(57)【要約】【課題】この発明は、最適解を効率良く探索できるようになる射出成形用金型の設計パラメータ最適化方法を提供することを目的とする。【解決手段】射出成形用金型の設計パラメータ最適化方法は、複数のランナーのランナー径に関する感度解析を行って、ゲート圧バランスまたは所定のゲート圧に対する感度が最も大きいランナーを特定する第１ステップ、感度が最も大きいランナーの径を可変とし、他のランナーの径として固定値をそれぞれ設定し、可変ランナー径の最適化を行う第２ステップ、ならびに第２ステップで求められた可変ランナー径の最適解を当該可変ランナー径の基準値とするとともに第２ステップで設定された他のランナーの径の固定値を当該他のランナー径の基準値として、各ランナーの径を基準値の近傍で可変として、各ランナーの径の組み合わせの最適化を行う第３ステップを備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のランナーのランナー径に関する感度解析を行って、ゲート圧バランスまたは所定のゲート圧に対する感度が最も大きいランナーを特定する第１ステップ、
感度が最も大きいランナーの径を可変とし、他のランナーの径として固定値をそれぞれ設定し、可変ランナー径の最適化を行う第２ステップ、ならびに
第２ステップで求められた可変ランナー径の最適解を当該可変ランナー径の基準値とするとともに第２ステップで設定された他のランナーの径の固定値を当該他のランナー径の基準値として、各ランナーの径を基準値の近傍で可変として、各ランナーの径の組み合わせの最適化を行う第３ステップ、
を備えていることを特徴とする射出成形用金型の設計パラメータ最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出成形用金型の設計パラメータ最適化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形用金型の樹脂流動解析を行って、射出成形用金型の設計パラメータであるランナー径を最適化する方法が既に知られている。従来法では、複数のゲートに接続される各ランナーの径が独立に可変である場合、複数のランナー径を同時に変更して最適解を探索しているため、探索範囲が広範囲になりすぎて、効率的な探索が行えなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−９１７０３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９６５２４号公報
【特許文献３】特許第３０７８１７８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、最適解を効率良く探索できるようになる射出成形用金型の設計パラメータ最適化方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明による射出成形用金型の設計パラメータ最適化方法は、複数のランナーのランナー径に関する感度解析を行って、ゲート圧バランスまたは所定のゲート圧に対する感度が最も大きいランナーを特定する第１ステップ、感度が最も大きいランナーの径を可変とし、他のランナーの径として固定値をそれぞれ設定し、可変ランナー径の最適化を行う第２ステップ、ならびに第２ステップで求められた可変ランナー径の最適解を当該可変ランナー径の基準値とするとともに第２ステップで設定された他のランナーの径の固定値を当該他のランナー径の基準値として、各ランナーの径を基準値の近傍で可変として、各ランナーの径の組み合わせの最適化を行う第３ステップを備えていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をテレビキャビネットを成形するための射出成形用金型に適用した場合の実施の形態について説明する。
【０００７】
〔１〕ランナーおよびゲートの説明
図１は、テレビキャビネットを成形するための射出成形用金型に用いられるランナーおよびゲートを示している。
【０００８】
なお、図１では、説明の便宜上、射出成形用金型ではなく、射出成形用金型によって成形されるテレビキャビネットが図示されている。テレビキャビネット１００は、上面部１０１、左右両側面部１０２、１０３、底面部１０４および前面部１０５からなる。
【０００９】
図示しない射出装置から射出された溶融樹脂は、スプルー１を通って、上ランナー２および逆Ｕ形の下ランナー３に送られる。上ランナー２に送られた溶融樹脂は、ゲート２ａを介して金型キャビティ内に充填される。下ランナー３に送られた溶融樹脂は、それぞれゲート３ａ、３ｂを介して金型キャビティ内に充填される。
【００１０】
設計パラメータとしては、上ランナー２の径（以下、上ランナー径という）と、下ランナー３の径（以下、下ランナー径という）とがある。
【００１１】
〔２〕設計パラメータの最適化処理についての説明
以下、設計パラメータの最適化処理について説明する。
【００１２】
〔２−１〕設計パラメータの最適化処理の全体的な手順の説明
図２は、設計パラメータの最適化処理の全体的な手順を示している。
【００１３】
まず、上ランナー径Ｄｕと下ランナー径Ｄｄの感度解析を行って、感度が大きい方のランナー径を可変側ランナー径Ｄｘとして決定する（ステップ１）。ここで、感度とは、上ゲート２ａと下ゲート３ａ、３ｂとの溶融樹脂の圧力差（ゲート圧バランス）に対する感度をいう。なお、感度として、上ゲート２ａおよび下ゲート３ａ、３ｂのうちから、予め指定された１つのゲートのゲート圧に対する感度を用いてもよい。
【００１４】
次に、可変側ランナー径Ｄｘの最適化処理を行うことにより、可変側ランナー径Ｄｘの仮の最適解を求める（ステップ２）。つまり、感度が最も大きいランナーの径を可変とし、他のランナーの径として固定値をそれぞれ設定し、可変側ランナー径Ｄｘの最適化を行う。
【００１５】
最後に、上記ステップ２で算出された可変側ランナー径Ｄｘの仮の最適解を基準として、上下ランナー径の組み合わせ解析処理を行うことにより、上下ランナー径の最適解を求める（ステップ３）。つまり、可変側ランナー径Ｄｘの仮の最適解を当該可変側ランナー径の基準値とするとともに第２ステップで設定された他のランナーの径の固定値を当該他のランナー径の基準値として、各ランナーの径を基準値の近傍で可変として、各ランナーの径の組み合わせの最適化を行う。
【００１６】
〔２−２〕上ランナー径Ｄｕと下ランナー径Ｄｄの感度解析処理（ステップ１）についての説明
【００１７】
感度解析処理は、例えば、表１に示すような、上下ランナー径Ｄｕ，Ｄｄの９つの組み合わせに対して、樹脂流動解析を行って、上ゲート２ａと下ゲート３ａ、３ｂとの圧力差（上下ゲート圧力差またはゲート圧バランス）を算出する。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
樹脂流動解析は、例えば、市販の樹脂流動解析ソフトに基づいて行われる。なお、樹脂流動解析に必要な、上下ランナー径以外のデータ（条件）は、予め設定されている。上下ゲート圧力差〔％〕は、上ゲート圧をＶｕ、下ゲート圧（この例では、下ゲート３ａ、３ｂは２つあるので、これらの２つの下ゲート圧の平均値を下ゲート圧とする）をＶｄとした場合、次式（１）で表される。
【００２０】
上下ゲート圧力差〔％〕＝｛（Ｖｕ−Ｖｄ）／Ｖｕ｝×１００      …（１）
【００２１】
得られた結果が、表１で示すようなものであったとする。上ランナー径Ｄｕが７．５ｍｍ、８．５ｍｍおよび９．５ｍｍである場合の上下ゲート圧力差〔％〕の平均値および下ランナー径Ｄｄが７．５ｍｍ、８．５ｍｍおよび９．５ｍｍである場合の上下ゲート圧力差〔％〕の平均値をそれぞれ算出する。この算出結果を表２に示す。なお、図３は、表２の結果を折れ線グラフで表したものである。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表２の結果および図３のグラフから、下ランナー径Ｄｄの変化に対する上下ゲート圧力差（ゲート圧バランス）の変動が、上ランナー径Ｄｕの変化に対する上下ゲート圧力差（ゲート圧バランス）の変動より大きいことがわかる。つまり、この例では、下ランナー径Ｄｄの方が、ゲート圧バランスに対する感度が大きいと判断される。
【００２４】
〔２−３〕可変側ランナー径Ｄｘの最適化処理（ステップ２）の説明
図４は、可変側ランナー径Ｄｘの最適化処理（ステップ２）の手順を示している。
【００２５】
まず、固定側ランナー径Ｄｆを設定する（ステップ１１）。次に、可変側ランナー径Ｄｘの候補を作成する（ステップ１２）。例えば、６．５ｍｍ〜１０．５ｍｍの範囲で、１７個の候補Ｄｘｉ  （ｉ＝１，２，…１７）が作成される。樹脂流動解析を行う最初の候補Ｄｘ１  を選択する（ステップ１３）。
【００２６】
次に、樹脂流動解析を実施する（ステップ１４）。そして、上ゲート２ａと下ゲート３ａ、３ｂとの圧力差（上下ゲート圧力差）を算出する（ステップ１５）。また、底面部の樹脂充填完了時間を算出する（ステップ１６）。
【００２７】
また、底面部の樹脂充填完了時間は、全体の充填完了時間に対する底面部樹脂充填完了時間の割合〔％〕として求められる。
【００２８】
ステップ１６の処理が終了すると、全ての候補Ｄｘｉ  について、樹脂流動解析が実施されたか否かを判別する（ステップ１７）。全ての候補Ｄｘｉ  について樹脂流動解析が実施されていない場合には、樹脂流動解析の対象となる候補Ｄｘｉ  として、次の候補Ｄｘｉ＋１  を選択した後（ステップ１８）、ステップ１４に戻る。
【００２９】
このようにして、全ての候補Ｄｘｉ  について樹脂流動解析を実施する。全ての候補Ｄｘｉ  について樹脂流動解析が実施されると、ステップ１７でＹＥＳとなるので、ステップ１９に移行する。
【００３０】
ステップ１９では、上下ゲート圧力差が５％以下でありかつ底面部樹脂充填完了時間が９９．５％以下であるという条件を満たしているか否かを判別する。
【００３１】
ここで、上下ゲート圧力差（ゲート圧バランス）が５％以下という条件がつけられているのは、次のような理由による。つまり、この例では、成形方法が溶融樹脂とガスとを金型内に射出して成形するガスアシスト射出成形であるので、上下ゲート圧のバランスが取れていない場合には、ガスがスムーズに入らなくなるからである。
【００３２】
また、底面部樹脂充填完了時間が９９．５％以下であるという条件がつけられているのは、次のような理由による。つまり、テレビキャビネットを成形する場合、最終充填位置はキャビネットの側面部または底面部となる。側面部が底面部より先に充填されてしまうと、上ゲート圧が極端に高くなり、過充填となる可能性があるからである。
【００３３】
上記ステップ１９において、上記条件を満たしていないと判別した場合には、対策を追加した後（ステップ２０）、ステップ１３に戻る。対策の追加としては、例えば、底面部に樹脂の流れをよくするためのフローリーダーを追加することが考えられる。
【００３４】
上記ステップ１９において、上記条件を満たしていると判別した場合には、Ｄｘの候補のうち、全体の充填完了時間を１００とした場合に底面部樹脂充填完了時間が９８．８％に最も近くなる候補Ｄｘｉ  を可変側ランナー径Ｄｘの仮の最適値に設定する（ステップ２１）。また、ステップ１１で設定されたＤｆを固定側ランナー径の仮の最適値とすることにより、上下ランナー径Ｄｕ、Ｄｄの仮の最適値の組み合わせ（Ｄｕｏ，Ｄｄｏ）を得る。そして、可変側ランナー径Ｄｘの最適化処理を終了する。
【００３５】
〔２−４〕上下ランナー径の組み合わせ解析処理（ステップ３）の説明
図５は、上下ランナー径の組み合わせ解析処理（ステップ３）の手順を示している。
【００３６】
上記ステップ２で得られた上下ランナー径Ｄｕ、Ｄｄの仮の最適値の組み合わせ（Ｄｕｏ，Ｄｄｏ）に基づいて、上下ランナー径Ｄｕ、Ｄｄの組み合わせ候補Ｃｊ  を作成する（ステップ３１）。例えば、表３に示すように、７個の組み合わせ候補Ｃｊ  （ｊ＝１，２，…，７）が作成される。樹脂流動解析を行う最初の組み合わせ候補Ｃ１  を選択する（ステップ３２）。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
次に、樹脂流動解析を実施する（ステップ３３）。そして、上ゲート２ａと下ゲート３ａ、３ｂとの圧力差（上下ゲート圧力差）を算出する（ステップ３４）。また、底面部の樹脂充填完了時間を算出する（ステップ３５）。
【００３９】
ステップ３５の処理が終了すると、全ての組み合わせ候補Ｃｊ  について、樹脂流動解析が実施されたか否かを判別する（ステップ３６）。全ての組み合わせ候補Ｃｊ  の候補について樹脂流動解析が実施されていない場合には、樹脂流動解析の対象となる組み合わせ候補Ｃｊ  として、次の候補Ｃｊ＋１  を選択した後（ステップ３７）、ステップ３３に戻る。
【００４０】
このようにして、全ての組み合わせ候補Ｃｊ  について樹脂流動解析を実施する。全ての組み合わせ候補Ｃｊ  について樹脂流動解析が実施されると、上下ランナー径の組み合わせ解析処理を終了する。この解析処理結果に基づいて、上下ランナー径の最適値を決定する。
【００４１】
表４に、組み合わせ解析処理結果の一例を示しておく。ただし、表４の結果は、ステップ２において、フローリーダを１つ追加した状態で、ステップ３の処理を開始した場合の結果を示している。
【００４２】
【表４】
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【００４３】
【発明の効果】
この発明によれば、最適解を効率良く探索できるようになる射出成形用金型の設計パラメータ最適化方法が実現する。また、この発明によれば、最適解導出の自動化も可能となり、よって経験に依存することなく、最適解を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】テレビキャビネットを成形するための射出成形用金型に用いられるランナーおよびゲートを示す模式図である。
【図２】設計パラーメータの最適化処理の全体的な手順を示すフローチャートである。
【図３】上ランナー径Ｄｕと下ランナー径Ｄｄの感度解析処理（ステップ１）における解析結果の一例を示すグラフである。
【図４】可変側ランナー径Ｄｘの最適化処理（ステップ２）の手順を示すフローチャートである。
【図５】上下ランナー径の組み合わせ解析処理（ステップ３）の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  スプルー
２  上ランナー
３  下ランナー
【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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