(57)【要約】【課題】樹脂の流動特性パラメータのばらつきを考慮したうえで、最適な成形条件を求めることが可能な射出成形条件の決定方法等を提供する。【解決手段】樹脂Ｂ〜Ｄの粘度特性データが樹脂Ａの粘度特性データとフィッティングするときの補正係数Ｓをそれぞれ求め、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数ＳとＭＦＲとの相関関係を求める。相関関係に基づいて、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値を有する第１の場合、及び、樹脂ＸのＭＦＲがサンプリング値となる第２の場合、について樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を推定する。第１及び第２の場合の粘度とせん断速度との関係それぞれに基づいて、任意の成形条件下で射出成形解析を行い、この解析結果に基づき評価関数の値を求める。成形条件を変更し一部ステップを反復実行することによって、最適な評価関数の値が得られる成形条件を特定する。【選択図】図２
2008290346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、最適な成形条件を求める射出成形条件の決定方法であって、
射出成形に用いる成形用樹脂と同一種類で且つ流動特性パラメータが互いに異なる複数の樹脂それぞれについて、粘度とせん断速度との組み合わせからなる複数のデータを用意すると共に、前記複数の樹脂のうちから基準となる樹脂を１つ定める第１の準備ステップと、
前記複数の樹脂のうち前記基準となる樹脂を除く樹脂の前記データを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正したデータが前記基準となる樹脂の前記データとフィッティングするときの前記複数の樹脂の補正係数Ｓをそれぞれ求める第２の準備ステップと、
前記複数の樹脂の補正係数Ｓと前記複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を求める第３の準備ステップと、
前記相関関係に基づいて、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値を有する場合について当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定すると共に、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して、前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングして、当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定する第４の準備ステップと、
前記第４の準備ステップにて推定された、前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の前記粘度とせん断速度に基づいて、任意の成形条件下で前記射出成形解析を行うと共に、前記第４の準備ステップにて、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングすることにより推定された当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係に基づいて、前記任意の成形条件下で前記射出成形解析を行う解析ステップと、
前記射出成形解析の複数の結果に基づいて、所定の評価関数の値を求める評価ステップと、
最適化手法に従って前記成形条件を変更し前記解析ステップ及び前記評価ステップを反復実行することによって、最適な前記評価関数の値が得られる前記成形条件を特定し、当該特定された成形条件を前記最適な成形条件とする最適化ステップと、
を有することを特徴とする射出成形条件の決定方法。
【請求項２】
前記最適化ステップでは、前記射出成形解析の複数の結果から算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ前記評価関数の値が最適となるような、前記成形条件を特定することを特徴とする請求項１に記載の射出成形条件の決定方法。
【請求項３】
前記第２の準備ステップでは、前記基準となる樹脂の前記データに基づき、当該樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（１）を導出し、前記基準となる樹脂を除く樹脂について、下記式（１）に基づく下記式（２）においてＴの値が最も小さくなるような前記補正係数Ｓを求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形条件の決定方法。
【数１】
2008290346.tif 000029
【数２】
2008290346.tif 000030
ηａ：前記基準となる樹脂の粘度
γａ：前記基準となる樹脂のせん断速度
ｍ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データの数
ηｂｉ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示された粘度
γｂｉ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度
【請求項４】
前記第２の準備ステップでは、前記基準となる樹脂の前記データに基づき、当該樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（３）を準備し、前記基準となる樹脂を除く樹脂について、下記式（３）に基づく下記式（４）からＴを求め、前記基準となる樹脂について、下記式（３）に基づく下記式（５）からＴａを求め、前記基準となる樹脂を除く樹脂のＴを総和した値とＴａとの和が最も小さくなるよう、前記基準となる樹脂を除く樹脂の前記補正係数Ｓと下記式（３）に含まれる定数とをそれぞれ求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形条件の決定方法。
【数３】
2008290346.tif 000031
【数４】
2008290346.tif 000032
【数５】
2008290346.tif 000033
ηａ：前記基準となる樹脂の粘度
γａ：前記基準となる樹脂のせん断速度
ｍ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データの数
ηｂｉ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示された粘度
γｂｉ：前記基準となる樹脂を除く樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度
ｎ：前記基準となる樹脂における前記データの数
ηａｉ：前記基準となる樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示された粘度
γａｉ：前記基準となる樹脂における前記データのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度
【請求項５】
前記第３の準備ステップでは、前記相関関係を求めると共に、前記相関関係と前記複数の樹脂のうち所定の樹脂における前記流動特性パラメータとに基づいて前記所定の樹脂の補正係数Ｓｃを求め、更に前記所定の樹脂の前記データに基づき前記所定の樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（６）を導出し、
前記第４の準備ステップは、
前記第３の準備ステップにて取得された前記相関関係に基づいて、前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数Ｓｄを求めるとともに、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して、前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する当該成形用樹脂の補正係数Ｓｅを求めるステップと、
前記補正係数Ｓｄと、前記補正係数Ｓｃと、前記第３の準備ステップにて導出された下記式（６）と、から導出される下記式（７）に基づいて、前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定するステップと、
前記補正係数Ｓｅと、前記補正係数Ｓｃと、前記第３の準備ステップにて導出された下記式（６）と、から導出される下記式（８）に基づいて、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する前記成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項請求項１〜４のいずれか一項に記載の射出成形条件の決定方法。
【数６】
2008290346.tif 000034
【数７】
2008290346.tif 000035
【数８】
2008290346.tif 000036
ηｃ：前記所定の樹脂の粘度
γｃ：前記所定の樹脂のせん断速度
ηｄ：前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の粘度
γｄ：前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂のせん断速度
ηｅ：前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する前記成形用樹脂の粘度
γｅ：前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する前記成形用樹脂のせん断速度
Ｓｃ：前記所定の樹脂の補正係数
Ｓｄ：前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数
Ｓｅ：前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する前記成形用樹脂の補正係数
【請求項６】
上記式（６）は、Crossモデル又はCarreau−Yasudaモデルに基づくことを特徴とする請求項５に記載の射出成形条件の決定方法。
【請求項７】
前記第３の準備ステップでは、前記相関関係を示す下記式（９）を導出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の射出成形条件の決定方法。
【数９】
2008290346.tif 000037
ｐ：前記複数の樹脂の流動特性パラメータ
α，β：定数
【請求項８】
前記最適化ステップでは、多目的遺伝的アルゴリズムを用いた最適化手法に従って前記成形条件を変更して前記解析ステップ及び前記評価ステップを反復実行し、前記最適な評価関数の値の集合であるパレート最適解を取得することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の射出成形条件の決定方法。
【請求項９】
前記流動特性パラメータは、メルトフローレート、メルトインデックス、及びメルトフローインデックスのいずれであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の射出成形条件の決定方法。
【請求項１０】
射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、最適な成形条件を求める射出成形条件の決定プログラムであって、
前記情報処理装置に、
射出成形に用いる成形用樹脂と同一種類で且つ流動特性パラメータが互いに異なる複数の樹脂それぞれについて、粘度とせん断速度との組み合わせからなる複数のデータを用意すると共に、前記複数の樹脂のうちから基準となる樹脂を１つ定める第１の準備処理と、
前記複数の樹脂のうち前記基準となる樹脂を除く樹脂の前記データを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正したデータが前記基準となる樹脂の前記データとフィッティングするときの前記複数の樹脂の補正係数Ｓをそれぞれ求める第２の準備処理と、
前記複数の樹脂の補正係数Ｓと前記複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を求める第３の準備処理と、
前記相関関係に基づいて、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値を有する場合について当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定すると共に、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して、前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングして、当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定する第４の準備処理と、
前記第４の準備処理にて推定された、前記成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の前記粘度とせん断速度に基づいて、任意の成形条件下で前記射出成形解析を行うと共に、前記第４の準備処理にて、前記成形用樹脂の流動特性パラメータが前記任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して前記成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングすることにより推定された当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係に基づいて、前記任意の成形条件下で前記射出成形解析を行う解析処理と、
前記射出成形解析の複数の結果に基づいて、所定の評価関数の値を求める評価処理と、
最適化手法に従って前記成形条件を変更し前記解析処理及び前記評価処理を反復実行することによって、最適な前記評価関数の値が得られる前記成形条件を特定し、当該特定された成形条件を前記最適な成形条件とする最適化処理と、
を実行させることを特徴とする射出成形条件の決定プログラム。
【請求項１１】
射出成形機本体と、
請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の射出成形条件の決定方法により求められた成形条件に基づいて前記射出成形機本体を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする射出成形機。
【請求項１２】
請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の射出成形条件の決定方法により求められた成形条件に基づいて製造されたことを特徴とする樹脂製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形条件の決定方法、射出成形条件の決定プログラム、射出成形機、及び樹脂製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂を射出成形するのに最適な成形条件を決定する方法として、例えば特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１記載の技術では、流動解析を実行することにより、キャビティへの樹脂材料の流入量を時系列的に設定する製造パラメータ等の最適値を求めている。またこの技術では、最適値を効率よく求める目的で、流動解析を最適化手法と組み合わせて実行している。
【特許文献１】特開２００４−３１４６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１記載のような従来の技術では、樹脂の流動特性パラメータ（例えばメルトフローレート）を一定値として流動解析を行うのが一般的であり、樹脂の流動特性パラメータにばらつきがある場合を考慮したものは存在しなかった。
【０００４】
そこで本発明は、樹脂の流動特性パラメータのばらつきを考慮したうえで、最適な成形条件を求めることが可能な射出成形条件の決定方法及び射出成形条件の決定プログラムと、この決定方法を用いた射出成形機及び樹脂製品と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】
【０００５】
本発明に係る射出成形条件の決定方法は、射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、最適な成形条件を求める射出成形条件の決定方法であって、射出成形に用いる成形用樹脂と同一種類で且つ流動特性パラメータが互いに異なる複数の樹脂それぞれについて、粘度とせん断速度との組み合わせからなる複数のデータを用意すると共に、複数の樹脂のうちから基準となる樹脂を１つ定める第１の準備ステップと、複数の樹脂のうち基準となる樹脂を除く樹脂のデータを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正したデータが基準となる樹脂のデータとフィッティングするときの複数の樹脂の補正係数Ｓをそれぞれ求める第２の準備ステップと、複数の樹脂の補正係数Ｓと複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を求める第３の準備ステップと、相関関係に基づいて、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値を有する場合について当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定すると共に、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して、成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングして、当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定する第４の準備ステップと、第４の準備ステップにて推定された、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の粘度とせん断速度に基づいて、任意の成形条件下で射出成形解析を行うと共に、第４の準備ステップにて、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングすることにより推定された当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係に基づいて、任意の成形条件下で射出成形解析を行う解析ステップと、射出成形解析の複数の結果に基づいて、所定の評価関数の値を求める評価ステップと、最適化手法に従って成形条件を変更し解析ステップ及び評価ステップを反復実行することによって、最適な評価関数の値が得られる成形条件を特定し、当該特定された成形条件を最適な成形条件とする最適化ステップと、
を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る成形条件の設計方法では、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値を有する時について射出成形解析を行う。これと共に、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して、成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを成形用樹脂が有する時についても、射出成形解析を行う。射出成形解析の複数の結果に基づいて評価関数の値を求めるので、評価関数は成形用樹脂の流動特性パラメータのばらつきを考慮したものとなる。よって、最適化手法にしたがって得られる評価関数の最適値と、これにより特定される最適な成形条件は、成形用樹脂の流動特性パラメータのばらつきを考慮したうえで最適なものとなる。
【０００７】
ところで本発明では、成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を、複数の樹脂の補正係数Ｓと複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を基に推定する。つまり、「流動特性パラメータが任意の値である成形用樹脂と、流動特性パラメータが任意の値から所定範囲のばらつきを有する成形用樹脂とを用意し、各成形用樹脂の粘度とせん断速度とを実測定する」といった作業を行わずとも、各成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を特定することができる。したがって、成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を迅速に求めることができ、また成形用樹脂の流動特性パラメータを変更した場合にも柔軟な対応が可能となる。
【０００８】
また、本発明の射出成形条件の決定方法では、最適化ステップでは、射出成形解析の複数の結果から算出される制約関数の値が所定の制約条件を満たし且つ評価関数の値が最適となるような、成形条件を特定することが好ましい。この場合には、所定の制約条件を満たすことが可能な成形条件を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の射出成形条件の決定方法では、第２の準備ステップでは、基準となる樹脂のデータに基づき、当該樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（１）を導出し、基準となる樹脂を除く樹脂について、下記式（１）に基づく下記式（２）においてＴの値が最も小さくなるような補正係数Ｓを求めることが好ましい。
【数１】
2008290346.tif 000003
【数２】
2008290346.tif 000004
なお、式中、ηａは基準となる樹脂の粘度、γａは基準となる樹脂のせん断速度、ｍは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータの数、ηｂｉは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示された粘度、γｂｉは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度を示す。この場合には、より適切な補正係数Ｓを得ることができる。
【００１０】
また、第２の準備ステップでは、第２の準備ステップでは、基準となる樹脂のデータに基づき、当該樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（３）を準備し、基準となる樹脂を除く樹脂について、下記式（３）に基づく下記式（４）からＴを求め、基準となる樹脂について、下記式（３）に基づく下記式（５）からＴａを求め、基準となる樹脂を除く樹脂のＴを総和した値とＴａとの和が最も小さくなるよう、基準となる樹脂を除く樹脂の補正係数Ｓと下記式（３）に含まれる定数とをそれぞれ求めるとしてもよい。
【数３】
2008290346.tif 000005
【数４】
2008290346.tif 000006
【数５】
2008290346.tif 000007
なお、式中、ηａは基準となる樹脂の粘度、γａは基準となる樹脂のせん断速度、ｍは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータの数、ηｂｉは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示された粘度、γｂｉは基準となる樹脂を除く樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度、ｎは基準となる樹脂におけるデータの数、ηａｉは基準となる樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示された粘度、γａｉは基準となる樹脂におけるデータのうちｉ番目のデータに示されたせん断速度を示す。この場合には、補正係数Ｓと上記式（３）に含まれる定数とを同時に求めることが可能となるため、適切な補正係数Ｓ及び上記式（３）の定数をより効率よく取得することができる。
【００１１】
また、本発明の射出成形条件の決定方法では、第３の準備ステップでは、相関関係を求めると共に、相関関係と複数の樹脂のうち所定の樹脂における流動特性パラメータとに基づいて所定の樹脂の補正係数Ｓｃを求め、更に所定の樹脂のデータに基づき所定の樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式として下記式（６）を導出し、第４の準備ステップは、第３の準備ステップにて取得された相関関係に基づいて、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数Ｓｄを求めるとともに、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して、成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する当該成形用樹脂の補正係数Ｓｅを求めるステップと、補正係数Ｓｄと、補正係数Ｓｃと、第３の準備ステップにて導出された下記式（６）と、から導出される下記式（７）に基づいて、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定するステップと、補正係数Ｓｅと、補正係数Ｓｃと、第３の準備ステップにて導出された下記式（６）と、から導出される下記式（８）に基づいて、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定するステップと、を含むことが好ましい。
【数６】
2008290346.tif 000008
【数７】
2008290346.tif 000009
【数８】
2008290346.tif 000010
なお、式中、ηｃは所定の樹脂の粘度、γｃは所定の樹脂のせん断速度、ηｄは成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の粘度、γｄは成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂のせん断速度、ηｅは成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する成形用樹脂の粘度、γｅは成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングし、当該サンプリングにより得られた流動特性パラメータを有する成形用樹脂のせん断速度、Ｓｃは所定の樹脂の補正係数、Ｓｄは成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数、Ｓｅは成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定範囲のばらつきを有する場合の当該成形用樹脂の補正係数を示す。この場合には、成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を示す近似式を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の射出成形条件の決定方法では、上記式（６）は、Crossモデル又はCarreau−Yasudaモデルに基づくことが好ましい。この場合には、成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係をより適切に示す近似式を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の射出成形条件の決定方法では、第３の準備ステップでは、相関関係を示す下記式（９）を導出するとしてもよい。
【数９】
2008290346.tif 000011
なお、式中、ｐは複数の樹脂の流動特性パラメータ、α，βは定数を示す。この場合には、複数の樹脂における補正係数Ｓと流動特性パラメータとの相関関係をより適切に求めることができる。
【００１４】
また、本発明の射出成形条件の決定方法では、最適化ステップでは、多目的遺伝的アルゴリズムを用いた最適化手法に従って成形条件を変更して解析ステップ及び評価ステップを反復実行し、最適な評価関数の値の集合であるパレート最適解を取得することが好ましい。この場合には、最適な成形条件の一つとして、例えば、射出時間をある程度短くしつつ型締力を低減可能なものや、型締力をある程度小さくしつつ成形性サイクルを短縮可能なものを求めることができる。
【００１５】
また、本発明の射出成形条件の決定方法では、流動特性パラメータは、メルトフローレート、メルトインデックス、及びメルトフローインデックスのいずれであることが好ましい。この場合には、複数の樹脂の補正係数Ｓと複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を確実に求めることができる。
【００１６】
ところで、本発明は、上記のように射出成形条件の決定方法の発明として記述できる他に、以下のように射出成形条件の決定プログラムの発明としても記述することができる。これらはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００１７】
すなわち、本発明に係る射出成形条件の決定プログラムは、射出成形に用いる成形用樹脂と同一種類で且つ流動特性パラメータが互いに異なる複数の樹脂それぞれについて、粘度とせん断速度との組み合わせからなる複数のデータを用意すると共に、複数の樹脂のうちから基準となる樹脂を１つ定める第１の準備処理と、複数の樹脂のうち基準となる樹脂を除く樹脂のデータを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正したデータが基準となる樹脂のデータとフィッティングするときの複数の樹脂の補正係数Ｓをそれぞれ求める第２の準備処理と、複数の樹脂の補正係数Ｓと複数の樹脂の流動特性パラメータとの相関関係を求める第３の準備処理と、相関関係に基づいて、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値を有する場合について当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定すると共に、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して、成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングして、当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係を推定する第４の準備処理と、第４の準備処理にて推定された、成形用樹脂が任意の流動特性パラメータを有する場合の粘度とせん断速度に基づいて、任意の成形条件下で射出成形解析を行うと共に、第４の準備処理にて、成形用樹脂の流動特性パラメータが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して成形用樹脂の流動特性パラメータをサンプリングすることにより推定された当該成形用樹脂の粘度とせん断速度との関係に基づいて、任意の成形条件下で射出成形解析を行う解析処理と、射出成形解析の複数の結果に基づいて、所定の評価関数の値を求める評価処理と、最適化手法に従って成形条件を変更し解析処理及び評価処理を反復実行することによって、最適な評価関数の値が得られる成形条件を特定し、当該特定された成形条件を最適な成形条件とする最適化処理と、を実行させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る射出成形機は、射出成形機本体と、上述した射出成形条件の決定方法により求められた成形条件に基づいて射出成形機本体を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。本発明の射出成形機によれば、最適な成形条件下で樹脂製品を製造することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る樹脂製品は、上述した射出成形条件の決定方法により求められた成形条件に基づいて製造されたことを特徴とする。本発明によれば、最適な成形条件下で製造された樹脂製品を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、樹脂の流動特性パラメータのばらつきを考慮したうえで、最適な成形条件を求めることが可能射出成形条件の決定方法及び射出成形条件の決定プログラムと、この決定方法を用いた樹脂及び樹脂製品とを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面とともに本発明に係る射出成形条件の決定方法および射出成形条件の決定プログラムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る射出成形条件の決定方法は、射出成形により樹脂製品を製造するにあたり、最適な成形条件を求めるものであって、ワークステーションやＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置により実行される。情報処理装置３０としては、例えば、図１に示すようなハードウェア構成のものが用いられる。図１に示すように、情報処理装置３０は、中央処理装置（CentralProcessing Unit：ＣＰＵ）３１と、プログラムやデータを格納するためのハードディスク装置３２と、主メモリ３３と、キーボードやマウス等の入力装置３４と、ＣＲＴ（CathodeRay Tube）等の表示装置３５と、磁気テープやＲＯＭ等の記録媒体３７を読み取る読取装置３６とを含んで構成されている。ハードディスク装置３２、主メモリ３３、入力装置３４、表示装置３５、及び読取装置３６は、何れも中央処理装置３１に接続されている。この情報処理装置３０では、プログラムを格納した記録媒体３７が読取装置３６に装着され、記録媒体３７からプログラムが読み出されてハードディスク装置３２に格納される。続いて、ハードディスク装置３２に格納されたプログラムが、中央処理装置３１により主メモリ３３上に展開して実行されて、本実施形態に係る射出成形条件の決定方法が実行される。なお、本実施形態に係る射出成形条件の決定方法は、上記のようにプログラムによるものでなく装置のみで実行されるものであってもよい。また、以下に述べる一連の処理全てが情報処理装置にて実行されるとしてもよいし、一連の処理のうちの一部が情報処理装置にて実行されるとしてもよい。
【００２３】
本実施形態では、最適化支援ソフトウエアと射出成形解析ソフトウエアとを組み合わせて実行することにより、最適な成形条件として、射出時間、金型温度、及び樹脂温度の最適値を求めることとする。射出成形解析ソフトウエアにはMoldflow Plastics Insight version 6.1（Moldflow Corporation製、簡易解析にて実施）を用い、最適化支援ソフトウエアにはiSIGHTversion 10.0 (Engineous Software Inc.製)を用いる。なお、適用可能な最適化支援ソフトウエアおよび射出成形解析ソフトウエアはこれに限られない。
【００２４】
以下、図２のフローチャートを用いて、本実施形態に係る射出成形条件の決定方法を説明する。この決定方法は大きく分けて、射出成形解析のための準備を行うステップＳ０１と、射出成形解析を実施し、射出時間、金型温度、及び樹脂温度の最適値を特定するステップＳ０２と、を有している。
【００２５】
最初に、図３のフローチャートを用いつつ、射出成形解析のための準備を行うステップについて詳細に説明する。ここではまず、ステップＳ１０に示すように、射出成形過程における樹脂Ｘ（成形用樹脂）の流れを解析するための解析用形状モデルを作成する。
【００２６】
本実施形態の解析用形状モデルは、図４に示すような長方形（縦横比＝４／５）且つ平板状を呈した、内部にキャビティを有する部材５０である。部材５０は、金型に相当する。かかる部材５０の一隅部分には、長方形の開口部が形成されており、これによってキャビティ内で樹脂が均等に流れにくい形状となっている。例えば、部材５０の外形は８００ｍｍ×１０００ｍｍとなっており、開口部の大きさは１００ｍｍ×４００ｍｍとなっている。部材５０の板厚は、図５のようにｐｔ１〜ｐｔ４の4つの領域毎に異なり、本実施形態ではｐｔ１が２．０ｍｍ、ｐｔ２が２．５ｍｍ、ｐｔ３が３．０ｍｍ、ｐｔ４が３．５ｍｍの板厚となっている。部材５０主面のほぼ中央と、開口部付近に位置する部材５０側面のほぼ中央とには樹脂の注入口が配置されており、各注入口には、テーパ付きスプルー５１及びホットランナー５２を介して、また場合によっては更にコールドランナーを介して、外部から樹脂Ｘが供給される。また部材５０のキャビティは、図５に示すような厚み分布を有している。
【００２７】
解析用形状モデルを作成したら、ステップＳ１１に示すように、最適化手法に従って射出成形解析を行うための各種条件を設定する。より具体的には、設計変数（成形条件）、評価関数、樹脂流動特性、制約条件、初期条件、信頼性評価手法、及び最適化手法を設定する。本実施形態で設定した各種条件を表１に示す。
【表１】
2008290346.tif 000012
【００２８】
表１に示すように、本実施形態では射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔを設計変数としている。
【００２９】
各種条件を設定したら、ステップＳ１２に示すように、複数の樹脂の粘度特性データを用意し、複数の樹脂の中から基準となる樹脂を１つ定める（第１の準備ステップ、第１の準備処理）。
【００３０】
例えば本実施形態では、樹脂Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの粘度特性データを用意する。粘度特性データとは、粘度とせん断速度との関係を示すデータであり、より具体的には、せん断速度と粘度との組み合わせ（γ，η）からなるデータである。樹脂Ａの粘度特性データ、樹脂Ｂの粘度特性データ、樹脂Ｃの粘度特性データ、及び樹脂Ｄの粘度特性データは、それぞれ複数用意される。図６は、樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを示すグラフである。図６に示すように、本実施形態では、樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを８〜１０個ずつ用意する。なお、樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データは図１に示すハードディスク装置３２あるいは記録媒体３７に予め格納されたものであってもよいし、本ステップにおいてユーザにより入力されたものであってもよい。
【００３１】
樹脂Ａ〜Ｄは、射出成形に用いる樹脂Ｘと同一種類の樹脂である。同一種類とは、分子量の分布形状が同一であることを指し、より具体的には同一の触媒を用い且つ同一の製造プロセスで製造されていることを指す。樹脂Ａ〜Ｄ及び樹脂Ｘは、例えば、ホモポリプロピレン（ホモＰＰ）、エチレン−プロピレンランダムコポリマー（ランダムＰＰ）、エチレン−プロピレンブロックコポリマー（ブロックＰＰ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）からなる群から選択される。例えば本実施形態では、樹脂Ａ〜Ｄ及び樹脂Ｘとしてポリプロピレン樹脂を用いる。
【００３２】
樹脂Ａ〜Ｄは、流動特性パラメータが互いに異なっている。本実施形態における流動特性パラメータとは、メルトフローレート（以下、ＭＦＲと呼ぶ）である。樹脂Ａ〜Ｄは、分子量の分布形状は同一であるもののＭＦＲが互いに異なっているために、分子量のピーク位置が互いにシフトした関係となっている。例えば本実施形態では、樹脂ＡのＭＦＲを２．６とし、樹脂ＢのＭＦＲを８．３とし、樹脂ＣのＭＦＲを１４．０とし、樹脂ＤのＭＦＲを６５．０とする。
【００３３】
樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを用意したら、樹脂Ａ〜Ｄの中から基準となる樹脂を１つ定める。本実施形態では、樹脂Ａを基準となる樹脂とする。なお、基準となる樹脂は、樹脂Ｂ〜Ｄのいずれかであってもよい。
【００３４】
樹脂Ａを基準となる樹脂として定めた後、ステップＳ１３に示すように、樹脂Ｂ〜Ｄにおける粘度特性データを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正する。そして、当該補正した粘度特性データが樹脂Ａにおける粘度特性データとフィッティングするときの樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓを求める（第２の準備ステップ、第２の準備処理）。
【００３５】
より具体的には、補正係数Ｓを用いて、樹脂Ｂ〜Ｄの各粘度特性データの粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することで、樹脂Ｂ〜Ｄの各粘度特性データを補正する。つまり、図７に示すように、補正後の樹脂Ｂ〜Ｄの粘度特性データをグラフ上にプロットすると、かかる粘度特性データと樹脂Ａの粘度特性データとが略同一線上に位置するよう、樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓを決定する。
【００３６】
樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓを導出する方法は種々考えられるが、その一つとして以下の方法を適用することができる。
【００３７】
すなわち、樹脂Ａの粘度特性データから、樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式として、Carreau−Yasudaモデルを用いて下記式（１０）を導出する。
【数１０】
2008290346.tif 000013
式中、ηＡは樹脂Ａの粘度、γＡは樹脂Ａのせん断速度を示し、η０，λ，ｙ，Ｎはそれぞれ定数である。例えば本実施形態では、図６に示す樹脂Ａの粘度特性データから、η０（単位Ｐａｓ）は２５０００、λ（単位ｓ）は０．５５、Ｎ（単位なし）は０．５、ｙ（単位なし）は０．２５となった。
【００３８】
そして、上記式（１０）から下記式（１１）を得る。
【数１１】
2008290346.tif 000014
式中、ｍは樹脂Ｂにおける粘度特性データの数を示し、ηＢｉは樹脂Ｂの粘度特性データのうちi番目の粘度特性データに示された粘度を示し、γｂｉは樹脂Ｂの粘度特性データのうちi番目の粘度特性データに示されたせん断速度を示す。
【００３９】
上記式（１１）に樹脂Ｂの粘度特性データを代入して、Ｔの値が最も小さくなるときの補正係数Ｓを求める。これを樹脂Ｂの補正係数Ｓとする。樹脂Ｂと同様にして、樹脂Ｃ，Ｄについても補正係数Ｓをそれぞれ求める。補正を行わない樹脂Ａについては、補正係数Ｓを１とする。このようにして、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓを導出する。
【００４０】
なお、上述した補正係数Ｓの導出方法では、上記式（１０）の定数η０，λ，ｙ，Ｎを図６に示す樹脂Ａの粘度特性データから取得するとしたが、以下の方法で定数η０，λ，ｙ，Ｎを樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓと同時に取得するとしてもよい。
【００４１】
すなわち、上記式（１１）に樹脂Ｂの粘度特性データを代入したときのＴをＴＢ、上記式（１１）に樹脂Ｃの粘度特性データを代入したときのＴをＴＣ、上記式（１１）に樹脂Ｄの粘度特性データを代入したときのＴをＴＤとする。更に、上記式（１０）から得られる下記式（１２）よりＴＡを求める。なお、ＴＡ〜ＴＤを求めるとき、上記式（１０）の定数η０，λ，ｙ，Ｎの値は未定とする。
【数１２】
2008290346.tif 000015
式中、ｎは樹脂Ａにおける粘度特性データの数を示し、ηＡｉは樹脂Ａの粘度特性データのうちi番目の粘度特性データに示された粘度を示し、γＡｉは樹脂Ａの粘度特性データのうちi番目の粘度特性データに示されたせん断速度を示す。
【００４２】
続いて、ＴＡ＋ＴＢ＋ＴＣ＋ＴＤの総和値が最も小さくなるような樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓおよび定数η０，λ，ｙ，Ｎを求める。この場合、樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓおよび定数η０，λ，ｙ，Ｎは全て変数として扱われる。変数が多いので各変数値の算出はやや複雑になるが、樹脂Ｂ〜Ｄの補正係数Ｓおよび定数η０，λ，ｙ，Ｎをいちどきに求めることが可能となるため、適切な値をより効率よく取得することができる。
【００４３】
以上のようにして樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓを導出したら、ステップＳ１４に示すように、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとの相関関係を求める（第３の準備ステップ、第３の準備処理）。
【００４４】
より具体的には、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとに基づき、これらの相関関係を示す近似式として、下記式（１３）を導出する。
【数１３】
2008290346.tif 000016
式中、ｐはＭＦＲを示し、α，βは定数を示す。
【００４５】
定数α，βは、ｐに樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲを代入した時に、ステップＳ１３で決定された樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと１０（−αｌｏｇｐ＋β）との差が最も小さくなるよう、最小二乗近似によって導出される。例えば本実施形態では、α＝１．００８４となり、β＝０．４２１１となった。したがって本実施形態において、上記式（１３）は下記式（１４）で表すことができる。
【数１４】
2008290346.tif 000017
【００４６】
図８は、樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとステップＳ１３で得られた樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓとの組み合わせを点で示し、更に上記式（１４）から求められる樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとの関係を線で示したグラフである。
【００４７】
補正係数ＳとＭＦＲとの相関関係を求めたら、ステップＳ１５に示すように、樹脂Ａ（所定の樹脂）の粘度特性データから、Carreau−Yasudaモデルを用いて、樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を近似的に示す下記式（１５）を導出する（第３の準備ステップ、第３の準備処理）。
【数１５】
2008290346.tif 000018
上記式（１５）はステップＳ１３で得た上記式（１０）と同一の式であるため、ステップＳ１３にて上記式（１０）を導出した場合には、ここで上記式（１５）をあらためて導出する必要はなく、上記式（１０）を用いることができる。
【００４８】
続いて、上記式（１３）に基づいて、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値を有する場合について樹脂Ｘの補正係数Ｓを求める（第４の準備ステップ、第４の準備処理）。
【００４９】
ここで、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値を有する場合とは、例えば本実施形態では樹脂ＸのＭＦＲが表１の樹脂流動特性に記載の値である場合を指し、より具体的には樹脂ＸのＭＦＲが３０[ｇ/１０分、２３０℃]である場合を指す。ステップＳ１６に示すように、補正係数ＳとＭＦＲとの相関関係を示す式（１３）に基づいて、樹脂ＸのＭＦＲが３０[ｇ/１０分、２３０℃]である場合の補正係数Ｓを求め、これを第１の補正係数Ｓ１とする。例えば本実施形態では、第１の補正係数Ｓ１の算出式は下記式（１６）のようになる。
【数１６】
2008290346.tif 000019
【００５０】
また、樹脂ＸのＭＦＲが、任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮したサンプリング値となるときについても樹脂Ｘの補正係数Ｓを求める（第４の準備ステップ、第４の準備処理）。
【００５１】
ここで、樹脂ＸのＭＦＲが「任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮したサンプリング値となるとき」とは、例えば本実施形態では樹脂ＸのＭＦＲが表１のサンプリング点の値である場合を指し、より具体的には樹脂ＸのＭＦＲが（３０＋３×０．０３×３０）＝３２．７[ｇ/１０分、２３０℃]である場合を指す。ステップＳ１７に示すように、ステップＳ１３で導出された近似式（１３）に基づいて、樹脂ＸのＭＦＲが３２．７[ｇ/１０分、２３０℃]である場合の補正係数Ｓを求め、これを第２の補正係数Ｓ２とする。
【００５２】
続いて、ステップＳ１８に示すように、ステップＳ１６で得られた第１の補正係数Ｓ１と、ステップＳ１３で得られた樹脂Ａの補正係数Ｓ(ここではＳＡとする)と、ステップＳ１５で導出された樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１５）とから、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値を有する場合における、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１７）を導出する（第４の準備ステップ、第４の準備処理）。
【数１７】
2008290346.tif 000020
式中、ηＸは樹脂Ｘの粘度、γＸは樹脂Ｘのせん断速度、ＳＡは樹脂Ａの補正係数を示す。
【００５３】
上記式（１７）は、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値を有する場合における、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を示す近似式である。ステップＳ１２で説明したように、例えば本実施形態においてＳＡは１、η０は２５０００、λは０．５５、Ｎは０．５、ｙは０．２５であり、また上記式（１６）に示すように、樹脂ＸのＭＦＲが３０．０[ｇ/１０分、２３０℃]のときの第１の補正係数Ｓ１は０．０８５である。このことから、例えば本実施形態において上記式（１７）は下記式（１８）で表すことができる。
【数１８】
2008290346.tif 000021
【００５４】
また、ステップＳ１９に示すように、ステップＳ１７で得られた第２の補正係数Ｓ２と、ステップＳ１３で得られた樹脂Ａの補正係数Ｓ(ここではＳＡとする)と、ステップＳ１５で導出された樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１５）とから、樹脂ＸのＭＦＲが先述したサンプリング値である時の、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１９）を導出する（第４の準備ステップ、第４の準備処理）。
【数１９】
2008290346.tif 000022
【００５５】
以上述べたように、ステップＳ１８では、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値である時、すなわち樹脂ＸのＭＦＲが３０[ｇ/１０分、２３０℃]である時の樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を示す上記式（１７）を導出する。また、ステップＳ１９では、樹脂ＸのＭＦＲがサンプリング値（この場合は３２．７[ｇ/１０分、２３０℃]）である時の樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を示す上記式（１９）を導出する。したがって、上記式（１７）からは樹脂ＸのＭＦＲが任意の値である時の樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を推定することができ、上記式（１９）からは樹脂ＸのＭＦＲがサンプリング値（この場合は３２．７[ｇ/１０分、２３０℃]）である時の樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を推定できる。これらの式（１７），（１９）の導出を以って、射出成形解析の準備を行うステップＳ０１は終了する。
【００５６】
ステップＳ０１が終了したら、ステップＳ０２に示すように、射出成形解析を行い、型締力、射出時間、及び冷却時間の最適値を特定する。
【００５７】
図９のフローチャートを参照しつつ、ステップＳ０２について詳細に説明する。まず図９のステップＳ２３に示すように、上記式（１７），（１９）を用いて、樹脂Ｘを部材５０に流し込んだときの射出成形解析を行う。
【００５８】
より具体的には、上記式（１７）で表される粘度とせん断速度との関係を有する樹脂Ｘを、部材５０に供給した場合について射出成形解析を行う。そして、射出成形解析の結果として、型締力、射出時間、及び冷却時間を求める。また、上記式（１９）で表される粘度とせん断速度との関係を有する樹脂Ｘを、部材５０に供給した場合について射出成形解析を行う。そして、射出成形解析の結果として、型締力、射出時間、及び冷却時間を求める。なおここでは、部材５０の射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔは表１の初期条件を満たしているものとする。
【００５９】
得られた射出成形解析の結果である型締力から、Ｔａｙｌｏｒ一次近似によりＭＣＦ、ＳＣＦを算出する。ＭＣＦは樹脂充填率９８％時型締力の平均値であり、ＳＣＦは樹脂充填率９８％時型締力の標準偏差である。また、得られた射出成形解析の結果である成形サイクルから、Ｔａｙｌｏｒ一次近似によりＭＣＴ、ＳＣＴを算出する。ＭＣＴは成形サイクルの平均値であり、ＳＣＴは成形サイクルの標準偏差である。本実施形態では、成形サイクルは、射出時間と冷却時間と製品取り出し時間（例えば１０秒で固定）との和であり、冷却時間は固化時間の最大値（ただしランナー部を除く）とする。なお、型締力は射出成形機の装置規模を示す指標であり、成形サイクルは装置の生産効果を示す指標であるため、いずれも小さいほうが製造コスト的に有利である。
【００６０】
続いて、ステップＳ２４に示すように、算出されたＭＣＦ、ＳＣＦ、ＭＣＴ、ＳＣＴに基づいて評価関数Ａ（所定の評価関数）の値を求める（評価ステップ、評価処理）。表１に示すように、評価関数Ａは下記式（２０）で表される。
【数２０】
2008290346.tif 000023
式中、ＭＣＦ０は表１の初期条件で射出成形解析を行った場合の樹脂充填率９８％型締力の平均値を示し、ＭＣＴ０は表１の初期条件で射出成形解析を行った場合の成形サイクルを示す。ＲＣＦは３σのばらつきを考慮した樹脂充填率９８％型締力を示し、ＲＣＴは３σのばらつきを考慮した成形サイクルを示す。なお先述したように、型締力は射出成形機の装置規模を示す指標であり、成形サイクルは装置の生産効果を示す指標である。そのため、評価関数Ａは小さいほうが好ましい。
【００６１】
上記式（２０）では、（ＭＣＴ＋３ＳＣＦ）をＭＣＦ０でスケーリングし、（ＭＣＴ＋３ＳＣＴ）をＭＣＴ０でスケーリングしている。
【００６２】
以降、ステップＳ２５に示すように、最適化手法に従って、設計変数である射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔを変更しステップＳ２３，Ｓ２４を反復実行する（最適化ステップ、最適化処理）。例えば本実施形態では、Adaptive Simulated Annealing -ASA (解適応焼き鈍し法)を用いた最適化手法に従って、射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔを変更しステップＳ２３，Ｓ２４を最適な評価関数値が得られるまで、もしくは、２００回まで反復実行する。なお、表１に制約条件として示すように、射出時間ｉｔは１．０以上１０．０以下の値、金型温度ｍｏｔは３０以上７０以下の値、樹脂温度ｍｅｔは１８０以上２４０以下の値からそれぞれ選択される。
【００６３】
反復実行の結果から、評価関数Ａの最適値を取得する。より具体的には、反復実行によって得られた評価関数Ａのうち、最小値であるもの（所定の条件を満たすもの）が評価関数Ａの最適値として選択される。
【００６４】
ステップＳ２５で評価関数Ａの最適値を取得した後、ステップＳ２６に示すように、この値を求める際に用いた設計変数すなわち射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔの値をそれぞれ特定する（最適化ステップ、最適化処理）。ここで特定された値が、射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔの最適値となる。射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔの最適値を取得したら、最適化結果を図１に示す表示装置３５に表示する。これにより、最適化支援ソフトウエア及び射出成形解析ソフトウエアの実行が終了する。表２は最適化結果を示すものである。
【表２】
2008290346.tif 000024
【００６５】
例えば本実施形態では、射出時間ｉｔが３．２[ｓ]、金型温度ｍｏｔが３２[℃]、樹脂温度ｍｅｔが２３８[℃]の時、評価関数Ａの値が１．７６と最も小さくなった。よって、ＭＦＲが３０[ｇ/１０分、２３０℃]の樹脂Ｘから樹脂製品を製造する場合には、射出時間、金型温度、及び樹脂温度を上述した値とすれば、製造コストが低減された樹脂製品を得ることが可能となる。
【００６６】
以上述べたように、本実施形態に係る射出成形条件の決定方法では、ＭＦＲが任意の値（すなわち３０[ｇ/１０分、２３０℃]）の樹脂Ｘを部材５０に供給した場合について射出成形解析を行う。これと共に、ＭＦＲが、任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮したサンプリング値となっている樹脂Ｘを部材５０に供給した場合についても、射出成形解析を行う。射出成形解析の結果に基づいて評価関数Ａの値を求めるので、評価関数Ａの値は樹脂ＸのＭＦＲのばらつきを考慮した値となる。よって、最適化手法にしたがって得られる評価関数Ａの最適値は、樹脂ＸのＭＦＲのばらつきを考慮したうえで最適なものとなり、ひいてはこれにより特定される射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔの最適値もまた、樹脂ＸのＭＦＲのばらつきを考慮したうえで最適なものとなる。よって、樹脂ＸのＭＦＲにばらつきがあるときの最適な射出時間、金型温度、及び樹脂温度を求めることが可能となる。
【００６７】
本実施形態に係る射出成形条件の決定方法では、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとの相関関係を基に推定する。つまり、「ＭＦＲが任意の値である樹脂Ｘと、ＭＦＲが前述したサンプリング値となっている樹脂Ｘとを用意し、各樹脂Ｘの粘度とせん断速度とを実測定する」といった作業を行わずとも、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を特定することができる。したがって、樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を迅速に且つ容易に求めることができる。その結果、樹脂ＸのＭＦＲを種々の値に変え、各ＭＦＲ値における射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔの最適値を求める、ということも可能となる。
【００６８】
また、射出成形機本体と、上記の決定方法により求められた射出時間、金型温度、及び樹脂温度の最適値に基づいて射出成形機本体を制御する制御部とを備える射出成形機を用いれば、型締力及び成形サイクルの点で最適な成形条件下で樹脂製品を製造することができるため、製造コストが低減された樹脂製品を製造することが可能となる。
【００６９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る射出成形条件の決定方法について説明する。本実施形態は、評価関数が２種類ある点と、最適化手法に多目的遺伝的アルゴリズムを適用する点とで、第１の実施形態に係る射出成形条件の決定方法と大きく異なる。以下、第１の実施形態と相違する点について重点的に説明する。
【００７０】
本実施形態では、図３に示すステップＳ１１にて、表３に示す各種条件が設定される。
【表３】
2008290346.tif 000025
【００７１】
各種条件を設定後、第１の実施形態と同様に、ステップＳ１２〜Ｓ１９が実行される。ステップＳ１９を実行後、第１世代のＰ個の個体の設計変数（第１世代遺伝子）を、制約条件の中で適宜に、例えば乱数を用いて選択する。
【００７２】
これ以降は、多目的遺伝的アルゴリズムを用いた工程となる。例えば本実施形態では、表３に示すように、Neighborhood Cultivation Genetic Algorithm -NCGA(近傍培養型遺伝的アルゴリズム)を用い、個体数Ｐは２０とし、世代数Ｇは５０とした。すなわち、ステップＳ１９を実行後、第１世代の各個体について、上記式（１７）で表される粘度とせん断速度との関係を有する樹脂Ｘを用い、射出成形解析を行う。また、上記式（１９）で表される粘度とせん断速度との関係を有する樹脂Ｘを用い、射出成形解析を行う。そして、射出成形解析の結果から、ＭＣＦ、ＳＣＦ、ＭＣＴ、ＳＣＴを算出し、算出したＭＣＦ、ＳＣＦ、ＭＣＴ、ＳＣＴに基づいて評価関数Ｂ，Ｃの値を求める。なお表３に示すように、評価関数Ｂは下記式（２１）で表され、評価関数Ｃは下記式（２２）で表される。
【数２１】
2008290346.tif 000026
【数２２】
2008290346.tif 000027
【００７３】
次に、求められた第１世代の各個体の評価関数Ｂ，Ｃの値を評価し、多目的遺伝的アルゴリズムの手法に則り、新たな第２世代の遺伝子を持つ個体群を生成する。そして、第２世代の各個体についても、第１世代の各個体と同様に射出成形解析を行い、それぞれの評価関数Ｂ，Ｃの値を算出する。以下、評価関数Ｂ，Ｃの値の評価、個体群の新たな生成、各個体の射出成形解析、及び評価関数Ｂ，Ｃの値の算出、といった一連の工程を反復実行する。反復実行は、第Ｇ世代まで行われる。そして、各世代の個体の評価に基づき、パレート最適解を作成し、表示する。パレート最適解を図１０に示す。
【００７４】
このようにしてパレート最適解を得ることにより、射出時間ｉｔ、金型温度ｍｏｔ、及び樹脂温度ｍｅｔとして、例えば成形サイクルをある程度短くしつつ型締力を低減可能なもの、あるいは型締力をある程度小さくしつつ成形性サイクルを短縮可能なもの、を適宜選択することができる。
【００７５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００７６】
例えば、評価関数の種類は上述したものに限られない。また、最適化手法もAdaptiveSimulated Annealing -ASA (解適応焼き鈍し法)やNeighborhood Cultivation Genetic Algorithm-NCGA(近傍培養型遺伝的アルゴリズム)に限られない。
【００７７】
また、本実施形態のステップＳ１５では、樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式（１５）を導出するとしたが、樹脂Ｂ〜Ｄのいずれかについて近似式を導出するとしてもよい。例えば樹脂Ｂについて粘度とせん断速度との関係を示す近似式を導出した場合には、上記式（１７），（１９）では樹脂Ａの補正係数ＳＡに代わり樹脂Ｂの補正係数ＳＢが用いられることになる。
【００７８】
また、本実施形態のステップＳ１３，１５において、樹脂Ａにおける粘度とせん断速度との関係を示す近似式をCarreau−Yasudaモデルを用いて導出するとしたが、Crossモデルを用いて導出するとしてもよい。この場合には、上記式（１０），（１５）に代わって下記式（２３）を導出することとなる。
【数２３】
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式中、ηＡは樹脂Ａの粘度、γＡは樹脂Ａのせん断速度を示し、η０，Ｋ，Ｎはそれぞれ定数である。
【００７９】
また、本実施形態では、流動特性パラメータとしてＭＦＲを用いるとしたが、流動特性パラメータとしてメルトインデックス又はメルトフローインデックスを用いるとしてもよい。
【００８０】
また、本実施形態のステップＳ２３では、Ｔａｙｌｏｒ一次近似によりＭＣＦ、ＳＣＦ、ＭＣＴ、およびＳＣＴを算出しているが、モンテカルロ法やその他のサンプリング方法によりこれらを算出するとしてもよい。
【００８１】
また、第１実施形態のステップＳ２５では、設計変数を変更してステップＳ２３，Ｓ２４を２００回反復実行し、この結果に基づいて評価関数Ａの最適値を取得するとした。第２実施形態では、評価関数Ｂ，Ｃの値の評価、個体群の新たな生成、各個体の射出成形解析、及び評価関数Ｂ，Ｃの値の算出、といった一連の工程を、１０００回（２０個体、５０世代）反復実行し、この結果に基づいて評価関数Ｂ，Ｃの最適値を取得するとした。しかしながら、反復実行する回数は上記のものに限られない。また、評価関数の値が十分に小さくなった時点で反復実行を終了するとしてもよい。
【００８２】
また、本実施形態のステップＳ１０では、４つの樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを用意するとしたが、樹脂の数がこれに限られないことはいうまでもない。また、樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを８〜１０個ずつ用意するとしたが、粘度特性データの数がこれに限られないことはいうまでもない。
【００８３】
（成形条件最適化プログラム）
次に、上述した一連の処理を情報処理装置３０に実行させるための射出成形条件の決定プログラムについて説明する。図１１に示すように、成形条件最適化プログラム（射出成形条件の決定プログラム）７１は、情報処理装置により読取可能な、あるいは情報処理装置に備えられる、記録媒体７０に形成されたプログラム格納領域７０ａ内に格納される。なお、記録媒体７０が情報処理装置により読取可能なものである場合、かかる記録媒体７０は図１に示す記録媒体３７に相当する。
【００８４】
成形条件最適化プログラム７１は、射出成形条件の決定方法を統括的に制御するメインモジュール７１ａと、第１の準備モジュール７１ｂと、第２の準備モジュール７１ｃと、第３の準備モジュール７１ｄと、第４の準備モジュール７１ｅと、解析モジュール７１ｆと、評価モジュール７１ｇと、最適化モジュール７１ｈと、を備えて構成される。
【００８５】
第１の準備モジュール７１ｂは、樹脂Ａ〜Ｄそれぞれについて、粘度とせん断速度との関係を示すデータを用意すると共に、樹脂Ａ〜Ｄの中から基準となる樹脂を１つ定めるモジュールである。第２の準備モジュール７１ｃは、樹脂Ａ〜Ｄのうちから基準となる樹脂を除く樹脂における粘度特性データを、補正係数Ｓを用いて粘度を１／Ｓ倍し且つせん断速度をＳ倍することによって補正し、当該補正した粘度特性データが基準となる樹脂における粘度特性データとフィッティングするときの樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓを求めるモジュールである。第３の準備モジュール７１ｄは、樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓと樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲとの相関関係を求めるモジュールである。第４の準備モジュール７１ｅは、第３の準備モジュール７１ｄで得られた相関関係に基づいて、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値を有する場合について樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を推定すると共に、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮して、樹脂ＸのＭＦＲをサンプリングして樹脂Ｘの粘度とせん断速度との関係を推定するモジュールである。
【００８６】
解析モジュール７１ｆは、第４の準備モジュール７１ｅにて推定された、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値を有する場合の粘度とせん断速度との関係に基づいて、任意の成形条件下で部材５０を用いた射出成形解析を行うモジュールである。これと共に、解析モジュール７１ｆは、第４の準備モジュール７１ｅにおいて、樹脂ＸのＭＦＲが任意の値から所定のばらつきを有する場合を考慮し樹脂ＸのＭＦＲをサンプリングして推定した、粘度とせん断速度との関係に基づいて、任意の成形条件下で部材５０を用いた射出成形解析を行うモジュールである。
【００８７】
評価モジュール７１ｇは、射出成形解析の複数の結果に基づいて所定の評価関数の値を求めるモジュールである。最適化モジュール７１ｈは、最適化手法に従って射出時間、金型温度、及び樹脂温度を変更し射出成形解析及び評価関数値の算出を反復実行することによって、最適な評価関数の値が得られる射出時間、金型温度、及び樹脂温度を特定し、これらを最適値とするモジュールである。
【００８８】
すなわち、第１の準備モジュール７１ｂは上記の実施形態におけるステップＳ１２を実現させ、第２の準備モジュール７１ｃはステップＳ１３を実現させ、第３の準備モジュール７１ｄはステップＳ１４，Ｓ１５を実現させ、第４の準備モジュール７１ｅはステップＳ１６〜Ｓ１９を実現させ、解析モジュール７１ｆはステップＳ２３を実現させ、評価モジュール７１ｇはステップＳ２４を実現させ、最適化モジュール７１ｈはステップＳ２５，Ｓ２６を実現させる。なお、成形条件最適化プログラム７１は、その一部若しくは全部が、通信回線等の伝送媒体を介して伝送され、他の機器により受信されて記録（インストールを含む）される構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本実施形態に係る射出成形条件の決定方法が実行される情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る射出成形条件の決定方法を示すフローチャートである。
【図３】射出成形解析のための準備ステップを示すフローチャートである。
【図４】第１の形態の解析用形状モデルを示す図である。
【図５】第１の形態の解析用形状モデルにおけるキャビティの厚み分布を示す図である。
【図６】樹脂Ａ〜Ｄの粘度特性データを示すグラフである。
【図７】補正後の樹脂Ｂ〜Ｄの粘度特性データと、樹脂Ａの粘度特性データとを示すグラフである。
【図８】樹脂Ａ〜ＤのＭＦＲと補正係数Ｓの樹脂Ａ〜Ｄの補正係数Ｓとの組み合わせを点で示し、上記式（１４）から求められるＭＦＲと補正係数Ｓとの関係を線で示したグラフである。
【図９】射出成形解析を行って射出時間、金型温度、及び樹脂温度の最適値を特定するステップを示すフローチャートである。る。
【図１０】第２実施形態に係る射出成形条件の決定方法の結果を示すグラフである。
【図１１】本実施形態に係る射出成形条件の決定プログラムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９０】
３０…情報処理装置、３１…中央処理装置、３２…ハードディスク装置、３３…主メモリ、３４…入力装置、３５…表示装置、３６…読取装置、３７…記録媒体、５０…部材、５１…スプルー、５２…ホットランナー、５３…ゲート、７０…記録媒体、７０ａ…プログラム格納領域、７１…成形条件最適化プログラム、７１ａ…メインモジュール、７１ｂ…第１の準備モジュール、７１ｃ…第２の準備モジュール、７１ｄ…第３の準備モジュール、７１ｅ…第４の準備モジュール、７１ｆ…解析モジュール、７１ｇ…評価モジュール、７１ｈ…最適化モジュール。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図５】
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