JP2008093860A

JP2008093860A - 発泡射出成形品の品質予測システム、プログラム、及び方法

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Publication number: JP2008093860A
Application number: JP2006275457A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yoshinaga; 誠吉永
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-06
Filing date: 2006-10-06
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-06
Also published as: JP4765883B2

Abstract

【課題】発泡射出成形法により成形される樹脂成形品の品質をシミュレーションの段階で予測する、樹脂成形品の品質予測技術を提案する。
【解決手段】発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む、成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式を設定する。そして、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について発泡射出成形シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出し、該評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、発泡射出成形品の表面品質の評価技術に関する。

発泡剤又は気体を添加した原料樹脂を射出成形して、発泡体である成形品を得る発泡射出成形法が知られている。このような発泡射出成形法は、外観が良好で内部のみ発泡した成形品が得られることを特徴とするものである。
例えば、発泡射出成形法の一手法であるＵＳＭ法は、発泡剤又は気体を含む原料樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させる方法である。

従来、射出成形においては、実際に成形金型を製作し、この金型を射出成形機に装着して樹脂成形品を製作する前の段階で、コンピュータを用いたシミュレーションにより成形品の品質の予測を行う、計算機援用エンジニアリング（ＣＡＥ）解析手法が提案されている。例えば、特許文献１においては、ＣＡＥ解析手法を用いて、射出成形品の品質をシミュレーションの段階で予測する方法が提案されている。
このようなＣＡＥ解析手法は、先ず、計算機援用設計（ＣＡＤ）システムにより作成された最終的な樹脂成形品に対応する成形品モデルデータに対して、ゲート、ランナ等の付帯条件を付加してＣＡＥ解析用の有限要素からなる成形品有限要素モデルデータを作成し、次いで、作成した成形品有限要素モデルデータにより射出成形における金型内の溶湯の流れや凝固状態をシミュレーションするＣＡＥ解析を行い、所望の成形品形状が得られる金型形状及び成形条件（射出成形機に設定するための温度や圧力等のプロファイル等）を決定するものである。

ところが、発泡射出成形では、上記のような射出成形とは異なり、成形工程にて発泡剤又は気体による発泡があるため、射出成形と同様の手法では、この発泡の影響が考慮されていないために、成形品の表面品質を評価することができない。
つまり、射出成形とは異なり、発泡射出成形による成形品には、発泡に起因する表面の凹凸が生じて、品質が損なわれることがある。また、射出成形とは異なり、発泡射出成形では成形工程において発泡による樹脂の体積の急激な増大があるが、金型の形状の制約を受けて、この体積の増大の程度が部位により異なるために、これが成形品の表面品質を損ねる原因となることがある。
特開平１０−１３８３０８号公報

そこで本発明では、発泡射出成形法により成形される樹脂成形品の品質をＣＡＥ解析におけるシミュレーションの段階で予測する、樹脂成形品の品質予測方法を提案する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの樹脂の膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式が設定され、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について発泡射出成形シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出する評価基準値算出手段と、前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定する判定手段とを、備えるものである。

請求項２においては、発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、成形品有限要素モデルデータを作成するＣＡＤ手段と、前記成形品有限要素モデルデータに基づいて発泡射出成形シミュレーションを行うＣＡＥ解析手段と、キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの樹脂の膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式が設定され、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について前記シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出する評価基準値算出手段と、前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定する判定手段とを、備えるものである。

請求項３においては、前記第二点は、前記第一点よりも発泡性樹脂の流動方向の上流側又は下流側に位置するものである。

請求項４においては、前記判定手段は、前記評価基準値の微分値を計算し、当該微分値が予め設定された閾値を超える場合に、発泡射出成形品の表面品質の不良を判定するものである。

請求項５においては、発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測するために、キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む、成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式が予め設定されたコンピュータに、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について発泡射出成形シミュレーションにより得られた前記各物理量を取得し、取得した各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出する評価基準値算出処理と、前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定する判定処理とを実行させるものである。

請求項６においては、前記判定処理において、前記評価基準値の微分値を計算し、当該微分値が予め設定された閾値を超える場合に、発泡射出成形品の表面品質の不良を判定するものである。

請求項７においては、評価基準値算出手段と、判定手段とを備えて、発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、前記評価基準値算出手段にて、キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む、成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式を設定するステップと、前記評価基準値算出手段にて、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について発泡射出成形シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出するステップと、前記判定手段にて、前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定するステップとを、備えるものである。

請求項８においては、ＣＡＤ手段と、ＣＡＥ解析手段と、評価基準値算出手段と、判定手段とを備えて、発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、前記ＣＡＤ手段にて、成形品有限要素モデルデータを作成するステップと、前記ＣＡＥ解析手段にて、前記成形品有限要素モデルデータに基づいて発泡射出成形シミュレーションを行うステップと、前記評価基準値算出手段にて、キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む、成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式を設定するステップと、前記評価基準値算出手段にて、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について前記シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出するステップと、前記判定手段にて、前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定するステップとを、備えるものである。

請求項９においては、前記第二点は、前記第一点よりも原料樹脂の流動方向の上流側又は下流側に位置するものである。

請求項１０においては、前記判定手段は、前記評価基準値の微分値を計算し、当該微分値が予め設定された閾値を超える場合に、発泡射出成形品の表面品質の不良を判定するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明によれば、発泡射出成形法により成形される樹脂成形品の表面品質（表面の凹凸形状不良）をＣＡＥ解析におけるシミュレーションの段階で評価することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る発泡射出成形の流れ図、図２は発泡射出成形機の構造を説明する図、図３はコアバック時の金型の様子を示す図である。
図４は本発明の実施例に係る品質予測システムのブロック図、図５は品質予測処理の流れ図、図６はキャビティ内の湯流れの様子を示す図、図７はＡ−Ａ’断面における樹脂充填完了時の各物理量の一例を示す図、図８はＡ−Ａ’における評価基準値の一例を示す図、図９はＡ−Ａ’における判定基準値の一例を示す図、図１０は判定基準値の算出方法の別形態を説明する図、図１１は判定基準値の出力方法の一例を説明する図である。

本発明は、発泡剤又は気体を添加した原料樹脂（以下、「発泡性樹脂」と記載する。）を金型内へ射出して、発泡体である成形品を得る発泡射出成形法であって、特に、発泡性樹脂を金型内に射出後、金型の一部を拡大させて発泡させる方法（ＵＳＭ法）に好適な、成形品の表面品質の予測技術に関するものである。

発泡射出成形機は、例えば、図２に示すように、キャビティ１９を有する金型２０と、該キャビティ１９に発泡性樹脂を射出する射出装置１０とで構成される。射出装置１０は、ホッパ１２から投入された発泡性樹脂を加熱溶融しながら保持するシリンダ１１と、該シリンダ１１内の発泡性樹脂を押し出すスクリュー１３と、該スクリュー１３を駆動させる射出シリンダ１５や油圧モータ１４等により構成される。

上記のような一般的構成の発泡射出成形機を用いた成形工程は、例えば、図１に示す通りである。
先ず、金型２０を型締めして（Ｓ１）、金型２０の内部にキャビティ１９が形成される。次に、炭酸ガス等の発泡剤を添加した原料樹脂である発泡性樹脂がシリンダ１１からノズルやランナ１６を通じてキャビティ１９に射出される（Ｓ２）。発泡性樹脂がキャビティ１９に充填されたのち、図３に示すように、金型２０のスライドコア１７が所定量だけキャビティ１９から後退する方向に動かされる（Ｓ３）。これにより、キャビティ１９の一部が拡大され、発泡性樹脂に含まれるガスが発泡して膨張し、該発泡性樹脂の体積（成形品の厚み）が増大する。
続いて、所定時間の冷却（Ｓ４）ののち、金型２０が離型されて成形品が該金型２０から取り出される（Ｓ５）。

次に、本発明の実施例に係る品質予測システム３０について説明する。
図４は、発泡射出成形における品質予測システム３０の構成を示す概念図である。
この品質予測システム３０は、各々電子計算機（コンピュータ）で構成されるＣＡＤ装置３２、ＣＡＥ解析装置３４、品質予測装置３６等で成る。

前記ＣＡＤ装置３２から前記ＣＡＥ解析装置３４へ、並びに、該ＣＡＥ解析装置３４から前記品質予測装置３６へ、データの伝達が可能に構成される。なお、ＣＡＤ装置３２とＣＡＥ解析装置３４、並びに、ＣＡＥ解析装置３４と品質予測装置３６を、通信手段を介して相互に情報の送受信が可能に構成することもできるし、記録媒体に情報を記録して一の装置から他の装置へ情報を伝達することもできる。

前記ＣＡＤ装置３２は、計算機援用設計（Computer Aided Design）の技術にて、成形品の有限要素モデルデータを作成するための手段である。
ＣＡＤ装置３２には、製品に基づいて、ソリッドモデルやシェルモデル等の成形品モデルを設計（作成）する機能や、該成形品モデルに基づいて該成形品の有限要素モデルデータであるメッシュデータを作成する機能が備えられる。
なお、ＣＡＤ装置３２として、市販されている一般的なＣＡＤ専用装置や、電子計算機である汎用コンピュータにＣＡＤプログラムをインストールしたものを採用することができる。

前記ＣＡＥ解析装置３４は、計算機援用エンジニアリング（Computer Aided Engineering）の技術にて、成形品有限要素モデルデータに基づいて発泡射出成形シミュレーションを行うための手段である。
前記ＣＡＥ解析装置３４は、電子計算機である汎用コンピュータに発泡射出成形ＣＡＥ解析プログラムをインストールしたものであって、前記発泡射出成形ＣＡＥ解析プログラムやデータベースが格納された記憶部が備えられる。前記ＣＡＥ解析装置３４のデータベースには、金型の付帯条件データや、成形条件データや性能データ等が格納される。
なお、ＣＡＥ解析装置３４として、発泡射出成形シミュレーションを行う専用装置を採用することもできる。

ＣＡＥ解析装置３４には、前記成形品有限要素モデルデータに、成形条件を与えることにより、発泡射出成形における金型内の発泡性樹脂の湯流れや、凝固状態のシミュレーションである、発泡射出成形シミュレーションを行う機能が備えられる。
本実施例においては、このＣＡＥ解析装置３４による発泡射出成形シミュレーションを通じて、発泡性樹脂の流動パターンや、キャビティ１９に発泡性樹脂が充填されたとき（以下、「樹脂充填完了時」と記載する）の発泡性樹脂の圧力（樹脂圧力Ｐ）、発泡性樹脂の温度（樹脂温度Ｔ）、及び、発泡性樹脂を発泡させる気体の樹脂への溶解度（ガス溶解度Ｃ）等を、得ることができる。

前記品質予測装置３６は、汎用コンピュータ等の電子計算機であり、該電子計算機にて品質予測プログラムを実行することにより、評価基準値算出手段、判定手段、及び、成形品の表面品質の評価基準値Ｒを算出する回帰式の記憶手段として機能する。

また、品質予測装置３６には、前記品質予測プログラムやデータベースが格納された記憶部が備えられる。
前記品質予測装置３６のデータベースには、樹脂充填完了時の樹脂圧力Ｐ、樹脂温度Ｔ、並びに樹脂へのガス溶解度Ｃと、キャビティの一部を拡大させるときの膨張量（コアバック量Ｌ）との、各物理量を少なくとも変数として含む、成形品の表面品質の評価基準値Ｒを算出する回帰式が、予め設定され記憶される。さらに、前記品質予測装置３６のデータベースには、判定基準値Ｑに基づいて、成形品の表面品質の良否を判定するために用いる閾値ｑが、予め設定され記憶される。
前記「評価基準値Ｒ」及び「判定基準値Ｑ」については後述する。

なお、前記評価基準値算出手段とは、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について、ＣＡＥ解析装置３４による発泡射出成形シミュレーションにより得られた各物理量（樹脂充填完了時の樹脂圧力Ｐ、樹脂温度Ｔ、並びに樹脂へのガス溶解度Ｃ、及び、コアバック量Ｌ）を前記回帰式に代入して、評価基準値Ｒを算出する手段である。
また、前記判定手段とは、前記評価基準値Ｒに基づいて、成形品の表面品質の良否を判定する手段であり、詳細には、前記評価基準値Ｒの微分値の絶対値である判定基準値Ｑを計算し、当該判定基準値Ｑが閾値ｑを超える場合に、成形品の表面品質の不良を判定するものである。

なお、本実施例においては、ＣＡＤ装置３２、ＣＡＥ解析装置３４、及び品質予測装置３６は、それぞれ独立した電子計算機（コンピュータ）として構成しているが、一つの電子計算機にてこれらに具備される全ての機能を備えて品質予測システム３０を構成することもできる。

続いて、図５を用いて、品質予測システム３０による品質予測処理の流れについて説明する。

品質予測システム３０では、先ず、ＣＡＤ装置３２にて、製品としての成形品に対応する成形品モデルが設計され（Ｓ２１）、該成形品モデルに基づいて、成形品モデルデータ（成形品の形状データ）が作成される（Ｓ２２）。
このとき、発泡性樹脂がキャビティ１９に充填されたのち、金型２０のスライドコア１７がキャビティ１９から後退する方向に移動する際の移動量、すなわち、発泡性樹脂の膨張量（コアバック量Ｌ）も併せて算出される。なお、コアバック量Ｌは、同一の金型であっても、金型の形状に起因して各部位により異なるものとなる。
前記成形品モデルデータは、本実施例においては三次元のメッシュデータとするが、シェルデータ等とすることもできる。この成形品モデルデータは、ＣＡＥ解析装置３４へ伝達される。

次いで、ＣＡＥ解析装置３４にて、ゲートやランナ等の金型の付帯条件が、前記成形品モデルデータに付加される（Ｓ２３）。
なお、付帯条件は、予めＣＡＥ解析装置３４に設定したものを読み出したり、新たに設計して設定したりすることができる。

そして、金型の付帯条件データが付加された成形品モデルデータに対する、解析モデル化がＣＡＥ解析装置３４で実行されて、解析モデルデータが作成される（Ｓ２４）。
この場合、付帯条件付き成形品モデルデータが自動的に三次元の有限要素に分解されて、ＣＡＥ解析用の有限要素から成る解析モデルデータが作成される。

さらに、ＣＡＥ解析装置３４にて、前記解析モデルデータに、データベースから供給される、金型温度、発泡性樹脂の射出速度、温度、粘度、比熱、ガス圧力、体積などの、発泡性樹脂の仕様及び特性等を含む、成形条件データと、同じく、データベースから供給される発泡射出成形装置の性能データが付与されて（Ｓ２５）、発泡射出成形シミュレーション（ＣＡＥ解析）が行われる（Ｓ２６）。

前記ＣＡＥ解析装置３４による発泡射出成形シミュレーションを通じて、発泡性樹の流動パターンの解析が行われる。例えば、図６に示すように、発泡性樹脂は、ランナ１６を通じてゲート１８からキャビティ１９へ流入し、該ゲート１８を中心として拡がるような流動パターンとなる。図６では、ゲート１８からキャビティ１９に流入する発泡性樹脂の等速度線が示されている。発泡性樹脂が流動する方向は、この等速度線の接線方向と略直交する方向となる。

発泡性樹脂が流動する方向のうち或一方向をｘ方向とし、ゲート１８近傍において成形品の表面上の或第一点Ａが設定され、該第一点Ａからｘ方向へ進んだ或第二点Ａ’が設定される。この第一点Ａ−第二Ａ’間が、品質予測処理における評価対象となる。
なお、もれなく成形品の表面形状の品質を評価できるように、評価対象となる第一点Ａ−第二点Ａ’は、位置を変えて品質予測処理が繰り返される。

本実施例においては、第二点Ａ’は、第一点Ａよりも発泡性樹脂の流動方向の上流側（又は下流側）に位置し、第一点Ａ−第二Ａ’を結ぶ直線は、発泡性樹脂が流動する方向と略平行である。このように、第一点Ａ−第二Ａ’を結ぶ直線が、発泡性樹脂が流動する方向と略平行とすることによれば、第一点Ａ−第二Ａ’間における、樹脂充填完了時の樹脂圧力Ｐ、樹脂温度Ｔ、樹脂へのガス溶解度Ｃの各物理量の変化が最も明確となり、品質を評価が容易となるので、望ましい。
但し、第一点Ａ−第二Ａ’を結ぶ直線は、発泡性樹脂が流動する方向と略直交する方向（すなわち、図６に示す等速度線と略平行方向）であってもかまわない。

上記の様に定められた成形品の表面上の或第一点Ａと或第二点Ａ’との間について発泡射出成形シミュレーションにより得られた、樹脂充填完了時の樹脂圧力Ｐ、樹脂温度Ｔ、並びに樹脂へのガス溶解度Ｃの各物理量が、品質評価用物理量データとして抽出され（Ｓ２７）、品質予測装置３６に取得される。

図７では、第一点Ａ−第二点Ａ’断面における樹脂充填完了時の、樹脂圧力Ｐ（図７ａ）、樹脂温度Ｔ（図７ｂ）、樹脂へのガス溶解度Ｃ（図７ｃ）、の一例が示されている。図７より、発泡性樹脂の流れの上流側ほど（つまり、第一点Ａから第二点Ａ’に向かうに連れて）、樹脂圧力Ｐ、樹脂温度Ｔ及びガス溶解度Ｃが低くなることがわかる。

続いて、品質予測装置３６では、評価基準値Ｒが算出される（Ｓ２８）。
「評価基準値Ｒ」とは、成形品の表面品質の評価基準値であって、密度に関する値である。発泡射出成形品の表面品質は、成形品の密度に相関すると考えられている。
そこで、発泡射出成形品の品質評価のために、樹脂充填完了時の樹脂圧力Ｐ、樹脂温度Ｔ、並びに樹脂へのガス溶解度Ｃと、キャビティ１９の一部を拡大させるときの膨張量（コアバック量Ｌ）との、各物理量を少なくとも変数として含む回帰式（下記［式１］）を用いて、評価基準値Ｒを算出するのである。なお、評価基準値Ｒを算出する回帰式は、密度に関する回帰式であり、予め前記品質予測装置３６に設定されている。

［式１］
Ｒ＝ｆ（Ｐ，Ｔ，Ｃ，Ｌ）
（評価基準値Ｒ、樹脂圧力Ｐ、樹脂温度Ｔ、ガス溶解度Ｃ、コアバック量Ｌ）

図８に示すように、本実施例においては、第一点Ａ−第二点Ａ’における評価基準値Ｒを表す線は、第一点Ａから第二点Ａ’に向かって緩やかに下る曲線であって、第二点Ａ’の近傍において、その曲線の傾きが急激に変化している。

発泡射出成形品は、評価基準値Ｒの傾きが急激に変化する場所で、表面に凹み等の品質不良が生じる。
そこで、発泡射出成形品の品質の良否を判定するために、品質予測装置３６では、前記評価基準値Ｒの微分値（微分値の絶対値）である判定基準値Ｑ（下記［数１］）が算出される（Ｓ２９）。

さらに、品質予測装置３６では、予め判定基準値Ｑに対して設定された閾値ｑと、算出された判定基準値Ｑとが比較され、当該判定基準値Ｑが閾値ｑよりも大きければ、品質不良と判定される（Ｓ３０のＹＥＳ）。

図９に示すように、本実施例においては、第一点Ａ−第二Ａ’における判定基準値Ｑを表す線は、第二点Ａ’の近傍において、傾きが急激に増大し、閾値ｑを超えている。このため、本実施例においては、第二点Ａ’の近傍において成形品表面に凹凸が生じ、品質不良であると判定される。

品質予測装置３６によるステップ３０の処理にて、品質不良と判定されなければ（Ｓ３０のＮＯ）、品質予測システム３０における品質予測処理は終了し、当該成形条件にて良好に発泡射出成形が行われる旨が品質予測装置３６にて出力されるとともに記録される。
一方、品質予測装置３６によるステップ３０の処理にて、品質不良と判定された場合には（Ｓ３０のＹＥＳ）、金型の付帯条件や成形条件が変更され（Ｓ３１）、再度、ステップＳ２３からの処理が繰り返される。
なお、金型の付帯条件や成形条件として、ゲート位置、製品板厚、射出速度、ガス圧力、金型温度、樹脂温度等の何れか一つ若しくは複数の組み合わせを変化させたものが、変更後の金型の付帯条件や成形条件として付与される。なお、これらの金型の付帯条件や成形条件は、作業者が任意に設定することもできるし、品質予測装置３６にてプログラムに則って所定数量ずつ、各項目を変化させるように制御することもできる。

上記の品質予測システム３０による品質予測処理では、第一点Ａ−第二Ａ’の断面において評価基準値Ｒを二次元的にｘ方向に微分して判定基準値Ｑを算出する処理を行う例を説明したが、以下に示すとおり、成形品の表面上の或B点における評価基準値Ｒをｘ方向と該ｘ方向と略直交するｙ方向の関数として表し、前記評価基準値Ｒを三次元的に微分して、つまり、或B点における製品の表面の勾配を三次元的に算出する処理を行って、判定基準値Ｑを求めることができる。この場合、例えば、図１０に示すように、判定基準値Ｑは、成形品の表面上の或Ｂ点の勾配として下記［数２］にて求めることができる。

上記［数２］において、Ｂ_０は成形品の表面上にあるＢ点の座標、Ｂ_１〜Ｂ_４は前記Ｂ点の近傍において成形品の表面上にある点の座標である。また、ｒ_１〜ｒ_４は、Ｂ_０から、Ｂ_１〜Ｂ_４の距離である。
このようにして、成形品の表面の品質予測を行おうとする範囲に存在する全ての点における勾配が演算され、この演算結果に基づいて、品質不良の判定が行われる。なお、例えば、図１１に示すような勾配の大きさを色別に表示したカラーマップのように、一目で表面の凹凸不具合を視認できる形態に演算結果が表示出力される構成ともできる。

本発明の実施例に係る発泡射出成形の流れ図。発泡射出成形機の構造を説明する図。コアバック時の金型の様子を示す図。本発明の実施例に係る品質予測システムのブロック図。品質予測処理の流れ図。キャビティ内の湯流れの様子を示す図。Ａ−Ａ’断面における樹脂充填完了時の各物理量の一例を示す図。Ａ−Ａ’における評価基準値の一例を示す図。Ａ−Ａ’における判定基準値の一例を示す図。判定基準値の算出方法の別形態を説明する図。判定基準値の出力方法の一例を説明する図。

符号の説明

１０射出装置
２０金型
１９キャビティ
３０品質予測システム
３２ＣＡＤ装置
３４ＣＡＥ解析装置
３６品質予測装置

Claims

発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、
キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの樹脂の膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式が設定され、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について発泡射出成形シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出する評価基準値算出手段と、
前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定する判定手段とを、
備えることを特徴とする、発泡射出成形品の品質予測システム。
発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、
成形品有限要素モデルデータを作成するＣＡＤ手段と、
前記成形品有限要素モデルデータに基づいて発泡射出成形シミュレーションを行うＣＡＥ解析手段と、
キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの樹脂の膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式が設定され、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について前記シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出する評価基準値算出手段と、
前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定する判定手段とを、
備えることを特徴とする、発泡射出成形品の品質予測システム。
前記第二点は、前記第一点よりも発泡性樹脂の流動方向の上流側又は下流側に位置することを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の発泡射出成形品の品質予測システム。
前記判定手段は、
前記評価基準値の微分値を計算し、当該微分値が予め設定された閾値を超える場合に、発泡射出成形品の表面品質の不良を判定することを特徴とする、
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の発泡射出成形品の品質予測システム。
発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測するために、
キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む、成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式が予め設定されたコンピュータに、
成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について発泡射出成形シミュレーションにより得られた前記各物理量を取得し、取得した各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出する評価基準値算出処理と、
前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定する判定処理とを
実行させることを特徴とする、発泡射出成形品の品質予測プログラム。
前記判定処理において、
前記評価基準値の微分値を計算し、当該微分値が予め設定された閾値を超える場合に、発泡射出成形品の表面品質の不良を判定することを特徴とする、
請求項５に記載の発泡射出成形品の品質予測プログラム。
評価基準値算出手段と、判定手段とを備えて、発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、
前記評価基準値算出手段にて、キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む、成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式を設定するステップと、
前記評価基準値算出手段にて、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について発泡射出成形シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出するステップと、
前記判定手段にて、前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定するステップとを、
備えることを特徴とする、発泡射出成形品の品質予測方法。
ＣＡＤ手段と、ＣＡＥ解析手段と、評価基準値算出手段と、判定手段とを備えて、発泡性樹脂を金型内のキャビティに射出して充填したのち、該キャビティの一部を拡大させて発泡させることにて得られる発泡射出成形品の表面品質を予測する品質予測システムにおいて、
前記ＣＡＤ手段にて、成形品有限要素モデルデータを作成するステップと、
前記ＣＡＥ解析手段にて、前記成形品有限要素モデルデータに基づいて発泡射出成形シミュレーションを行うステップと、
前記評価基準値算出手段にて、キャビティへの樹脂充填完了時の樹脂圧力、樹脂温度、並びに樹脂へのガス溶解度と、キャビティの一部を拡大させるときの膨張量との、各物理量を少なくとも変数として含む、成形品の表面品質の評価基準値を算出する回帰式を設定するステップと、
前記評価基準値算出手段にて、成形品の表面上の或第一点と或第二点との間について前記シミュレーションにより得られた前記各物理量を前記回帰式に代入して、評価基準値を算出するステップと、
前記判定手段にて、前記評価基準値に基づいて、成形品の表面品質の良否を判定するステップとを、
備えることを特徴とする、発泡射出成形品の品質予測方法。
前記第二点は、前記第一点よりも原料樹脂の流動方向の上流側又は下流側に位置することを特徴とする、
請求項７又は請求項８に記載の発泡射出成形品の品質予測方法。
前記判定手段は、
前記評価基準値の微分値を計算し、当該微分値が予め設定された閾値を超える場合に、発泡射出成形品の表面品質の不良を判定することを特徴とする、
請求項７〜請求項９の何れか一項に記載の発泡射出成形品の品質予測方法。