(57)【要約】【課題】  射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合等であってもウエルドを適切な位置に発生させる。【解決手段】  設計パラメータ決定方法は、射出成形品の形状モデルを生成する形状モデル生成ステップ（Ｓ０１）と、射出成形品においてウエルドの発生が制御される特定領域の情報を入力する特定領域情報入力ステップ（Ｓ０２）と、形状モデルにおいて特定領域から樹脂を流入したときの各位置の当該樹脂の充填時間を算出する充填時間算出ステップ（Ｓ０３）と、形状モデルへの樹脂の流入状態を求める数値解析手法、及び当該形状モデルにおける各位置のウエルドの発生に対して上記の充填時間に基づき重みづけされる評価関数を用いた最適化手法によって設計パラメータを決定する設計パラメータ決定ステップ（Ｓ０４〜Ｓ０９）と、設計パラメータを出力する設計パラメータ出力ステップ（Ｓ１０）とを含む。【選択図】  図５
2012245776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂の射出成形に係る設計パラメータを決定する設計パラメータ決定方法であって、
射出成形品の形状に係る情報を入力して、当該情報に基づいて射出成形品の形状モデルを生成する形状モデル生成ステップと、
前記射出成形品においてウエルドの発生が制御される特定領域を示す特定領域情報を入力する特定領域情報入力ステップと、
前記形状モデル生成ステップにおいて生成された形状モデルにおいて、前記特定領域情報入力ステップにおいて入力された特定領域情報によって示される特定領域から、樹脂を流入したときの当該形状モデルにおける各位置の当該樹脂の充填時間を数値解析手法によって算出する充填時間算出ステップと、
前記形状モデル生成ステップにおいて生成された形状モデルへの樹脂の流入状態を求める数値解析手法、及び当該形状モデルにおける各位置のウエルドの発生に対して前記充填時間算出ステップにおいて算出された前記充填時間に基づき重みづけされる評価関数を用いた最適化手法によって、前記設計パラメータを決定する設計パラメータ決定ステップと、
前記設計パラメータ決定ステップにおいて決定された設計パラメータを出力する設計パラメータ出力ステップと、
を含む設計パラメータ決定方法。
【請求項２】
前記設計パラメータは、前記形状モデル生成ステップにおいて生成された形状モデルに前記射出成形品を生成するために樹脂を流入する樹脂流入路の配置、形状及び寸法の少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項１に記載の設計パラメータ決定方法。
【請求項３】
前記充填時間算出ステップにおいて前記形状モデルに流入する樹脂と、前記設計パラメータ決定ステップにおいて前記形状モデルに流入する樹脂とが同じ樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の設計パラメータ決定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載された設計パラメータ決定方法によって決定された設計パラメータに基づいて射出成形を行って射出成形品を製造する射出成形品の製造方法。
【請求項５】
コンピュータに、樹脂の射出成形に係る設計パラメータを決定する処理をさせる設計パラメータ決定プログラムであって、
前記コンピュータを、
射出成形品の形状に係る情報を入力して、当該情報に基づいて射出成形品の形状モデルを生成する形状モデル生成手段と、
前記射出成形品においてウエルドの発生が制御される特定領域を示す特定領域情報を入力する特定領域情報入力手段と、
前記形状モデル生成手段によって生成された形状モデルにおいて、前記特定領域情報入力手段によって入力された特定領域情報によって示される特定領域から、樹脂を流入したときの当該形状モデルにおける各位置の当該樹脂の充填時間を数値解析手法によって算出する充填時間算出手段と、
前記形状モデル生成手段によって生成された形状モデルへの樹脂の流入状態を求める数値解析手法、及び当該形状モデルにおける各位置のウエルドの発生に対して前記充填時間算出手段によって算出された前記充填時間に基づき重みづけされる評価関数を用いた最適化手法によって、前記設計パラメータを決定する設計パラメータ決定手段と、
前記設計パラメータ決定手段によって決定された設計パラメータを出力する設計パラメータ出力手段と、
して機能させる設計パラメータ決定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法、射出成形品の製造方法及び樹脂の射出成形の設計パラメータ決定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂の射出成形において、射出成形解析と最適化アルゴリズムを組み合わせて、樹脂流入路のサイズや位置、及び樹脂の流入のタイミング等の射出成形に係るパラメータの設計を行う技術が提案されている。特許文献１では、このような技術を用いて、ウエルドの位置を制御することが提案されている。具体的には、射出成形解析によりウエルドが発生する位置と所望するウエルド形成位置との距離を最小とするような目的条件を設定して、ウエルドが望ましい位置に発生するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１９２５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合、ウエルドが発生する位置と所望するウエルド形成位置との距離が近かったとしても、それぞれの位置間の直線距離と成形品の形状に沿った距離とは大きく離れてしまうことがある。このような場合、最適化の結果により得られるウエルドの位置が成形品の形状に沿った距離では離れた位置となる、あるいは最適化の過程で局所解に陥り適切に最適化が図れないおそれがある。その結果、ウエルドが発生する位置を適切に決定することができないこととなる。
【０００５】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合等であっても、ウエルドを適切な位置に発生させることができる樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法、射出成形品の製造方法及び樹脂の射出成形の設計パラメータ決定プログラム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】
上記の目的を達成するために、本発明に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法は、樹脂の射出成形に係る設計パラメータを決定する設計パラメータ決定方法であって、射出成形品の形状に係る情報を入力して、当該情報に基づいて射出成形品の形状モデルを生成する形状モデル生成ステップと、射出成形品においてウエルドの発生が制御される特定領域を示す特定領域情報を入力する特定領域情報入力ステップと、形状モデル生成ステップにおいて生成された形状モデルにおいて、特定領域情報入力ステップにおいて入力された特定領域情報によって示される特定領域から、樹脂を流入したときの当該形状モデルにおける各位置の当該樹脂の充填時間を数値解析手法によって算出する充填時間算出ステップと、形状モデル生成ステップにおいて生成された形状モデルへの樹脂の流入状態を求める数値解析手法、及び当該形状モデルにおける各位置のウエルドの発生に対して充填時間算出ステップにおいて算出された充填時間に基づき重みづけされる評価関数を用いた最適化手法によって、設計パラメータを決定する設計パラメータ決定ステップと、設計パラメータ決定ステップにおいて決定された設計パラメータを出力する設計パラメータ出力ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法では、設計パラメータを決定する最適化を実施する前に、ウエルドの発生が制御される特定領域から形状モデルへの樹脂の（仮想的な）充填時間が算出される。設計パラメータを決定するための最適化では、当該形状モデルにおける各位置のウエルドの発生に対して、算出された充填時間に基づき重みづけされる評価関数が用いられる。このように特定領域からの樹脂の充填時間が考慮されることによって、射出成形品の形状に沿った距離が考慮されてウエルドが発生する位置の最適化が行われる。従って、本発明に係る設計パラメータ決定方法によれば、射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合等であっても、ウエルドを適切な位置に発生させることができることが可能になる。
【０００８】
設計パラメータは、形状モデル生成ステップにおいて生成された形状モデルに射出成形品を生成するために樹脂を流入する樹脂流入路の配置、形状及び寸法の少なくとも何れかを含むことが望ましい。この構成によれば、適切かつ確実にウエルドを適切な位置に発生させることができる。
【０００９】
充填時間算出ステップにおいて形状モデルに流入する樹脂と、設計パラメータ決定ステップにおいて形状モデルに流入する樹脂とが同じ樹脂であることが望ましい。この構成によれば、特定領域から形状モデルへの樹脂の（仮想的な）充填時間と、最適化における充填時間とが、同一の樹脂の条件で算出されるので、更に適切にウエルドを適切な位置に発生させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る射出成形品の製造方法は、上記の設計パラメータ決定方法によって決定された設計パラメータに基づいて射出成形を行って射出成形品を製造することを特徴とする。この構成によれば、射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合等であっても、ウエルドが適切な位置に発生する射出成形品を製造することができる。
【００１１】
ところで、本発明は、上記のように樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法の発明として記述できる他に、以下のように樹脂の射出成形の設計パラメータ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。
【００１２】
即ち、本発明に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定プログラムは、コンピュータに、樹脂の射出成形に係る設計パラメータを決定する処理をさせる設計パラメータ決定プログラムであって、コンピュータを、射出成形品の形状に係る情報を入力して、当該情報に基づいて射出成形品の形状モデルを生成する形状モデル生成手段と、射出成形品においてウエルドの発生が制御される特定領域を示す特定領域情報を入力する特定領域情報入力手段と、形状モデル生成手段によって生成された形状モデルにおいて、特定領域情報入力手段によって入力された特定領域情報によって示される特定領域から、樹脂を流入したときの当該形状モデルにおける各位置の当該樹脂の充填時間を数値解析手法によって算出する充填時間算出手段と、形状モデル生成手段によって生成された形状モデルへの樹脂の流入状態を求める数値解析手法、及び当該形状モデルにおける各位置のウエルドの発生に対して充填時間算出手段によって算出された充填時間に基づき重みづけされる評価関数を用いた最適化手法によって、設計パラメータを決定する設計パラメータ決定手段と、設計パラメータ決定手段によって決定された設計パラメータを出力する設計パラメータ出力手段と、して機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、成形品の形状に沿った距離が考慮されてウエルドが発生する位置の最適化が行われるため、射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合等であっても、ウエルドを適切な位置に発生させることができることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定装置の構成図である。
【図２】実施形態に係る射出成形品の形状モデルを示す図である。
【図３】図２の一部を拡大して示した図である。
【図４】本実施形態によって算出される重み係数を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法を示すフローチャートである。
【図６】比較例の評価関数を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る例と比較例とにおけるウエルドラインの発生位置を示す図である。
【図８】設計パラメータに対する比較例の直線距離を用いた方法による評価関数値のグラフである。
【図９】設計パラメータに対する本実施形態に係る重み係数を用いた方法による評価関数値のグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定プログラムの構成を、記録媒体と共に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面と共に本発明に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法、射出成形品の製造方法及び樹脂の射出成形の設計パラメータ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。
【００１６】
本実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法は、樹脂を金型に流入（注入）して射出成形品を製造するための設計パラメータを決定する方法である。本実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法は、射出成形品に発生するウエルド（ウエルドライン）を適切な位置、より具体的には、ウエルドを射出成形品の強度に及ぼす影響をより少なくする位置やより目立たない位置に発生させることを目的とする。
【００１７】
ここで、決定する設計パラメータは、具体的には、射出成形品の形状以外の任意のものとすることができる。例えば、金型への樹脂の流入条件である樹脂流入路の配置及び形状とすることができる。流入条件としては、それ以外にも樹脂を流入させるタイミングを決定する設計パラメータとしてもよい。その他、樹脂の種類を決定する設計パラメータとしてもよい。即ち、これらの設計パラメータを適切に決定することによって、ウエルドの発生位置を制御するものである。本発明に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法は、コンピュータ上で実行される、数値解析手法による樹脂の流入のシミュレーションと、最適化手法（数理計画問題を解く手法）とを用いる。
【００１８】
図１に本実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法が実行される装置の一例として設計パラメータ決定装置１０を示す。設計パラメータ決定装置１０は、具体的には、ワークステーションやＰＣ（Personal Computer）等のコンピュータにより構成される。設計パラメータ決定装置１０は、例えばＣＰＵ（CentralProcessing Unit）やメモリ等のハードウェアにより構成されており、これらの構成要素が動作することにより後述する設計パラメータ決定装置１０としての機能が発揮される。なお、コンピュータに実行させるプログラムが設計パラメータ決定装置１０において実行されることにより、本実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法が行われてもよい。
【００１９】
図１に示すように設計パラメータ決定装置１０は、記憶部１１と、形状モデル生成部１２と、特定領域情報入力部１３と、充填時間算出部１４と、設計パラメータ決定部１５と、設計パラメータ出力部１６とを備えて構成される。また、設計パラメータ決定装置１０は、設計パラメータ決定装置１０に接続された図示しない外部装置、あるいは設計パラメータ決定装置１０が備える入力機器から適宜、情報が入力される。
【００２０】
記憶部１１は、樹脂の射出成形の設計パラメータの計算に必要な情報を記憶する手段であり、設計パラメータ決定装置１０の各構成要素１２〜１６から必要に応じてアクセスされる。具体的には、記憶部１１は、各構成要素１２〜１６が入力した情報、計算の過程あるいは計算結果の情報等が記憶される。記憶部１１は、例えば、設計パラメータ決定装置１０が備えるメモリやハードディスク等の記憶装置により実現される。
【００２１】
形状モデル生成部１２は、射出成形品の形状に係る情報を入力して、当該情報に基づいて射出成形品の形状モデルを生成する形状モデル生成手段である。ここで生成される形状モデルは、金型（キャビティ）に樹脂を流入（注入）したときの樹脂の流入状態を数値解析手法（シミュレーション）によって算出するのに用いられる。形状モデルは、樹脂の流入状態を算出しえるものであれば任意のものを用いることができ、例えば、射出成形品の形状を多数の要素に分割した有限要素法用の形状モデルを用いることができる。
【００２２】
形状モデル生成部１２は、形状に係る情報を入力する。形状に係る情報は、幅、長さ、厚さ等の寸法の情報を含む。また、形状モデル生成部１２は、形状モデルを生成するための情報を入力する。具体的には、有限要素法の要素数や節点数の情報を入力する。これらの情報の入力は、設計パラメータ決定装置１０に接続された外部装置から送信された情報を受信することにより、あるいは、設計パラメータ決定装置１０が備える入力機器が用いられた設計者からの入力を受け付けることによって行われる。
【００２３】
形状モデル生成部１２は、入力した情報に基づいて形状モデルを生成して、生成した形状モデルに係る情報を記憶部１１に記憶させる。なお、形状モデルの生成は、従来の数値解析手法によって用いられるモデル生成と同様に行われえる。
【００２４】
また、形状モデル生成部１２は、射出成形品の形状以外の射出成形に係るその他の情報を入力することとしてもよい。具体的には、樹脂の物性値（種類）、射出成形品を生成するために樹脂を流入する樹脂流入路や樹脂を流入させるタイミングの情報を入力することとしてもよい。樹脂の物性値の情報としては、熱伝導率、比熱、流動停止温度、粘度等の情報である。樹脂流入路の情報としては、ゲートの数、（断面）形状及び位置、ランナーの径、形状、長さ、並びにそれらの温度等の情報である。樹脂を流入させるタイミングは、ゲートの開け閉めのタイミングを示す情報等の情報である。また、成形条件の情報として樹脂温度、金型温度、射出時間等の情報も入力される。
【００２５】
これらの射出成形品の形状以外の情報は、本実施形態に係る設計パラメータ決定方法によって決定される設計パラメータ（設計変数）となりえるものである。設計パラメータでない情報は、入力された値が後述する数値解析手法で用いられる。設計パラメータについては、後述するように本実施形態に係る設計パラメータ決定方法によって決定される。設計パラメータである情報については、一定の値が入力されるのではなく、初期条件、値の範囲（制約条件）や設計パラメータの決定過程で変化させる値（変動量）が入力されることとしてもよい。
【００２６】
本実施形態では、図２に示すような形状モデルを例に説明する。図２に示すように、形状モデル１１０は、幅２００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの平板に４箇所の斜めの切欠１１１が施されたものである。また、射出成形品の材料（樹脂）は、ポリプロピレン樹脂である住友ノーブレンＡＺ５６４（ＭＦＲ＝３０［ｇ／１０分，２３０℃］、比重：０．９）を用いる。形状モデルには、図２及び図２の領域２００を拡大して示した図３に示すように、樹脂流入路が接続されており、樹脂流入路から樹脂が流入される。
【００２７】
樹脂流入路は、ホットランナー１２１、コールドスプール１２２、コールドランナー１２３及びコールドゲート１２４Ａ，Ｂを含んで構成されている。ホットランナー１２１は、２つに枝分かれしており、それぞれの先端にコールドスプール１２２、コールドランナー１２３及びコールドゲート１２４Ａ，Ｂが順に接続されている。コールドゲート１２４Ａ及びコールドゲート１２４Ｂは、図２に示すように形状モデルの長手方向の両端の中央の位置で形状モデルに接続されている。
【００２８】
ホットランナー１２１は、直径１０ｍｍである。コールドゲート１２４Ｂ側のコールドスプール１２２Ｂは、長さ２５ｍｍで、直径はテーパーがかかっており３．５ｍｍ（ホットランナー１２１側）から６ｍｍ（コールドランナー１２３Ｂ側）までの値となっている。コールドゲート１２４Ｂ側のコールドランナー１２３Ｂは、長さ２５ｍｍ、直径６ｍｍである。コールドゲート１２４Ｂは、長さ５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ１ｍｍである。
【００２９】
本実施形態においては、コールドゲート１２４Ａ側のコールドゲート１２４Ａ、コールドランナー１２３Ａ、コールドスプール１２２Ａの断面寸法を、ウエルドライン位置を制御するために変更（決定）する設計パラメータとする。より具体的には、設計パラメータ（設計変数）としてコールドゲート１２４Ｂ側の断面寸法に対する、コールドゲート１２４Ａ側の断面寸法の比率（寸法比）ｒとする。ｒの初期条件は、コールドゲート１２４Ａとコールドゲート１２４Ｂとの断面寸法が同じとなるｒ＝１．０とし、制約条件は０．５≦ｒ≦２．０とする。
【００３０】
特定領域情報入力部１３は、射出成形品においてウエルドの発生が制御される特定領域（ウエルド制御位置）を示す特定領域情報を入力する特定領域情報入力手段である。即ち、特定領域は、射出成形品においてウエルドの発生を制御したい領域である。ここで、ウエルドの発生の制御には、ウエルドの発生の誘導（促進）及び回避（抑制）のいずれかである。ウエルド発生の誘導の制御を行う場合には、特定領域はウエルドを発生させたい領域となる。また、特定領域内にウエルドが発生しない場合であっても、特定領域になるべく近い場所に発生させたい領域である。ウエルド発生の回避の制御を行う場合には、特定領域はウエルドを発生させたくない領域となる。また、特定領域からなるべく遠い場所にウエルドを発生させたい領域である。特定領域は、設計者によって射出成形品の形状や用途等から決められるものである。
【００３１】
本実施形態の以下の例では、特定領域はウエルドを発生させたい領域（ウエルドラインの目標位置）として説明する。特定領域情報入力部１３は、例えば、形状モデル生成部１２によって生成された形状モデル上の位置を示す情報（例えば、三次元座標の情報）として特定領域情報を入力する。特定領域情報入力部１３による情報の入力は、形状モデル生成部１２による情報の入力と同様に行われる。特定領域情報入力部１３は、入力した特定領域情報を記憶部１１に記憶させる。本実施形態の以下の例では、特定領域１３０は、図２に示す位置に設定されるものとして説明する。
【００３２】
充填時間算出部１４は、形状モデル生成部１２によって生成された形状モデルにおいて、特定領域情報入力部１３によって入力された特定領域情報によって示される特定領域から、樹脂を流入したときの当該形状モデルにおける各位置の当該樹脂の充填時間を数値解析手法によって算出する充填時間算出手段である。充填時間算出部１４は、形状モデル生成部１２により形状モデルが生成され、また特定領域情報入力部１３により特定領域情報の入力がされた後、記憶部１１に記憶された形状モデルの情報、特定領域の情報、及びその他充填時間の算出に必要な情報を読み出して、充填時間の算出を行う。
【００３３】
数値解析手法による充填時間の算出は、例えば、有限要素法によって行われる。具体的には、既存の射出成形解析ソフトウェアによって行われえる。例えば、Ａｕｔｏｄｅｓｋ社製Ｍｏｌｄｆｌｏｗ  Ｉｎｓｉｇｈｔを用いることができる。
【００３４】
なお、充填時間算出部１４による樹脂の充填は、上述した樹脂流入路から樹脂を流入し射出成形品を製造するシミュレーションではなく、後述するように最適化に用いる情報を得るために仮想的に行うものである。充填時間算出部１４は、形状モデルの全ての位置（例えば、各節点ＮＤｉ（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎは射出成形品全体の節点数））について充填が開始されてから充填されるまでの時間ＦＴｉを求める。充填時間算出部１４は、全ての位置について充填時間を算出すると、各位置の充填時間ＦＴｉを全ての位置の充填が完了した時間（射出時間）ＩＴで割って正規化する。
ＷＴｉ＝ＦＴｉ／ＩＴ  （ｉ＝１〜Ｎ）
その値ＷＴｉを図４に示す。図４に示すように、特定領域１３０から樹脂の充填が進む順に大きな値となっている。この値ＷＴｉは、最適化の重み係数として設計パラメータ決定部１５によって利用される。
【００３５】
充填時間算出部１４は、樹脂の充填時間の算出を、後述する設計パラメータ決定部１５によって行われる数値解析手法による形状モデルへの樹脂の流入状態と同様のパラメータ（但し、流入位置は除く）で行うことするのがよい。設計パラメータの決定と同様のパラメータを用いることによって、より適切な重み係数が求められるからである。特に樹脂については、同様の樹脂を用いることとするのがよい。なお、決定する設計パラメータについては、初期条件の値を用いることとすればよい。
【００３６】
充填時間算出部１４は、算出した重み係数ＷＴｉを記憶部１１に記憶させる。
【００３７】
設計パラメータ決定部１５は、数値解析手法と最適化手法とによって、設計パラメータを決定する設計パラメータ決定手段である。設計パラメータ決定部１５は、充填時間算出部１４によって重み係数ＷＴｉが算出された後、記憶部１１に記憶された形状モデルの情報、重み係数ＷＴｉ、及びその他設計パラメータの決定に必要な情報を読み出して、設計パラメータの決定を行う。
【００３８】
本実施形態において、数値解析手法は、形状モデル生成部１２によって生成された形状モデルへの樹脂の流入状態を求めるために用いられる。流入状態の算出は、例えば、充填時間算出部１４による計算と同様のソフトウェアにより同様に行われる。設計パラメータ決定部１５は、流入状態の算出において、形状モデルでの各位置でウエルドが発生するか否かについても計算する。具体的には設計パラメータ決定部１５は、各節点ＮＤｉにおいてウエルドが発生するか否かを判定（解析）する。ここで、設計パラメータ決定部１５は、各節点におけるウエルドが発生したか否かの判定結果を、ウエルド判定値ＷＪｉに入力する。各節点ＮＤｉにおいてウエルドが発生した場合にはＷＪｉに１を入力し、発生しなかった場合には０を入力する。
【００３９】
ウエルドの発生の判定は、従来から用いられている方法を利用することができる。例えば、各節点ＮＤｉにおいてフローフロント合流角を計算して、これに基づいて判定を行うことができる。
【００４０】
本実施形態において、最適化手法は、形状モデルにおける各位置のウエルドの発生に対して、充填時間算出部１４によって算出された充填時間に基づき重みづけされる評価関数（目的関数）を用いて設計パラメータを探索するために用いられる。具体的には、評価関数が望ましい値となるように（通常、最大化か最小化の何れか）設計パラメータ（設計変数）を決定するものである。評価関数は、予め設定されており設計パラメータ決定部１５に記憶されている。
【００４１】
評価関数ＯＢＪは、例えば以下のような、充填時間算出部１４によって算出された重み係数ＷＴｉと設計パラメータ決定部１５によって入力されたウエルド判定値ＷＪｉとの積の（節点ＮＤｉ間での）最大値とする。
評価関数１：ＯＢＪ＝ｍａｘ（ＷＴｉ×ＷＪｉ）  （ｉ＝１〜Ｎ）
ここで、ｍａｘは、入力値のうち最も大きい値を関数値とする関数である。設計パラメータ決定部１５は、上記の評価関数の値を最小化するように設計パラメータを決定する。本実施形態においては、上述したように特定領域はウエルドを発生させたい領域であり、重み係数ＷＴｉは、特定領域から樹脂の充填が進む順に大きな値となっているからである。なお、特定領域を、ウエルドを抑制したい領域（なるべく特定領域から離れた位置にウエルドを発生させたい）とする場合には、上記の評価関数の値を最大化するように設計パラメータを決定すればよい。
【００４２】
また、評価関数ＯＢＪとしては、以下の評価関数２及び３に示す、ＷＴｉとＷＪｉとの積の総和や平均値としてもよい。
評価関数２：ＯＢＪ＝Σ（ＷＴｉ×ＷＪｉ）  （ｉ＝１〜Ｎ）
評価関数３：ＯＢＪ＝Σ（ＷＴｉ×ＷＪｉ）／Ｎ  （ｉ＝１〜Ｎ）
これらの評価関数を用いた場合でも、設計パラメータ決定部１５は、上記の評価関数の値を最小化するように設計パラメータを決定する。また、ウエルドラインの重心（に相当する節点）の重み係数を評価関数として、上記の評価関数の値を最小化するように設計パラメータを決定することとしてもよい。
【００４３】
設計パラメータ決定部１５は、数値解析手法によって求められたウエルド判定値ＷＪｉから、予め記憶した評価関数ＯＢＪを用いて評価関数値を算出する。当該評価関数値が、予め設定した終了条件（最適な設計パラメータが得られたとする条件）を満たしているか否かを判断する。評価関数値が終了条件を満たしていると判断した場合には、設計パラメータ決定部１５は当該評価関数値に対応する設計パラメータを、決定する設計パラメータとする。設計パラメータ決定部１５は、設計パラメータを決定すると、当該設計パラメータを記憶部１１に記憶させる。
【００４４】
評価関数値が終了条件を満たしていないと判断した場合には、設計パラメータを最適化手法に基づいて修正して新たに数値解析手法によってウエルド判定値ＷＪｉを求める。修正する設計パラメータは、本実施形態の例では、コールドゲート１２４Ｂの断面寸法に対する、コールドゲート１２４Ａの断面寸法の比率ｒである。なお、最初の数値解析手法による解析の際には、設計パラメータは、例えば、形状モデル生成部１２によって入力された初期条件の値を用いる。
【００４５】
終了条件は、従来の最適化手法によって用いられている方法を利用することができる。例えば、最適解に収束していることを終了条件とすることができる。この場合、収束を判断するための収束誤差を、設計パラメータ決定部１５に予め記憶させておく。
【００４６】
また、設計パラメータの修正（探索）は、最適化手法に応じて行われる。例えば、最適化手法（設計パラメータの探索方法）としては、例えば、滑降シンプレックス法を用いることができる。あるいはそれ以外の方法、例えば、焼きなまし法を用いてもよい。
【００４７】
設計パラメータ出力部１６は、設計パラメータ決定部１５によって決定された設計パラメータを出力する設計パラメータ出力手段である。設計パラメータ出力部１６は、設計パラメータ決定部１５によって設計パラメータが決定された後、記憶部１１に記憶された設計パラメータを読み出して出力する。出力は、設計者が確認できるようにディスプレイに表示すること等によって行われる。また、決定された設計パラメータを示す情報を含むデータファイルを出力することとしてもよい。あるいは、他の装置や他の機能手段に設計パラメータを示す情報を送信することによって出力を行ってもよい。
【００４８】
引き続いて、図５のフローチャートを用いて、本実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法（設計パラメータ決定装置１０によって実行される処理）を説明する。当該処理は、例えば、設計者による設計パラメータ決定装置１０に対する処理の開始操作をトリガとして開始される。
【００４９】
形状モデル生成ステップ（Ｓ０１）では、まず、射出成形品の形状に係る情報に基づいて射出成形品の形状モデルを生成する。なお、この際に評価パラメータの初期条件の情報等にも基づいて射出成形品の形状モデルを生成する。また、特定領域情報入力ステップ（Ｓ０２）において、特定領域を示す特定領域情報を入力する。
【００５０】
形状モデルの生成及び特定領域情報の入力が行われると、続いて、充填時間算出ステップ（Ｓ０３）で、当該形状モデルにおいて、当該特定領域情報によって示される特定領域から、樹脂を流入したときの当該形状モデルにおける各節点（位置）の当該樹脂の充填時間を数値解析手法によって算出する。更に、算出された重点時間に基づいて各節点における重み係数を算出する。
【００５１】
引き続いて、以下のように設計パラメータ決定ステップ（Ｓ０４〜Ｓ０９）において、設計パラメータを決定する。具体的には、Ｓ０３に続いて、評価関数の決定ステップ（Ｓ０４）で、上述した評価関数１〜３の何れかのような評価関数の式に重み係数ＷＴｉを入力することによって、設計パラメータの決定を行うための評価関数を決定する。続いて、設計パラメータの初期設定ステップ（Ｓ０５）にて、数値解析手法による計算を行うための初期設定を行う。
【００５２】
続いて、数値解析手法による計算ステップ（Ｓ０６）で、数値解析手法、具体的には例えば有限要素法によって、形状モデルへの樹脂の流入状態を求める。当該流入状態の一つとして、各節点においてウエルドが発生するか否かを判定し、ウエルド判定値ＷＪｉを得る。続いて、評価関数値の算出ステップ（Ｓ０７）にて、得られたウエルド判定値ＷＪｉから、上記決定された評価関数を用いて、評価関数値を算出する。続いて、終了条件の判定ステップ（Ｓ０８）で、算出された評価関数値に基づいて、終了条件が満たされているか否かを判断する。
【００５３】
終了条件を満たしていないと判断した場合には、設計パラメータの修正ステップ（Ｓ０９）にて、最適化手法、具体的には例えば滑降シンプレックス法によって、設計パラメータを修正する。続いて、修正した設計パラメータを用いて、数値解析手法による計算ステップ（Ｓ０６）にて、再度、形状モデルへの樹脂の流入状態を求める。以降、Ｓ０７、Ｓ０８の処理を上記と同様に行う。
【００５４】
Ｓ０８において、終了条件を満たしていると判断した場合には、その時点の設計パラメータを、決定する設計パラメータとする。決定した設計パラメータは、設計パラメータ出力ステップ（Ｓ１０）で画面表示される等の出力を実施する。以上が、本実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法である。
【００５５】
上述したように本実施形態では、最適化において最小化する評価関数に特定領域からの樹脂の充填時間が考慮されている。これにより、射出成形品の形状に沿った距離が考慮されてウエルドが発生する位置の最適化が行われる。本実施形態によれば、射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合等であっても、ウエルドを適切な位置に発生させることができることが可能になる。
【００５６】
また、上述したように樹脂流入路の配置、形状及び寸法の少なくとも何れかを決定する設計パラメータに含むことが望ましい。これらのパラメータは、ウエルドの発生位置に大きな影響を及ぼすことから、これらを最適化することによって適切かつ確実にウエルドを適切な位置に発生させることができる。但し、必ずしも上記のパラメータを決定することとする必要は無く、設計の都合によって適宜決定する設計パラメータを設定することができる。
【００５７】
また、上述したように重み係数ＷＴｉの決定と、最適化段階での樹脂の流入状態の算出とにおいて同じ樹脂を用いて解析を行うことが望ましい。この構成によれば、特定領域から形状モデルへの樹脂の（仮想的な）充填時間と、最適化における充填時間とが、同一の樹脂の条件で算出されるので、更に適切にウエルドを適切な位置に発生させることができる。但し、樹脂の種類を決定する設計パラメータとする場合や重み係数ＷＴｉを使い回す場合等には、必ずしも上記の樹脂を同じものとする必要はない。
【００５８】
本実施形態では、評価関数として、充填時間算出部１４によって算出された重み係数によって重み付けされたウエルドの発生のみが考慮されているがその他の要素が考慮されたものであってもよい。例えば、型締力の要素が評価関数に含まれていてもよい。また、ウエルドの長さを考慮するものであってもよい。
【００５９】
また、決定する設計パラメータは上述したゲートのサイズ（寸法）だけでなく、射出成形品の形状以外の任意のパラメータを用いることができる。例えば、ゲートの位置、形状やゲート開放のタイミング（樹脂を流入させるタイミング）等を決定する設計パラメータとすることができる。また、樹脂の物性値（種類）を設計パラメータとしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、形状モデル全体に渡っての重み係数の設定、ウエルド発生の判定を行っている。しかしながら、必ずしも形状モデル全体に渡ってこれらを行う必要はなく、部分的にこれらを行うこととしてもよい。
【００６１】
また、本実施形態において好適に使用される樹脂として熱可塑性樹脂がある。ここで、熱可塑性樹脂とは、一般に熱可塑性樹脂と称されるもの全てを指し、例えば、無定形ポリマー、半結晶性ポリマー、結晶性ポリマー、液晶ポリマー等であってよい。また、熱可塑性樹脂は、一種類であってもよく、複数のポリマー成分のブレンドであってもよい。具体的には、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体等のオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート、変性ポリカーボネート等のポリカーボネート系樹脂、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド４６等のポリアミド系樹脂、ポリオキシメチレンコポリマー、ポリオキシメチレンホモポリマー等のポリアセタール樹脂、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等のエンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、エチルセルロース等のセルロース誘導体、液晶ポリマー、液晶アロマチックポリエステル等の液晶系ポリマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性スチレンブタジエンエラストマー、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性塩化ビニルエラストマー、熱可塑性ポリアミドエラストマー等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００６２】
さらに好適な樹脂材料として、ポリプロピレン系熱可塑性樹脂が挙げられる。ポリプロピレン系熱可塑性樹脂としては、ホモポリプロピレン、ポリプロピレンと他のオレフィンとのブロック共重合体またはランダム共重合体、又はこれらの混合物等が挙げられる。
【００６３】
また、本実施形態では、射出成形品を形成する樹脂に、ガラス繊維、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、麻、ケナフ等の植物より得られる有機繊維、合成繊維等の繊維状補強材、ホウ酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー等の針状の補強材、ガラスビーズ、タルク、マイカ、グラファイト、ウォラストナイト、ドロマイト等の無機充填材、フッ素樹脂、金属石鹸類などの離型改良剤、染料、顔料等の着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤等の通常の添加剤を１種以上添加することができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る射出成形品の製造方法は、本実施形態に係る設計パラメータ決定方法によって決定された設計パラメータに基づいて射出成形を行って射出成形品を製造する。射出成形品の製造自体は、従来の方法と同様に行うことができる。具体的には、樹脂流入路の配置、形状及び寸法等を設計パラメータとした場合には、当該設計パラメータに従った金型を製造して、当該金型を用いて射出成形を行って射出成形品を製造する。あるいは、樹脂の種類を設計パラメータとした場合には、決定された樹脂を用いて射出成形を行って射出成形品を製造する。樹脂を流入するタイミングを設計パラメータとした場合には、決定されたタイミングで樹脂が流入するようにゲートに設けられたバルブ等を制御して射出成形を行って射出成形品を製造する。これによって、射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合等であっても、ウエルドが適切な位置に発生する射出成形品を製造することができる。
【００６５】
引き続いて、上述した実施形態に係る樹脂の射出成形の設計パラメータ決定方法によって、設計パラメータを決定した例を比較例とあわせて説明する。本実施形態の例では、ウエルドラインの重心における重み係数ＷＴｉを評価関数とする。図６に示すように、比較例は、特定領域１３０とウエルドライン１４０の重心との間の直線距離を評価関数とする。
【００６６】
本実施形態の例及び比較例での設計パラメータは、コールドゲート１２４Ｂの断面寸法に対するコールドゲート１２４Ａの断面寸法の比率ｒである。また、本実施形態の例及び比較例での初期条件は、ｒ＝１．０とする。初期条件でのウエルドラインの位置は、図７のウエルドライン１４０Ａに示す位置である。
【００６７】
各例の最適条件（設計パラメータが決定された条件）を以下の表に示す。
【表１】
2012245776.tif 000003
ここで、Ｓ．Ｄ．Ｍ．（Straight Distance Method）最適条件は、比較例の直線距離を用いた方法によるものである。Ｗ．Ｆ．Ｍ．（WeightFactor Method）最適条件は、本実施形態に係る重み係数を用いた方法によるものである。Ｏ．Ｆ．Ｓ．（Objective Function of Ｓ．Ｄ．Ｍ．）は、比較例の直線距離を用いた方法による評価関数値である。Ｏ．Ｆ．Ｗ．（ObjectiveFunction of Ｗ．Ｆ．Ｍ．）は、本実施形態に係る重み係数を用いた方法による評価関数値である。
【００６８】
本実施形態に係る重み係数を用いた方法によって最適条件となったとき、ｒ＝０．６０であり、そのときのウエルドラインの位置は、図７の、特定領域１３０に重なったウエルドライン１４０Ｂに示す位置である。比較例の直線距離を用いた方法によって最適条件となったとき、ｒ＝１．５であり、そのときのウエルドラインの位置は、図７の、ウエルドライン１４０Ｃに示す位置である。
【００６９】
また、図８に設計パラメータである断面寸法比ｒに対する比較例の直線距離を用いた方法による評価関数値のグラフを示す。横軸が設計パラメータである断面寸法比ｒであり、縦軸が比較例の直線距離を用いた方法による評価関数値である。図９に設計パラメータである断面寸法比ｒに対する本実施形態に係る重み係数を用いた方法による評価関数値のグラフを示す。横軸が設計パラメータである断面寸法比ｒであり、縦軸が本実施形態に係る重み係数を用いた方法による評価関数値である。
【００７０】
図８からも分かるように、直線距離を用いた評価関数の場合、最適化を開始する初期条件であるｒ＝１．０付近において勾配の降下方向は、最適条件の方向とは逆になっており、ｒ＝１．５で局所最小値となっている。また、ｒ＝１．５の条件からコールドゲート１２４Ｂの樹脂注入量を増加させても、減少させても、ウエルドラインは一時的ではあるが特定領域から遠ざかる方向となる。
【００７１】
一方、重み関数を用いた評価関数は、図９からも明らかなように局所最小値を取らずに、適切に大域的な最適化が図れている。上記のような例からも分かるように、本実施形態のように重み係数を用いる方法では、射出成形品の形状が複雑で入り組んだものである場合等であっても、局所最適解に陥ることなく、適切に最適化を図ることができる。また、このように適切な重み係数を設定することで、ウエルドラインの位置制御において、設計変数と評価関数との関係が、単純な設計空間で表現することができる。
【００７２】
引き続いて、上述した一連の設計パラメータ決定装置１０の、樹脂の射出成形の設計パラメータを決定する処理をコンピュータに実行させるための設計パラメータ決定プログラムを説明する。図１０に示すように、設計パラメータ決定プログラム２１は、コンピュータに挿入されてアクセスされる、あるいはコンピュータが備える記録媒体２０に形成されたプログラム格納領域２０ａ内に格納される。
【００７３】
設計パラメータ決定プログラム２１は、設計パラメータ決定処理を統括的に制御するメインモジュール２１ａと、記憶モジュール２１ｂと、形状モデル生成モジュール２１ｃと、特定領域情報入力モジュール２１ｄと、充填時間算出モジュール２１ｅと、設計パラメータ決定モジュール２１ｆと、設計パラメータ出力モジュール２１ｇとを備えて構成される。記憶モジュール２１ｂと、形状モデル生成モジュール２１ｃと、特定領域情報入力モジュール２１ｄと、充填時間算出モジュール２１ｅと、設計パラメータ決定モジュール２１ｆと、設計パラメータ出力モジュール２１ｇとを実行させることにより実現される機能は、上述した設計パラメータ決定装置１０の記憶部１１と、形状モデル生成部１２と、特定領域情報入力部１３と、充填時間算出部１４と、設計パラメータ決定部１５と、設計パラメータ出力部１６との機能とそれぞれ同様である。
【００７４】
なお、設計パラメータ決定プログラム２１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。また、設計パラメータ決定プログラム２１の各モジュールは、１つのコンピュータでなく、複数のコンピュータのいずれかにインストールされてもよい。その場合、当該複数のコンピュータによるコンピュータシステムよって上述した一連の設計パラメータ決定プログラム２１の樹脂の射出成形の設計パラメータを決定する処理が行われる。
【符号の説明】
【００７５】
１０…設計パラメータ決定装置、１１…記憶部、１２…形状モデル生成部、１３…特定領域情報入力部、１４…充填時間算出部、１５…設計パラメータ決定部、１６…設計パラメータ出力部、２０…記録媒体、２０ａ…プログラム格納領域、２１…設計パラメータ決定プログラム、２１ａ…メインモジュール、２１ｂ…記憶モジュール、２１ｃ…形状モデル生成モジュール、２１ｄ…特定領域情報入力モジュール、２１ｅ…充填時間算出モジュール、２１ｆ…設計パラメータ決定モジュール、２１ｇ…設計パラメータ出力モジュール。
【図１】
2012245776.tif 000004
【図２】
2012245776.tif 000005
【図３】
2012245776.tif 000006
【図５】
2012245776.tif 000007
【図６】
2012245776.tif 000008
【図７】
2012245776.tif 000009
【図８】
2012245776.tif 000010
【図９】
2012245776.tif 000011
【図１０】
2012245776.tif 000012
【図４】
2012245776.tif 000013