(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体が流れ、延在する方向の異なる複数の温度調整配管を有する金型のデータに基づき、前記温度調整配管の始点と終点を抽出する端部抽出部と、
前記始点と前記終点を結ぶ中心線を取得する中心線取得部と、
前記複数の温度調整配管に含まれる２つの温度調整配管の前記中心線の交点を前記冷却媒体の流路を変更する流路変更点として抽出する流路変更点抽出部と
を備え、
前記流路変更点抽出部は、前記２つの温度調整配管の前記中心線が交わらない場合において、該２つの中心線間を最短距離で結ぶ線分の長さが前記２つの温度調整配管それぞれの内部半径の合計よりも小さい場合に、前記線分の中点を前記流路変更点として抽出することを特徴とする金型冷却モデル作成装置。
【請求項２】
冷却媒体が流れ、延在する方向の異なる複数の温度調整配管を有する金型のデータに基づき、前記温度調整配管の始点と終点を抽出する端部抽出ステップと、
前記始点と前記終点を結ぶ中心線を取得する中心線取得ステップと、
前記複数の温度調整配管に含まれる２つの温度調整配管の前記中心線の交点を前記冷却媒体の流路を変更する流路変更点として抽出する流路変更点抽出ステップと
を備え、
前記流路変更点抽出ステップは、前記２つの温度調整配管の前記中心線が交わらない場合において、該２つの中心線間を最短距離で結ぶ線分の長さが前記２つの温度調整配管それぞれの内部半径の合計よりも小さい場合に、前記線分の中点を前記流路変更点として抽出することを特徴とする金型冷却モデル作成方法。
【請求項３】
コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、
コンピュータに、
冷却媒体が流れ、延在する方向の異なる複数の温度調整配管を有する金型のデータに基づき、前記温度調整配管の始点と終点を抽出する端部抽出ステップと、
前記始点と前記終点を結ぶ中心線を取得する中心線取得ステップと、
前記複数の温度調整配管に含まれる２つの温度調整配管の前記中心線の交点を前記冷却媒体の流路を変更する流路変更点として抽出する流路変更点抽出ステップと
を実行させ、
前記流路変更点抽出ステップは、前記２つの温度調整配管の前記中心線が交わらない場合において、該２つの中心線間を最短距離で結ぶ線分の長さが前記２つの温度調整配管それぞれの内部半径の合計よりも小さい場合に、前記線分の中点を前記流路変更点として抽出することを特徴とする金型冷却モデル作成用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形に用いられる金型の冷却状態を解析する作業を簡素化することが可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金型内部の熱交換位置（冷却管の位置）を市販の解析モデル作成システムを使用して作成する技術が記載されている。特許文献１に記載されている技術では、ＣＡＤを操作する作業者がＣＡＤの座標から内部熱交換位置を把握し、その交点（冷却水の流路変更点）を手作業により抽出し、冷却水の流路を作成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２３４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の技術では、作業者がＣＡＤを操作して冷却水の流路変更点を決めなくてはならない。このため、ＣＡＤを操作しての手作業が膨大となり、作業効率が悪い。また、これに関連してＣＡＤの操作ミスが生じ易いという問題がある。また、流路の中心線（中心軸）が交差せず、軸をずらして流路を接続しなくてはならない場合、作業者が凡その位置を推定して流路の接続を決めなくてはならず、効率的な作業が困難であった。
【０００５】
このような背景において、本発明は、冷却媒体の流路の設定における流路の交差点の抽出を効率よく行うことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、冷却媒体が流れ、延在する方向の異なる複数の温度調整配管を有する金型のデータに基づき、前記温度調整配管の始点と終点を抽出する端部抽出部と、前記始点と前記終点を結ぶ中心線を取得する中心線取得部と、前記複数の温度調整配管に含まれる２つの温度調整配管の前記中心線の交点を前記冷却媒体の流路を変更する流路変更点として抽出する流路変更点抽出部とを備え、前記流路変更点抽出部は、前記２つの温度調整配管の前記中心線が交わらない場合において、該２つの中心線間を最短距離で結ぶ線分の長さが前記２つの温度調整配管それぞれの内部半径の合計よりも小さい場合に、前記線分の中点を前記流路変更点として抽出することを特徴とする金型冷却モデル作成装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、CAD上で作成された温度調整用配管を備えた金型のCADデータに基づき、金型内部の温度調整用配管の始点と終点とがまず抽出される。そして、この始点と終点とを結ぶ中心線を求め、この中止線の交わりを判定することで、異なる方向に延在する温度調整配管同士が交差するか否かの判定が行われる。これにより、第１の温度調整用配管から第２の温度調整用配管へと冷却媒体の流路を変更するための流路変更点（温度調整用配管同士の交差点）が演算により求まる。この作業は、CADデータを基にした演算により行われるので、CADの作業画面上で作業者がマニュアル操作により、温度調整用配管同士の交差点を指定する煩雑な作業が必要とされない。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明によれば、異なる方向に延在する温度調整用配管の中心線同士が交わらなくても、冷媒が分岐可能となる重なりの部分の存在を判定することで、冷媒の流路の変更点として利用できる部分が演算により求められる。金型の構造によっては、必ずしも温度調整用配管同士がその中心線が交わる位置関係で交差するとは限らない。この交差状態の判定をＣＡＤ画面上で作業者が行うのは、煩雑であり、またミスを誘発しやすい。請求項１に記載の発明によれば、演算により、分岐に利用可能な部分が求められるので、作業者の負担が軽減され、またミスの誘発が防止される。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、冷却媒体が流れ、延在する方向の異なる複数の温度調整配管を有する金型のデータに基づき、前記温度調整配管の始点と終点を抽出する端部抽出ステップと、前記始点と前記終点を結ぶ中心線を取得する中心線取得ステップと、前記複数の温度調整配管に含まれる２つの温度調整配管の前記中心線の交点を前記冷却媒体の流路を変更する流路変更点として抽出する流路変更点抽出ステップとを備え、前記流路変更点抽出ステップは、前記２つの温度調整配管の前記中心線が交わらない場合において、該２つの中心線間を最短距離で結ぶ線分の長さが前記２つの温度調整配管それぞれの内部半径の合計よりも小さい場合に、前記線分の中点を前記流路変更点として抽出することを特徴とする金型冷却モデル作成方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータに、冷却媒体が流れ、延在する方向の異なる複数の温度調整配管を有する金型のデータに基づき、前記温度調整配管の始点と終点を抽出する端部抽出ステップと、前記始点と前記終点を結ぶ中心線を取得する中心線取得ステップと、前記複数の温度調整配管に含まれる２つの温度調整配管の前記中心線の交点を前記冷却媒体の流路を変更する流路変更点として抽出する流路変更点抽出ステップとを実行させ、前記流路変更点抽出ステップは、前記２つの温度調整配管の前記中心線が交わらない場合において、該２つの中心線間を最短距離で結ぶ線分の長さが前記２つの温度調整配管それぞれの内部半径の合計よりも小さい場合に、前記線分の中点を前記流路変更点として抽出することを特徴とする金型冷却モデル作成用プログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷却媒体の流路の設定における流路の交差点の抽出を効率よく行うことができる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の金型冷却解析装置のブロック図である。
【図２】金型冷却回路の一例を示す上面図（Ａ）と、（Ａ）における冷却水の流れる経路の一例を示す概念図（Ｂ）である。
【図３】金型冷却回路の一例を示す斜視図である。
【図４】水穴の交差点の抽出を行う処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図１の金型冷却解析装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（構成）
図１には、実施形態の金型冷却モデル解析装置１００が示されている。金型冷却モデル解析装置１００は、加工穴認識部１０１、水穴抽出部１０２、流路変更点抽出部１０３、CAE用変換データ作成部１０４、解析モデル作成部１０５、解析実行部１０６、解析結果出力部１０７を備えている。金型冷却モデル解析装置１００に含まれる上記の各機能部は、パーソナルコンピュータやワークステーションといった汎用のコンピュータにおいてソフトウェアー的に構成されている。勿論、FPGAや専用のハードウェアを用いてその一部または全部を構成することも可能である。
【００１５】
加工穴認識部１０１は、金型のCADデータに基づき、金型中に形成される加工穴を認識する。加工穴とは、金型中に形成される冷却媒体が通る配管（後述する水穴）を構成するための穴である。なお以下において、冷媒として水を用いる場合を説明するが、冷媒としては、エアーや水蒸気、水に添加物を加えたものやオイル等の他の流体を利用することが可能である。
【００１６】
水穴抽出部１０２は、加工穴認識部１０１が認識した加工穴の中から、水穴を抽出する。水穴は、冷媒である水が流れる経路（冷却水が流れる経路）であり、温度調整配管の一例である。水穴抽出部１０２は、水穴始点／終点抽出部１１１、水穴中心線取得部１１２を備えている。水穴始点／終点抽出部１１１は、加工穴認識部１０１が認識した加工穴の両端の座標を水穴の始点と終点として抽出する。この際、始点と終点の座標は、水穴端部の断面の中心、すなわち水穴断面の中心を貫く線上で取得する。この例において、水穴の断面は円形であり、この円形の円の中心において、上記の始点と終点の座標が取得される。水穴中心線取得部１１２は、水穴始点／終点抽出部１１１が抽出した水穴の両端の座標を結ぶ直線を水穴の中心線として取得する。水穴始点／終点抽出部１１１と水穴中心線取得部１１２の機能により、水穴の中心線は、３次元座標系の中で両端の座標が指定された直線の方程式として数学的に把握される。
【００１７】
流路変更点抽出部１０３は、交差する水穴の交差点を算出する。流路変更点抽出部１０３における演算の詳細は後述する。CAE用変換データ作成部１０４は、水穴抽出部１０２が抽出した水穴のデータおよび流路変更点抽出部１０３が算出した水穴の交差点のデータをCAE用変換データに変換する。CAE用変換データとは、Autodesk Moldflow Insight（樹脂流動解析ソフト）で取り扱うことができるデータの形態に変換されたデータである。CAE用変換データを基づいて、対象とする金型を用いた樹脂の射出成形時における樹脂の流動状態が解析される。
【００１８】
解析モデル作成部１０５は、CAE用変換データ作成部１０４が作成したCAE用変換データ、さらに冷却水の水温や水量、射出される樹脂の温度や密度等の諸情報に基づき、樹脂流動解析ソフトを用いての金型中でのキャビティーに射出された樹脂の状態の変化をシミュレーションする際の基となる解析モデルを作成する。解析実行部１０６は、解析モデル作成部１０５が作成した解析モデルに基づき、市販の樹脂流動解析ソフトを用いての当該金型のキャビティーに射出された樹脂の振る舞いをシミュレーションにより求める。解析結果出力部１０７は、解析実行部１０６が実行した解析結果を視覚的に把握し易い状態で表示する画像のデータを出力する。例えば、金型のキャビティー内に射出された樹脂の温度分布の変化が色彩の変化によって視覚的に把握できるような画像処理が施された画像が解析結果出力部１０７で作成され、その画像データが、金型冷却モデル解析装置１００に接続された図示省略したディスプレイに出力される。
【００１９】
ここで、加工穴認識部１０１、水穴抽出部１０２および流路変更点抽出部１０３により金型モデル作成部１２０が構成されている。金型モデル作成部１２０は、上述した水穴抽出部１０２および流路変更点抽出部１０３の各機能を有している。
【００２０】
（水穴の具体例）
図２、図３には、水穴による金型冷却回路の一例が示されている。図２（Ａ）は上面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の回路における冷却水の流れる流路を示す概念図である。図３は、斜視図である。
【００２１】
図２、図３には、複数の水穴が示されている。例えば、図２、図３には、水穴２０１、２０２、２０３、２０４、２０５が示されている。水穴２０１〜２０５は、断面が円形で、始点と終点（あるいは両端）のある直線状の円筒構造を有している。水穴２０１、２０２、２０５は、Ｙ軸方向に延在している。水穴２０４は、水穴２０１、２０２および２０５と延在方向が９０度異なるＺ軸方向に延在している。
【００２２】
符号bの部分は、水穴２０１と水穴２０４が交わる部分であり、冷却水の流路の変更点である。同様に、符号ｄの部分は、水穴２０１と水穴２０３が交わる部分であり、冷却水の流路の変更点である。同様に、符号ｅの部分は、水穴２０３と水穴２０２が交わる部分であり、冷却水の流路の変更点である。また、水穴２０３を、水穴２０１と水穴２０２とを接続する接続流路として捉えることもできる。また、水穴２０６を、水穴２０２と水穴２０５とを接続する接続流路として捉えることもできる。
【００２３】
図２、図３に示すように、金型冷却回路は、直線状の水穴を格子状あるいは縦横に組み合わせた構造とされている。図２および図３には、冷却水が、符号ａからＹ軸正方向に符合ｂの分岐部分にまず流れ、次いで、符号ｂの分岐部分で流れる方向をＺ軸正方向に変えて符号ｃの部分に流れ、更に符号ｃの部分で流れる方向を１８０度変えて分岐部分ｂの部分に戻り、次いで、符号ｄ→符合ｃの部分と流れる状態が一例として示されている。
【００２４】
図２、図３には、冷却水の流れが、符号ｂの部分でＹ軸正の方向からＺ軸正の方向に転じ、更に符号ｃの部分で向きを１８０度変え、再び符号ｂに至る流路が示されている。このような一つの水穴において、冷却水がその先端付近にまで流れ、そこから戻ってくる流路は、水穴の内部に配置され、水穴を２分割する板状の部材であるセパレータ（バッフルプレートともいう）によって実現される。
【００２５】
図３における水穴２０４の下端には、キャップ２１０が取り付けられている。キャップ２１０は、金型の外面に露出する構造とされており、キャップ２１０を外すことで、水穴２０４の内部への上記セパレータの挿入、あるいは水穴２０４内部からの上記セパレータの取り出しが行える構造とされている。この構造は、図示する他のＺ軸方向に延在する水穴においても同様とされている。また、符号２１１の部分は、Ｙ軸方向に延在する水穴２０６の経路を途中で遮断するセパレータを挿入するためのキャップである。勿論、この経路遮断用のセパレータの配置の有無は選択することができ、それにより、図２（Ｂ）に示すような冷却水の流れの経路を決めることができる。
【００２６】
なお、どこで流れを分岐させるか、どのような経路で流れを設定するかは、金型の冷却状態のシミュレーションの結果に基づいて決められる。具体的には、（１）CADを操作しての金型内における冷却回路の設定→（２）シミュレーションによる金型の冷却状態の確認、を繰り返し行うことで、要求される冷却状態が得られるように冷却回路の構造を調整する作業が行われる。
【００２７】
（流路変更点抽出部１０３における処理）
流路変更点抽出部１０３における処理の一例を説明する。図４は、流路変更点抽出部１０３で行われる処理の手順の一例を示すフローチャートである。図４の処理を実行するプログラムは、図１の金型冷却モデル解析装置１００を構成するコンピュータが備えたメモリ部に記憶されている。なお、このプログラムは、適当な記録媒体に記録され、そこから供給される形態も可能である。
【００２８】
処理が開始されると（ステップＳ４０１）、図２、図３のＸ軸正方向といったある方向から見て、延在方向が異なる２つの水穴が交差して重なって見える部分の一つを抽出する処理を行う（ステップＳ４０２）。ここでの抽出は、２つの水穴が直交しており、且つ、ある特定の方向から見て重なる部分があることを条件として行われる。ここで抽出された水穴の交差する部分は、交差しているように見えるだけで、三次元的に見た場合は、２つの水穴が離れている場合も含まれる。
【００２９】
次に、ステップＳ４０２で抽出したある角度から見て交差しているように見える部分において、対象となる２つの水穴の中心線（水穴の中心軸）が実際に交わるか否か、が判定される（ステップＳ４０３）。ここで、２つの水穴の中心線が交わるのであれば、ステップＳ４０４に進み、その中止線の交点を、流路の変更が可能な流路変更点として抽出する。図２および図３の場合でいうと、符号ｂ、符号ｄ、符号ｅの部分が、流路の変更点となる。
【００３０】
ステップＳ４０３に戻り、ステップＳ４０２で抽出した部分において、対象となる２つの水穴の中心線が交わらない場合、ステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５では、対象となる２つの中心線を最短距離で結ぶ線分を算出し、更にこの線分の長さが対象となる２つの水穴の内部半径の合計の値よりも小さいのか否か、が判定される。上記の線分の長さが対象となる２つの水穴の当該部分の内部半径の合計よりも小さい場合、２つの水穴の配管がその部分で連続している（繋がっている）と判定され、上記線分の中点（対象となる２つの中心線を最短距離で結ぶ線分の中点）を流路変更点として抽出する（ステップＳ４０６）。他方で、ステップＳ４０５において、当該線分の長さが対象となる２つの水穴の内部半径の合計以上である場合、この２つの水穴は連続していない（繋がらない）と判定され、ステップＳ４０２で抽出した部分を流路変更点として抽出しない（ステップＳ４０７）。
【００３１】
ステップＳ４０４、Ｓ４０６、Ｓ４０７の後、ある方向から見て、交差しているかのように見える部分が更にあるのか否か、が判定され（ステップＳ４０８）、当該部分が更にある場合は、ステップＳ４０２以下の処理が再度実行され、当該部分がない場合、処理を終了する（ステップＳ４０９）。以上の処理により、冷却水が流れる配管同士が交わり、その部分で流路の変更が可能な流路変更点の抽出が行われる。
【００３２】
（処理の一例）
以下、金型冷却モデル解析装置１００において行われる処理の一例を説明する。図５には、処理の手順の一例をフローチャートが示されている。図５に示す処理を実行するプログラムは、図１の金型冷却モデル解析装置１００を構成するコンピュータが備えたメモリ部に記憶されている。なお、このプログラムは、適当な記録媒体に記録され、そこから供給される形態も可能である。
【００３３】
処理が開始されると（ステップＳ５０１）、金型のCADデータが取得される（ステップＳ５０２）。次に、取得したCADデータに基づき、加工穴を認識し（ステップＳ５０３）、更にその中から冷却水の配管となる水穴を抽出する（Ｓ５０４）。ここで、加工穴の認識は、加工穴認識部１０１において行われ、水穴の抽出は、水穴抽出部１０２において行われる。
【００３４】
ステップＳ５０４の水穴の抽出を行ったら、流路変更点の算出を行う（ステップＳ５０５）。ステップＳ５０５の処理は、流路変更点抽出部１０３において図４に示す処理を実行することで行われる。ステップＳ５０５の流路変更点の抽出を行ったら、CAE用変換データ作成部１０４においてCAE用変換データの作成を行い（ステップＳ５０６）、さらにこの作成されたCAE用変換データを読み込んで（ステップＳ５０７）、金型の冷却過程のシミュレーションを行うための解析モデルを作成する（ステップＳ５０８）。この解析モデルは、解析モデル作成部１０５において作成されるもので、製品の形状、水穴の配置、水穴の内径、水穴の連結状態、セパレータの配置の有無や位置といった情報を含んでいる。
【００３５】
次いで、上記の解析モデルと、供給する冷却水の温度および流量、金型のキャビティーに射出される樹脂の温度や密度といった情報に基づいて、射出成形時における金型モデル内における冷却状態の解析（シミュレーション）を行う（ステップＳ５０９）。この処理は、解析実行部１０６において、市販の樹脂流動解析ソフトを用いて行われる。
【００３６】
冷却過程の解析を行ったら、その結果を解析結果出力部１０７から図示しないディスプレイ装置に出力し（ステップＳ５１０）、その内容を当該ディスプレイ上に表示する。以上により、一連の処理が終了する（ステップＳ５１１）。なお、解析の結果、冷却状態に問題があれば、元となるCADデータにおいて、水穴の配置、水穴の内径等の修正を行い、再度ステップＳ５０２以下の処理を繰り返す。こうして、射出成形時において、要求される冷却状態が得られる冷却構造を有する金型を設計することができる。
【００３７】
（優位性）
以上述べたように、本実施形態では、冷却水が流れる水穴が配置された金型のCADデータから、水孔を抽出する水穴抽出部１０２と、抽出された水穴の流路変更点を抽出する流路変更点抽出部１０３を備えている。ここで、水穴抽出部１０２は、水孔を構成する加工孔の両端の座標を水孔の始点および終点として抽出し、この始点と終点を結んだ線分を水穴の中心線として取得する。流路変更点抽出部１０２は、異なる方向に延在する上記中心線同士を比較し、中心線同士が交差する部分を、水穴に流れる冷却水の流路を変更する位置として抽出する。
【００３８】
この構成によれば、演算により水穴の両端の座標が得られ、この座標に基づき、水穴の中心線が得られ、更にこの中心線の交点を求めることで、水穴同士の交差の有無の情報が得られる。このため、流路変更点として水穴の交差位置をCAD画面上で作業者が指定する方法に比較して、作業者への負担の低減、作業時間の短縮、操作ミスによる誤データ作成の防止、といった点で優位性が得られる。
【００３９】
また、中心線が交差しなくても、部分的に交差する部分（重なる部分）を抽出することで、冷却水の流路の変更点として利用できる部分が演算により求められる。金型の構造によっては、必ずしも水穴同士がその中心線が交わる位置関係で交差するとは限らない。この交差状態の判定をCAD画面上で作業者が行うのは、煩雑であり、またミスを誘発しやすい。本実施形態によれば、演算により、分岐に利用可能な部分が求められるので、作業者の負担が軽減され、またミスの誘発が防止される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、金型の冷却状態を解析する技術に利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
２０１…水穴、２０２…水穴、２０３…水穴、２０４…水穴、２０５…水穴、２０６…水穴、２１０…キャップ、２１１…キャップ、ａ…流路変更点、ｂ…流路変更点、ｃ…流路変更点、ｄ…流路変更点、ｅ…流路変更点。
【図１】
0005723602.tif 000002
【図２】
0005723602.tif 000003
【図３】
0005723602.tif 000004
【図４】
0005723602.tif 000005
【図５】
0005723602.tif 000006