸＣ（座標）、ＸＤ（座標）、ｔ（板厚）が与えられる。ここで、図５に示すように、１つの四角形メッシュの四隅の点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの座標がＸＡ（座標）、ＸＢ（座標）、ＸＣ（座標）、ＸＤ（座標）であり、メッシュの法線方向の単位ベクトルをｎとすれば、板裏メッシュの四隅の点Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’の座標はＸＡ’（座標）、ＸＢ’（座標）、ＸＣ’（座標）、ＸＤ’（座標）となりこれらは、ｎ×ｔ（板厚）を減算した値となる。例えば、ＸＡ’＝ＸＡ−ｎ×ｔである。
【００３０】
四角形メッシュの場合、図６に示すように、１つの節点は４つのメッシュで共有される。そして、本実施形態によれば、図７の４つのメッシュであるア、イ、ウ、エで共有される節点Ｐの厚み方向の座標ＸＰ（座標）は、４つのメッシュの座標ＸＰの算術平均で決定される。すなわち、ＸＰ（座標）＝（１／４）（ＸＰ（ア）＋ＸＰ（イ）＋ＸＰ（ウ）＋ＸＰ（エ））で決定される。
【００３１】
これによって、図７に細い実線で示すような、平滑された板裏メッシュが作成できる。従って、この板裏メッシュにおける各節点座標をＣＡＤデータと対応づけた場合において、ＣＡＤデータを変形することが容易であり、従来のように徐変を繰り返す必要がほとんどなくなる。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、製品形状モデルを比較的容易に作成することができる。そして、作成された製品形状モデルを利用して、金型を設計製作し、製作された金型を利用して、射出成形により樹脂製品が製作される。なお、本実施形態の装置、プログラムにより、比較的大型の樹脂部材であるバンパーの金型設計などが効果的に行える。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図２】処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】メッシュの板厚を示す図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面におけるメッシュ毎の段差の状態を示す図である。
【図５】１つのメッシュの頂点と法線ベクトルを示す図である。
【図６】１つの節点の複数メッシュによる共有状態を示す図である。
【図７】平均値による補正の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  入力装置、１２  出力装置、２０  演算部、２２  ＣＡＥ演算部、２４  板裏演算部、２６  ＣＡＤ演算部、３０  記憶部、３２  ＣＡＤデータ記憶部、３４  ＣＡＥデータ記憶部。
【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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