JP2873667B2 - 金型の設計支援装置 - Google Patents
金型の設計支援装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック、ガラ
ス、その他熱軟化性材料の成形用金型の設計に利用す
る。本発明は特に、プラスチック容器、ガラス容器、そ
の他ブロー成形用の金型設計に利用するに適する。本発
明は、液状、粉状、もしくは粒状の商品を包装するため
の容器を大量に生産するブロー成形工程で用いる金型を
設計するために利用する。本発明はＣＡＤ（Computer A
ided Design)装置の金型設計への応用に関する。本発明
はとくに、金型を冷却するための液状媒体のパターンお
よびその径を合理的に設計するための支援装置に関す
る。
ス、その他熱軟化性材料の成形用金型の設計に利用す
る。本発明は特に、プラスチック容器、ガラス容器、そ
の他ブロー成形用の金型設計に利用するに適する。本発
明は、液状、粉状、もしくは粒状の商品を包装するため
の容器を大量に生産するブロー成形工程で用いる金型を
設計するために利用する。本発明はＣＡＤ（Computer A
ided Design)装置の金型設計への応用に関する。本発明
はとくに、金型を冷却するための液状媒体のパターンお
よびその径を合理的に設計するための支援装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】化粧品、洗剤、薬剤、食品、その他液
状、粉状、もしくは粒状の商品は、多くがプラスチック
容器に包装されて販売されるようになった。これらプラ
スチック容器は、加熱され液状になったプラスチック材
料を金型のキャビティ内に流し込み、その容器の開口と
なる位置から気体を吹き込み、プラスチック材料をその
キャビティの形状に成形し、金型とともにその成形品を
冷却固化させ、金型を開いて成形品を取り出すことによ
り製造される。
状、粉状、もしくは粒状の商品は、多くがプラスチック
容器に包装されて販売されるようになった。これらプラ
スチック容器は、加熱され液状になったプラスチック材
料を金型のキャビティ内に流し込み、その容器の開口と
なる位置から気体を吹き込み、プラスチック材料をその
キャビティの形状に成形し、金型とともにその成形品を
冷却固化させ、金型を開いて成形品を取り出すことによ
り製造される。
【０００３】このための金型は、金属ブロックに製造し
ようとするプラスチック容器の形状にしたがってキャビ
ティをくり抜いて製作される。金型は、きわめて多数回
にわたり加熱および冷却を繰り返しながら使用される。
冷却し固化された製品を取り出すために、金型は繰り返
し工程毎に少なくとも二つに開かなければならない。す
なわち金型は少なくとも２個の部品により構成される。
製造しようとするプラスチック容器の形状が複雑になる
と、そのキャビティの形状には凹凸が多くなり、その形
状を削り出すことができなくなること、異なる材質を利
用することが必要である場合、その他の理由から、その
２個の部品はそれぞれ複数個の部品により構成されるこ
とになる。
ようとするプラスチック容器の形状にしたがってキャビ
ティをくり抜いて製作される。金型は、きわめて多数回
にわたり加熱および冷却を繰り返しながら使用される。
冷却し固化された製品を取り出すために、金型は繰り返
し工程毎に少なくとも二つに開かなければならない。す
なわち金型は少なくとも２個の部品により構成される。
製造しようとするプラスチック容器の形状が複雑になる
と、そのキャビティの形状には凹凸が多くなり、その形
状を削り出すことができなくなること、異なる材質を利
用することが必要である場合、その他の理由から、その
２個の部品はそれぞれ複数個の部品により構成されるこ
とになる。
【０００４】例えば、多くのプラスチック容器の底部
は、その部材は平面ではなく、容器の内側に食い込むよ
うな形状に製造される。これは、容器全体を美しくする
ためのデザインの都合でもあるし、その底部の強度を大
きくするためにも必要な構造である。このような構造の
プラスチック容器をブロー成形により製造するための金
型では、製品の底部に相当する金型位置に凸状の形状が
現れることになり、キャビティをＮＣ加工（数値制御に
よる切削加工）で削り出すことが困難になる。したがっ
て、製品の底部に相当する位置では金属ブロックを別部
品として製作し、製品の胴部に相当する位置の金属ブロ
ックと組み合わせるようにして金型を製作しなければな
らない。
は、その部材は平面ではなく、容器の内側に食い込むよ
うな形状に製造される。これは、容器全体を美しくする
ためのデザインの都合でもあるし、その底部の強度を大
きくするためにも必要な構造である。このような構造の
プラスチック容器をブロー成形により製造するための金
型では、製品の底部に相当する金型位置に凸状の形状が
現れることになり、キャビティをＮＣ加工（数値制御に
よる切削加工）で削り出すことが困難になる。したがっ
て、製品の底部に相当する位置では金属ブロックを別部
品として製作し、製品の胴部に相当する位置の金属ブロ
ックと組み合わせるようにして金型を製作しなければな
らない。
【０００５】一般にプラスチック材料は、冷却され固化
されると収縮する。したがって、上記のような金型のキ
ャビティはそれぞれこの収縮率を考慮して、あらかじめ
大きい形状に製作しておくことが必要である。収縮率は
利用する材料により違うし、材料の厚さによっても違う
から、製品の形状により、例えばひとつのビンの形状で
は、曲面状の肩の部分と、円筒状の胴の部分ではその収
縮率が違ってくる。
されると収縮する。したがって、上記のような金型のキ
ャビティはそれぞれこの収縮率を考慮して、あらかじめ
大きい形状に製作しておくことが必要である。収縮率は
利用する材料により違うし、材料の厚さによっても違う
から、製品の形状により、例えばひとつのビンの形状で
は、曲面状の肩の部分と、円筒状の胴の部分ではその収
縮率が違ってくる。
【０００６】さらに、製品となるプラスチック容器の高
さあるいは幅が数ｃｍから２０ｃｍ程度の比較的小型の
容器では、一つの金型に１個のキャビティを設けるので
はなく、一つの金型に複数のキャビティを設けて、１回
の製造工程で複数ｎ個の製品を一度に製造することが有
利である。この場合には、金型の設計に際しては、金型
の形状はさらに複雑になるとともに、ｎをいくつに設定
すればどの成形装置にその金型を装着することが可能で
あるかなどの複雑な判断が必要になる。
さあるいは幅が数ｃｍから２０ｃｍ程度の比較的小型の
容器では、一つの金型に１個のキャビティを設けるので
はなく、一つの金型に複数のキャビティを設けて、１回
の製造工程で複数ｎ個の製品を一度に製造することが有
利である。この場合には、金型の設計に際しては、金型
の形状はさらに複雑になるとともに、ｎをいくつに設定
すればどの成形装置にその金型を装着することが可能で
あるかなどの複雑な判断が必要になる。
【０００７】上記の事情は成形材料がプラスチックある
いは樹脂以外の場合にも同様である。
いは樹脂以外の場合にも同様である。
【０００８】金型の少なくとも一方には相応の肉厚部を
設け、その肉厚部の内部に冷却媒体（水その他液状物
質）の管路を配置してその管路に冷却水その他液状の冷
却媒体を供給することにより、短時間でその金型を冷却
し、１回の製造工程に要する時間を短縮する。
設け、その肉厚部の内部に冷却媒体（水その他液状物
質）の管路を配置してその管路に冷却水その他液状の冷
却媒体を供給することにより、短時間でその金型を冷却
し、１回の製造工程に要する時間を短縮する。
【０００９】出願人は、成形機を合理的に選択すること
ができるコンピュータ支援装置を特願平５−２８２２５
２号（本願出願時において未公開）を出願した。
ができるコンピュータ支援装置を特願平５−２８２２５
２号（本願出願時において未公開）を出願した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来から、金型の製造
には上述のようなＮＣ加工が採り入れられているが、金
型の設計では、その多くが熟練者の経験と勘に頼ってい
る。近年はとくに、成形により製造される容器の製品形
状が多様化し、その形状がひんぱんに変更され、つねに
市場に目あたらしいデザインの容器を提供することにな
っているので、それに対応できるほどの金型の設計技術
を持つ熟練者を養成することは困難になった。また、設
計者は自己の経験および勘に頼ることになると、個人に
よりその判断が異なり、成形工場全体としては必ずしも
合理的な運用が行われないことになる。
には上述のようなＮＣ加工が採り入れられているが、金
型の設計では、その多くが熟練者の経験と勘に頼ってい
る。近年はとくに、成形により製造される容器の製品形
状が多様化し、その形状がひんぱんに変更され、つねに
市場に目あたらしいデザインの容器を提供することにな
っているので、それに対応できるほどの金型の設計技術
を持つ熟練者を養成することは困難になった。また、設
計者は自己の経験および勘に頼ることになると、個人に
よりその判断が異なり、成形工場全体としては必ずしも
合理的な運用が行われないことになる。
【００１１】これを解決するために、金型設計にＣＡＤ
装置を利用して、設計図面の製作や設計された金型形状
のＮＣ化が短時間で行われるような工夫がなされてきた
が、ＣＡＤ装置を利用しても一般化できる要素は限られ
ていて、人手による作業がなお必要であり、これまでは
金型設計にはなおきわめて大きい工数を要することにな
っている。このため、新製品の開発から販売までの日程
で、金型設計にかかる時間はきわめて大きく、製品サイ
クルが短縮できないひとつの障害になっている。
装置を利用して、設計図面の製作や設計された金型形状
のＮＣ化が短時間で行われるような工夫がなされてきた
が、ＣＡＤ装置を利用しても一般化できる要素は限られ
ていて、人手による作業がなお必要であり、これまでは
金型設計にはなおきわめて大きい工数を要することにな
っている。このため、新製品の開発から販売までの日程
で、金型設計にかかる時間はきわめて大きく、製品サイ
クルが短縮できないひとつの障害になっている。
【００１２】とくに、冷却媒体を供給する管路を金型の
肉厚部に設定するには、これまで、管路の形状について
いくつかの便利なパターンが経験的に知られていて、そ
の経験の基に、設計者の勘で決められていた。冷却媒体
の管路はいちど設計し金型内部に工作されてしまうと、
それを改造することは原則的に困難である。したがっ
て、かりに設定された管路の管径が細いなど十分な冷却
が行われないことがわかると、冷却時間を長くするなど
工程の変更を行うことが必要になる。このため、どうし
ても冷却媒体の管路形状の設計はやや余裕をもって、太
めに設計することになるから、必要な冷却水の流量が多
くなるなど、過剰品質になってムダを生じることになっ
ていた。
肉厚部に設定するには、これまで、管路の形状について
いくつかの便利なパターンが経験的に知られていて、そ
の経験の基に、設計者の勘で決められていた。冷却媒体
の管路はいちど設計し金型内部に工作されてしまうと、
それを改造することは原則的に困難である。したがっ
て、かりに設定された管路の管径が細いなど十分な冷却
が行われないことがわかると、冷却時間を長くするなど
工程の変更を行うことが必要になる。このため、どうし
ても冷却媒体の管路形状の設計はやや余裕をもって、太
めに設計することになるから、必要な冷却水の流量が多
くなるなど、過剰品質になってムダを生じることになっ
ていた。
【００１３】発明者らは、成形用金型の冷却媒体の管路
に供給する冷却媒体により、どのように金型の冷却が行
われるかを検討した。そして、この冷却のプロセスを一
般的な熱方程式に基づいて解析することに成功した。す
なわち、冷却媒体の温度、または供給側と排出側の冷却
媒体の温度差、供給媒体の圧力、供給媒体の流量、その
他要因と、冷却に要する時間との関係を明確にし、実物
による実験結果とシミュレーションの結果とを実用に十
分な程度に一致させることができた。
に供給する冷却媒体により、どのように金型の冷却が行
われるかを検討した。そして、この冷却のプロセスを一
般的な熱方程式に基づいて解析することに成功した。す
なわち、冷却媒体の温度、または供給側と排出側の冷却
媒体の温度差、供給媒体の圧力、供給媒体の流量、その
他要因と、冷却に要する時間との関係を明確にし、実物
による実験結果とシミュレーションの結果とを実用に十
分な程度に一致させることができた。
【００１４】発明者らはこのような解析およびシミュレ
ーションの結果を利用して、本発明を完成するに至っ
た。すなわち本発明は、金型の冷却用媒体の管路形状を
合理的に設計することを目的とする。本発明は、金型の
冷却用媒体の管路を設計図面の上で検討する段階で、そ
の冷却の特性について十分な予測を行い、その冷却の特
性が必要十分であることを確認してから、実物を製造す
ることができる設計支援装置を提供することを目的とす
る。本発明は、その本人にとって十分な経験のない設計
者にとっても、これまでに蓄積された経験を利用して、
金型の冷却媒体の管路を合理的に設計することができる
支援装置を提供することを目的とする。本発明は、設計
者のパラメタ選択にしたがって、管路設計を相応の程度
に自動的に設計することができる支援装置を提供するこ
とを目的とする。本発明は、その設計者本人が、熱方程
式やくわしいパラメタなどをいちいち認識していなくと
も、合理的な冷却媒体の管路を設計することができる設
計支援装置を提供することを目的とする。
ーションの結果を利用して、本発明を完成するに至っ
た。すなわち本発明は、金型の冷却用媒体の管路形状を
合理的に設計することを目的とする。本発明は、金型の
冷却用媒体の管路を設計図面の上で検討する段階で、そ
の冷却の特性について十分な予測を行い、その冷却の特
性が必要十分であることを確認してから、実物を製造す
ることができる設計支援装置を提供することを目的とす
る。本発明は、その本人にとって十分な経験のない設計
者にとっても、これまでに蓄積された経験を利用して、
金型の冷却媒体の管路を合理的に設計することができる
支援装置を提供することを目的とする。本発明は、設計
者のパラメタ選択にしたがって、管路設計を相応の程度
に自動的に設計することができる支援装置を提供するこ
とを目的とする。本発明は、その設計者本人が、熱方程
式やくわしいパラメタなどをいちいち認識していなくと
も、合理的な冷却媒体の管路を設計することができる設
計支援装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、設計された金
型データを入力する手段と、金型の冷却媒体管路パター
ンについてあらかじめ多数の図形データを蓄積する手段
と、この図形データを読出し人が認識できる形態で表示
し選択を促す手段と、選択された一つの管路パターンに
つき前記金型データおよび熱方程式に基づいて所定の取
出温度になる冷却時間を算出する手段と、冷却媒体の供
給側と排出側との温度差が所定値を下回りかつレイノル
ズ数が所定値を上回るに要する冷却媒体の流量を演算す
る手段と、この流量に対する前記供給側と排出側の圧力
損失を演算する手段とを備えたことを特徴とする。
型データを入力する手段と、金型の冷却媒体管路パター
ンについてあらかじめ多数の図形データを蓄積する手段
と、この図形データを読出し人が認識できる形態で表示
し選択を促す手段と、選択された一つの管路パターンに
つき前記金型データおよび熱方程式に基づいて所定の取
出温度になる冷却時間を算出する手段と、冷却媒体の供
給側と排出側との温度差が所定値を下回りかつレイノル
ズ数が所定値を上回るに要する冷却媒体の流量を演算す
る手段と、この流量に対する前記供給側と排出側の圧力
損失を演算する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】さらに本発明の装置は、上記のような演算
の結果、演算された圧力損失が設定値を越えるときには
管路の径を変更して前記熱方程式に戻って演算を繰り返
して実行する手段を備え、さらに、演算された圧力損失
が設定値以下になるまで管路の径を順次太く変更し前記
熱方程式に戻って演算を繰り返す手段を備える構成とす
ることができる。
の結果、演算された圧力損失が設定値を越えるときには
管路の径を変更して前記熱方程式に戻って演算を繰り返
して実行する手段を備え、さらに、演算された圧力損失
が設定値以下になるまで管路の径を順次太く変更し前記
熱方程式に戻って演算を繰り返す手段を備える構成とす
ることができる。
【００１７】前記所定の取出温度は製品の最大肉厚部分
について設定されることが便利である。前記冷却時間を
算出する手段は算出された冷却時間における前記最大肉
厚部分以外の部分についても取出温度を算出する手段を
含むことが便利である。
について設定されることが便利である。前記冷却時間を
算出する手段は算出された冷却時間における前記最大肉
厚部分以外の部分についても取出温度を算出する手段を
含むことが便利である。
【００１８】前記金型データは、設計された金型につい
て、材料の量、材料の物性、キャビティ形状、各部肉
厚、および金型ブロック形状その他を含むデータである
ことがよい。
て、材料の量、材料の物性、キャビティ形状、各部肉
厚、および金型ブロック形状その他を含むデータである
ことがよい。
【００１９】前記蓄積する手段に蓄積された多数の図形
データは、設計者がそのパターンを認識できる程度の簡
単な図形データで十分であり、さらに詳しいデータはそ
の詳細設計の過程で設計される。蓄積されている図形デ
ータの数が少ないときには、必ずしも図形表示を行わな
くとも、管路の数など数値による表示でも設計者がそれ
を認識できる場合があり、そのような場合には図形表示
でなくともよい。
データは、設計者がそのパターンを認識できる程度の簡
単な図形データで十分であり、さらに詳しいデータはそ
の詳細設計の過程で設計される。蓄積されている図形デ
ータの数が少ないときには、必ずしも図形表示を行わな
くとも、管路の数など数値による表示でも設計者がそれ
を認識できる場合があり、そのような場合には図形表示
でなくともよい。
【００２０】選択を促す手段により表示された内容では
不十分である場合には、そこに蓄積されたデータ以外の
データを自ら入力して、それに基づく設計を行うことも
できる。
不十分である場合には、そこに蓄積されたデータ以外の
データを自ら入力して、それに基づく設計を行うことも
できる。
【００２１】
【作用】金型に配置される冷却媒体の管路パターンにつ
いてあらかじめ多数の図形データを蓄積しておき、この
図形データを人が認識できる形態で表示して選択を促
す。この表示された形態から選択された一つの管路パタ
ーンについて、樹脂量、樹脂物性、キャビティ形状、各
部肉厚、および金型ブロック形状などの入力データと熱
方程式とに基づき、最大肉厚部について所定の取出温度
になる冷却時間を演算する。そしてその冷却時間で得ら
れる最大肉厚部以外の取出温度、供給側と排出側との温
度差を算出し、これらが所定値を下回りかつレイノルズ
数が所定値を上回るに要する供給冷却媒体の流量、およ
びこの流量に対する圧力損失を演算する。
いてあらかじめ多数の図形データを蓄積しておき、この
図形データを人が認識できる形態で表示して選択を促
す。この表示された形態から選択された一つの管路パタ
ーンについて、樹脂量、樹脂物性、キャビティ形状、各
部肉厚、および金型ブロック形状などの入力データと熱
方程式とに基づき、最大肉厚部について所定の取出温度
になる冷却時間を演算する。そしてその冷却時間で得ら
れる最大肉厚部以外の取出温度、供給側と排出側との温
度差を算出し、これらが所定値を下回りかつレイノルズ
数が所定値を上回るに要する供給冷却媒体の流量、およ
びこの流量に対する圧力損失を演算する。
【００２２】また、演算された圧力損失が設定値を越え
るときには管路の径を変更して熱方程式による演算に戻
り、演算された圧力損失が設定値以下になるまで水管の
径が順次太くなるように変更する。
るときには管路の径を変更して熱方程式による演算に戻
り、演算された圧力損失が設定値以下になるまで水管の
径が順次太くなるように変更する。
【００２３】これにより、金型の冷却管路を設計図面の
上で検討する段階で、その冷却の特性について十分な予
測を行い、その冷却の特性が必要十分であることを確認
してから製品を製造することができる。また、十分な経
験のない設計者であっても、これまでに蓄積された技術
を利用し、パラメタを選択するなどの簡単な操作で管路
設計を合理的に行うことができる。
上で検討する段階で、その冷却の特性について十分な予
測を行い、その冷却の特性が必要十分であることを確認
してから製品を製造することができる。また、十分な経
験のない設計者であっても、これまでに蓄積された技術
を利用し、パラメタを選択するなどの簡単な操作で管路
設計を合理的に行うことができる。
【００２４】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明実施例の全体構成を示すブロック図で
ある。
る。図１は本発明実施例の全体構成を示すブロック図で
ある。
【００２５】本発明実施例は、データベース１０ａを有
するＣＡＤ装置１０および工場Ａ〜工場Ｎのワークステ
ーションそれぞれに通信回線１１を介して接続され、水
管設計を行う水管設計手段１と、水管設計に必要なデー
タおよび水管パターンについての多数の図形データが蓄
積されたデータベース２と、本体装置３と、ＣＲＴ表示
装置４と、キーボード５と、マウス６とが備えられる。
この実施例では、冷却媒体は水であり、冷却媒体管路は
「水管」と表現される。
するＣＡＤ装置１０および工場Ａ〜工場Ｎのワークステ
ーションそれぞれに通信回線１１を介して接続され、水
管設計を行う水管設計手段１と、水管設計に必要なデー
タおよび水管パターンについての多数の図形データが蓄
積されたデータベース２と、本体装置３と、ＣＲＴ表示
装置４と、キーボード５と、マウス６とが備えられる。
この実施例では、冷却媒体は水であり、冷却媒体管路は
「水管」と表現される。
【００２６】水管設計手段１には、設計された金型につ
いて、樹脂量、樹脂物性、キャビティ形状、各部肉厚、
および金型ブロック形状を含む金型データを入力する入
力手段１ａと、選択された水管パターンについて演算を
行う演算手段１ｂと、データベース２から水管設計に必
要なデータを抽出するデータ抽出手段１ｃと、データベ
ース２に蓄積された図形データを人が認識できる形態で
ＣＲＴ表示装置４に表示し選択を促す形状表示手段１ｄ
とが備えられる。
いて、樹脂量、樹脂物性、キャビティ形状、各部肉厚、
および金型ブロック形状を含む金型データを入力する入
力手段１ａと、選択された水管パターンについて演算を
行う演算手段１ｂと、データベース２から水管設計に必
要なデータを抽出するデータ抽出手段１ｃと、データベ
ース２に蓄積された図形データを人が認識できる形態で
ＣＲＴ表示装置４に表示し選択を促す形状表示手段１ｄ
とが備えられる。
【００２７】また、演算手段１ｂには、選択された一つ
の水管パターンについて、金型データおよび熱方程式に
基づき最大肉厚部について所定の取出温度になる冷却時
間およびその冷却時間で得られる前記最大肉厚部以外の
取出温度を算出する手段と、供給水温と排出水温との温
度差が所定値を下回りかつレイノルズ数が所定値を上回
るに要する供給水の流量を演算する手段と、この流量に
対する供給水圧を演算する手段と、演算された供給水圧
が設定値を越えるときには水管の径を変更して前記熱方
程式に戻って演算を実行する手段と、演算された供給水
圧が設定値以下になるまで水管の径を順次太く変更し前
記熱方程式に戻って演算を繰り返す手段とが備えられ
る。
の水管パターンについて、金型データおよび熱方程式に
基づき最大肉厚部について所定の取出温度になる冷却時
間およびその冷却時間で得られる前記最大肉厚部以外の
取出温度を算出する手段と、供給水温と排出水温との温
度差が所定値を下回りかつレイノルズ数が所定値を上回
るに要する供給水の流量を演算する手段と、この流量に
対する供給水圧を演算する手段と、演算された供給水圧
が設定値を越えるときには水管の径を変更して前記熱方
程式に戻って演算を実行する手段と、演算された供給水
圧が設定値以下になるまで水管の径を順次太く変更し前
記熱方程式に戻って演算を繰り返す手段とが備えられ
る。
【００２８】次に、このように構成された本発明実施例
の処理動作について説明する。図２は本発明実施例にお
ける処理動作の流れを示すフローチャートである。
の処理動作について説明する。図２は本発明実施例にお
ける処理動作の流れを示すフローチャートである。
【００２９】データベース２には金型に配置される水管
パターンについてあらかじめ多数の図形データが蓄積さ
れている。システムが起動されると図３に示す設定ウイ
ンドウがＣＲＴ表示装置４に表示され、データ抽出手段
１ｃによりデータベース２に蓄積されている図形データ
が取込まれ、形状表示手段１ｄによりＣＲＴ表示装置４
の画面に図４に示すように人が認識できる形態で表示さ
れて選択が促される。
パターンについてあらかじめ多数の図形データが蓄積さ
れている。システムが起動されると図３に示す設定ウイ
ンドウがＣＲＴ表示装置４に表示され、データ抽出手段
１ｃによりデータベース２に蓄積されている図形データ
が取込まれ、形状表示手段１ｄによりＣＲＴ表示装置４
の画面に図４に示すように人が認識できる形態で表示さ
れて選択が促される。
【００３０】この表示により水管パターンが選択される
と、演算手段１ｂが選択された水管パターンについて、
樹脂量、樹脂物性、キャビティ形状、各部肉厚、および
金型ブロック形状を含む入力手段１ａからの入力データ
と熱方程式とに基づき、最大肉厚部についての所定の取
出温度になる冷却時間が算出される。次いで、その冷却
時間で得られる最大肉厚部以外の取出温度が算出され、
続いて、供給水温と排出水温との温度差Δｔが所定値ａ
（例えば２〜５℃）を下回り、かつレイノルズ数Ｒｅが
所定値ｂ（例えば１００００）を上回るに要する供給水
の流量の演算、およびこの流量に対する供給水圧に影響
する冷却水の圧力損失ΔＰが演算される。
と、演算手段１ｂが選択された水管パターンについて、
樹脂量、樹脂物性、キャビティ形状、各部肉厚、および
金型ブロック形状を含む入力手段１ａからの入力データ
と熱方程式とに基づき、最大肉厚部についての所定の取
出温度になる冷却時間が算出される。次いで、その冷却
時間で得られる最大肉厚部以外の取出温度が算出され、
続いて、供給水温と排出水温との温度差Δｔが所定値ａ
（例えば２〜５℃）を下回り、かつレイノルズ数Ｒｅが
所定値ｂ（例えば１００００）を上回るに要する供給水
の流量の演算、およびこの流量に対する供給水圧に影響
する冷却水の圧力損失ΔＰが演算される。
【００３１】この演算された圧力損失ΔＰが設定値ｃ
（例えば０．７Kg・ｆ／cm2 ）を越えるときには水管の
径または系統数を変更して熱方程式に戻って演算を実行
し、演算された圧力損失ΔＰが設定値ｃ以下になるまで
水管の径を順次太くするか、系統数を増やして熱方程式
に戻って演算が繰返えされる。圧力損失ΔＰが設定値以
下であれば、図５に示すような最適冷却水量、伝熱計算
結果表示ウインドウにより演算結果が通知される。この
演算結果は操作によりＣＡＤ装置１０に送出され自動作
図される。
（例えば０．７Kg・ｆ／cm2 ）を越えるときには水管の
径または系統数を変更して熱方程式に戻って演算を実行
し、演算された圧力損失ΔＰが設定値ｃ以下になるまで
水管の径を順次太くするか、系統数を増やして熱方程式
に戻って演算が繰返えされる。圧力損失ΔＰが設定値以
下であれば、図５に示すような最適冷却水量、伝熱計算
結果表示ウインドウにより演算結果が通知される。この
演算結果は操作によりＣＡＤ装置１０に送出され自動作
図される。
【００３２】前述の取出温度および冷却時間は、それぞ
れＴE （℃）およびｔCOOl（ｓｅｃ）としたときに次式
を演算することにより得られる。
れＴE （℃）およびｔCOOl（ｓｅｃ）としたときに次式
を演算することにより得られる。
【００３３】
【数１】 Θ ：取出温度（無次元） τ ：無次元時間 ｔ ：成形品肉厚［ｍ］ α ：樹脂の熱拡散率［ｍ2 ／ｓｅｃ］ ＴR ：樹脂温度［℃］ ＴM ：金型温度［℃］ ｘ ：樹脂の厚み方向の任意の位置 また、平均取出温度〔外１〕は、
【００３４】
【外１】
【００３５】
【数２】 によって求められる。
【００３６】さらに、レイノルズ数Ｒｅ、冷却水の入出
口温度差Δｔおよび冷却水の圧力損失ΔＰは、それぞ
れ、
口温度差Δｔおよび冷却水の圧力損失ΔＰは、それぞ
れ、
【００３７】
【数３】 ρ ：冷却水密度［kg／ｍ3 ］ ｕ ：冷却水速度［ｍ／ｓｅｃ］ Ｄ ：水管径 ［ｍ］ μ ：冷却水粘度［kg／ｍ・ｓｅｃ］ ＶW ：冷却水流量［ｍ3 ／ｓｅｃ］
【００３８】
【数４】 ＣR ：樹脂の比熱［ｋｃａｌ／kg・℃］ ＳR ：樹脂の固化熱［ｋｃａｌ／kg］ ＷR ：樹脂の重量［kg］ ＣW ：冷却水の比熱［ｋｃａｌ／kg・℃］
【００３９】
【数５】 Ｌ ：水管長［ｍ］ ｇC ：重量換算係数［Ｎ／２ｋｇｆ］ ｆ ：管摩擦係数［−］ により求められる。
【００４０】ここで、水管設計を具体的例により説明す
る。図６は本発明実施例における具体的な処理動作の流
れを示すフローチャートである。
る。図６は本発明実施例における具体的な処理動作の流
れを示すフローチャートである。
【００４１】操作により冷却水管のパターンの表示が指
示されると、図７に示す冷却水管のパターンがＣＲＴ表
示装置４の表示画面に図４に示すように表示される。こ
の例の場合、４穴のものが６タイプ、６穴のものが１１
タイプあり、この中から一つのパターンおよび配管サイ
ズが選択されて水管を背板に通すか否かが決定される
と、配管長ＬL 、エルボ数ＬN 、水管径φＤ、およびそ
の他必要とされるデータから流量、圧力損失、冷却水温
度差、伝熱係数が演算される。
示されると、図７に示す冷却水管のパターンがＣＲＴ表
示装置４の表示画面に図４に示すように表示される。こ
の例の場合、４穴のものが６タイプ、６穴のものが１１
タイプあり、この中から一つのパターンおよび配管サイ
ズが選択されて水管を背板に通すか否かが決定される
と、配管長ＬL 、エルボ数ＬN 、水管径φＤ、およびそ
の他必要とされるデータから流量、圧力損失、冷却水温
度差、伝熱係数が演算される。
【００４２】次いで、配管長ＬL 、エルボ数ＬN 、水管
径φＤ、樹脂量Ｗ、樹脂圧Ｗｔ、樹脂温Ｔｒ、型温Ｔ
ｍ、取出し温度ｔ0 、樹脂物性（Ｃp 、ρ、λ）の各デ
ータが入力されるとリターン部の溝部形状が決定され
る。続いて、Ｏリング溝の内周が作図されて内周長ｌｉ
が算出され、Ｏリングの仮選定が行われるとＯリング溝
深さ、溝幅が仮決定される。
径φＤ、樹脂量Ｗ、樹脂圧Ｗｔ、樹脂温Ｔｒ、型温Ｔ
ｍ、取出し温度ｔ0 、樹脂物性（Ｃp 、ρ、λ）の各デ
ータが入力されるとリターン部の溝部形状が決定され
る。続いて、Ｏリング溝の内周が作図されて内周長ｌｉ
が算出され、Ｏリングの仮選定が行われるとＯリング溝
深さ、溝幅が仮決定される。
【００４３】この仮決定によりＯリング溝の外周が作図
されて外周長ｌ0 が算出され、Ｏリングの本設定が行わ
れる。本設定されたＯリングの径をＤ1 としたときに、
オフセットが必要かどうかを判定するためにπＤ1 −ｌ
O が所定値よりも大きいか否かの確認が行われ、所定値
よりも大きければオフセットが必要であるとして、その
オフセット量が算出される。次いで、Ｏリング溝内周お
よび外周の再作図が行われて、各ブロックの上面図が重
ねて表示される。πＤ1 −ｌO が所定値よりも小さけれ
ばオフセット量の算出は行われずにブロックの上面図が
重ねて表示される。
されて外周長ｌ0 が算出され、Ｏリングの本設定が行わ
れる。本設定されたＯリングの径をＤ1 としたときに、
オフセットが必要かどうかを判定するためにπＤ1 −ｌ
O が所定値よりも大きいか否かの確認が行われ、所定値
よりも大きければオフセットが必要であるとして、その
オフセット量が算出される。次いで、Ｏリング溝内周お
よび外周の再作図が行われて、各ブロックの上面図が重
ねて表示される。πＤ1 −ｌO が所定値よりも小さけれ
ばオフセット量の算出は行われずにブロックの上面図が
重ねて表示される。
【００４４】ここで、各ブロック間の位置決めピンの位
置の入力を受けると、その入力データに基づいて各ブロ
ックの固定ボルトの配置が行われ、プラテンボルト位
置、背板、ブロックが重ね合わされた組付状態が表示さ
れる。
置の入力を受けると、その入力データに基づいて各ブロ
ックの固定ボルトの配置が行われ、プラテンボルト位
置、背板、ブロックが重ね合わされた組付状態が表示さ
れる。
【００４５】このようにして演算された設計データに基
づきＣＡＤ装置１０により冷却水管の作図が行われる。
図８は本発明実施例におけるＣＡＤ装置による冷却水管
の自動作図動作の流れを示すフローチャートである。
づきＣＡＤ装置１０により冷却水管の作図が行われる。
図８は本発明実施例におけるＣＡＤ装置による冷却水管
の自動作図動作の流れを示すフローチャートである。
【００４６】作図ボタンが操作されるとキャビティのシ
ルエット曲線が生成され、このシルエット曲線がキャビ
ティと水管との距離だけオフセットされたオフセット曲
線が生成される。このオフセット曲線上に図７に示す４
穴または６穴の水管が等間隔になるように位置決めされ
る。続いて、メイン水管の配置が行われて、ノズル側リ
ターン部溝形状、底側リターン部溝形状が作図される。
この作図で底冷却回路が独立して配置されていなければ
ホース継ぎ手およびメクラねじが作図される。底冷却回
路が独立して配置されていれば底冷却回路が作図された
後にホース継ぎ手およびメクラねじが作図される。
ルエット曲線が生成され、このシルエット曲線がキャビ
ティと水管との距離だけオフセットされたオフセット曲
線が生成される。このオフセット曲線上に図７に示す４
穴または６穴の水管が等間隔になるように位置決めされ
る。続いて、メイン水管の配置が行われて、ノズル側リ
ターン部溝形状、底側リターン部溝形状が作図される。
この作図で底冷却回路が独立して配置されていなければ
ホース継ぎ手およびメクラねじが作図される。底冷却回
路が独立して配置されていれば底冷却回路が作図された
後にホース継ぎ手およびメクラねじが作図される。
【００４７】冷却水管の加工はＮＣ（数値制御）マシン
により行われる。これは、自動作図された図面に基づ
き、中心座標、深さ方向の寸法、中心座標間の直線加工
寸法、円弧加工寸法、送り速度などのＮＣ加工データを
含むプログラムがＮＣマシンのモニタからインプットさ
れ、このプログラムにしたがって加工が進められる。
により行われる。これは、自動作図された図面に基づ
き、中心座標、深さ方向の寸法、中心座標間の直線加工
寸法、円弧加工寸法、送り速度などのＮＣ加工データを
含むプログラムがＮＣマシンのモニタからインプットさ
れ、このプログラムにしたがって加工が進められる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
型の冷却水管を設計図面の上で検討する段階で、その冷
却の特性について十分な予測を行い、その冷却の特性が
必要十分であることを確認してから製品を製造すること
ができる。また、十分な経験のない設計者であっても、
これまでに蓄積された技術を利用し、パラメータを選択
する簡単な操作により自動的に合理的な水管設計を行う
ことができる。
型の冷却水管を設計図面の上で検討する段階で、その冷
却の特性について十分な予測を行い、その冷却の特性が
必要十分であることを確認してから製品を製造すること
ができる。また、十分な経験のない設計者であっても、
これまでに蓄積された技術を利用し、パラメータを選択
する簡単な操作により自動的に合理的な水管設計を行う
ことができる。
【図１】本発明実施例の全体構成を示すブロック図。
【図２】本発明実施例における処理動作の流れを示すフ
ローチャート。
ローチャート。
【図３】本発明実施例における設定ウインドウの表示例
を示す図。
を示す図。
【図４】本発明実施例における設定ウインドウ上の水管
パターンの表示例を示す図。
パターンの表示例を示す図。
【図５】本発明実施例における計算結果の表示例を示す
図。
図。
【図６】本発明実施例における具体的な処理動作の流れ
を示すフローチャート。
を示すフローチャート。
【図７】本発明実施例における冷却水管のパターンを示
す図。
す図。
【図８】本発明実施例におけるＣＡＤ装置による冷却水
管の自動作図動作の流れを示すフローチャート。
管の自動作図動作の流れを示すフローチャート。
１ 水管設計手段 １ａ 入力手段 １ｂ 演算手段 １ｃ データ抽出手段 １ｄ 形状表示手段 ２、１０ａ データベース ３ 本体装置 ４ ＣＲＴ表示装置 ５ キーボード ６ マウス １０ ＣＡＤ装置 １１ 通信回線
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−155538（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−15761（ＪＰ，Ａ) 合成樹脂 34巻 ９号 37−40頁 別 府政晴「成型用金型の熱交換技術の動向 コンピュータシステムＭＯＬＤＣＯＯ Ｌによる効果」 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G06F 17/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 設計された金型データを入力する手段
と、金型の冷却媒体管路パターンについてあらかじめ多
数の図形データを蓄積する手段と、この図形データを読
出し人が認識できる形態で表示し選択を促す手段と、選
択された一つの管路パターンにつき前記金型データおよ
び熱方程式に基づいて所定の取出温度になる冷却時間を
算出する手段と、冷却媒体の供給側と排出側との温度差
が所定値を下回りかつレイノルズ数が所定値を上回るに
要する冷却媒体の流量を演算する手段と、この流量に対
する前記供給側と排出側の圧力損失を演算する手段とを
備えたことを特徴とする金型の設計支援装置。 - 【請求項２】 演算された圧力損失が設定値を越えると
きには管路の径を変更して前記熱方程式に戻って演算を
実行する手段を備えた請求項１記載の金型の設計支援装
置。 - 【請求項３】 演算された圧力損失が設定値以下になる
まで管路の径を順次太く変更し前記熱方程式に戻って演
算を繰り返す手段を備えた請求項２記載の金型の設計支
援装置。 - 【請求項４】 前記所定の取出温度は製品の最大肉厚部
分について設定される請求項１記載の金型の設計支援装
置。 - 【請求項５】 前記冷却時間を算出する手段は算出され
た冷却時間における前記最大肉厚部分以外の部分につい
ても取出温度を算出する手段を含む請求項４記載の金型
の設計支援装置。 - 【請求項６】 前記金型データは、設計された金型につ
いて、材料の量、材料の物性、キャビティ形状、各部肉
厚、および金型ブロック形状を含む請求項１記載の金型
の設計支援装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6323068A JP2873667B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 金型の設計支援装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6323068A JP2873667B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 金型の設計支援装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08180093A JPH08180093A (ja) | 1996-07-12 |
| JP2873667B2 true JP2873667B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=18150735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6323068A Expired - Fee Related JP2873667B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 金型の設計支援装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2873667B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT513872A2 (de) * | 2013-02-04 | 2014-08-15 | Engel Austria Gmbh | Temperiervorrichtung für ein Formwerkzeug sowie Verfahren zum Betrieb derselben |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3004558B1 (fr) * | 2013-04-10 | 2015-05-15 | Areva Np | Procedes de simulation de l'ecoulement d'un fluide dans une cuve d'un reacteur nucleaire et de calcul de la deformation mecanique d'assemblages d'un coeur de reacteur nucleaire, et produits programme d'ordinateur associes |
| FR3004559B1 (fr) | 2013-04-10 | 2015-05-29 | Areva Np | Procedes de simulation de l'ecoulement d'un fluide dans une cuve d'un reacteur nucleaire et de calcul de la deformation mecanique d'assemblages d'un coeur de reacteur nucleaire, et produits programme d'ordinateur associes |
| JP6545509B2 (ja) * | 2015-04-06 | 2019-07-17 | 株式会社松井製作所 | 温度制御装置、温度制御システム及び温度制御方法 |
| JP7257472B2 (ja) * | 2020-10-29 | 2023-04-13 | みずほリサーチ＆テクノロジーズ株式会社 | 設計支援システム、設計支援方法及び設計支援プログラム |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP6323068A patent/JP2873667B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 合成樹脂 ３４巻 ９号 ３７−４０頁 別府政晴「成型用金型の熱交換技術の動向 コンピュータシステムＭＯＬＤＣＯＯＬによる効果」 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT513872A2 (de) * | 2013-02-04 | 2014-08-15 | Engel Austria Gmbh | Temperiervorrichtung für ein Formwerkzeug sowie Verfahren zum Betrieb derselben |
| AT513872B1 (de) * | 2013-02-04 | 2016-06-15 | Engel Austria Gmbh | Temperiervorrichtung für ein Formwerkzeug sowie Verfahren zum Betrieb derselben |
| AT513872A3 (de) * | 2013-02-04 | 2016-06-15 | Engel Austria Gmbh | Temperiervorrichtung für ein Formwerkzeug sowie Verfahren zum Betrieb derselben |
| US9718219B2 (en) | 2013-02-04 | 2017-08-01 | Engel Austria Gmbh | Temperature control device for a shaping tool and method of controlling same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08180093A (ja) | 1996-07-12 |
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