JP3824503B2 - 射出成形機の成形条件設定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＡＥ（コンピュータ支援技術）により成形条件を設定する際に用いて好適な射出成形機の成形条件設定方法に関する。
【０００２】
【従来技術及び課題】
一般に、射出成形機における成形条件の設定は、オペレータのノウハウや経験等に大きく依存する側面があるとともに、各種物理量が相互に影響し合うため、多くの試打ちや設定作業時間が必要となる。このため、従来では、射出成形用ＣＡＥにより仮想成形（シミュレーション）を行い、この仮想成形に基づいて成形条件等を設定することも行われている（例えば、特開平８−２３０００６号公報等参照）。
【０００３】
ところで、ＣＡＥによる仮想成形では、短時間に起こる金型内の現象、例えば、樹脂温度，圧力，剪断速度等の最終結果を成形品に反映させることができる。したがって、金型内の現象を正確に把握できれば、ＣＡＥを利用して成形条件を最適化し、良品を安定に成形することができる。このように、ＣＡＥは、金型内の現象を全て計算できるため、解析精度が高ければ、成形条件の最適化には格好の支援装置となる。
【０００４】
しかし、従来のＣＡＥを実成形で活用するには多くの問題点も存在する。例えば、ＣＡＥにより行う仮想成形では、短時間に起こる金型内の現象の最終結果を成形品に反映できるものの、実成形における成形条件とＣＡＥによる成形条件は一致しないため解析誤差が大きくなる。事実、実成形の結果と仮想成形の結果は大きく掛け離れたものとなる。結局、ＣＡＥを用いた従来の成形条件設定方法では、最適な成形条件を能率的かつ容易に設定することができず、ＣＡＥを十分に活用できないのが実情である。
【０００５】
本発明は、このような従来技術に存在する課題を解決したものであり、解析誤差を排除し、もって、最適な成形条件を能率的かつ容易に設定できるようにした射出成形機の成形条件設定方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び実施の形態】
本発明に係る射出成形機Ｍの成形条件設定方法は、ＣＡＥにより仮想成形を行って成形条件を設定するに際し、射出成形機Ｍに仮成形条件Ａｏを設定することにより金型Ｃに樹脂を充填する実成形を行い、少なくとも射出工程における負荷圧特性の実測波形Ｐｄを得るとともに、仮成形条件Ａｏを用いてＣＡＥによる仮想成形を行い、少なくとも射出工程における負荷圧特性の仮想波形Ｐｓを得、この後、ＣＡＥを用いた仮想成形によるフローフロント位置と実測波形Ｐｄからゲート位置ｔｘを求め、ＣＡＥにより、ゲート位置ｔｘ以降の負荷圧特性における仮想波形Ｐｓと実測波形Ｐｄが一致するように、仮成形条件Ａｏを変更して中間成形条件Ａｍを得るとともに、この中間成形条件Ａｍの最適化を行うことにより、射出成形機Ｍに対する成形条件Ａを得るようにしたことを特徴とする。
【０００７】
この場合、好適な実施の態様により、中間成形条件Ａｍには、仮成形条件Ａｏ以外から得る解析結果が含まれる。一方、中間成形条件Ａｍを最適化した最適化成形条件Ａｕを求めるとともに、仮成形条件Ａｏ（仮成形条件データＡｃ）から中間成形条件Ａｍに変換する際の変換パラメータを求め、最適化成形条件Ａｕを、変換パラメータから得る逆変換パラメータにより変換して成形条件Ａを得ることができる。なお、負荷圧特性は、射出圧力特性，ノズル圧力特性又は型内圧力特性を用いることができる。
【０００８】
【実施例】
次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【０００９】
まず、本実施例に係る射出成形機Ｍの成形条件設定方法を実施できる成形条件設定システムＳの構成について、図２を参照して説明する。
【００１０】
図２中、仮想線で示すＭは射出成形機であり、機台Ｍｂ上に配設された射出装置Ｍｉと金型Ｃを取付けた型締装置Ｍｃを備える。また、機台Ｍｂ上には、成形機コントローラ１０を配設する。この成形機コントローラ１０は、ディスプレイ１１及び操作パネル１２を備える。さらに、１３は、金型Ｃ内に充填される溶融樹脂の充填圧力（負荷圧）を検出する圧力検出器であり、この圧力検出器１３の検出結果は、成形機コントローラ１０に付与される。
【００１１】
一方、１は、射出成形用ＣＡＥを実施できるＣＡＥシステムである。なお、実施例のＣＡＥシステム１にはＣＡＤ／ＣＡＭシステムが含まれる。また、ＣＡＥシステム１は、コンピュータ本体２０、さらには、このコンピュータ本体２０に接続したキーボード及びマウス等を含む操作部２１を備えるとともに、表示部（ディスプレイ）２２を備える。コンピュータ本体２０には、仮想成形用ソフトウェアを含むＣＡＥプログラム２０ｐが格納され、また、金型形状データ等を登録したデータベース２０ｄを保有する。コンピュータ本体２０は、成形機コントローラ１０に対して、データの授受、即ち、双方向のデータ通信を行うことができる。
【００１２】
次に、同システムＳを用いた本実施例に係る成形条件設定方法について、図２及び図３を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。
【００１３】
まず、射出成形機Ｍに仮成形条件を設定する（ステップＳ１，Ｓ２）。この場合、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムのデータベース２０ｄ等に、金型形状データを保有する場合には、当該金型形状データに基づいて標準的な仮成形条件Ａｏを設定する。一方、金型形状データを保有していない場合には、実際の金型に樹脂を充填（試射）することにより仮成形条件Ａｏを設定する。この場合、いずれの方法であっても射出速度は一速（定速）で行うことができ、このときの射出速度Ｖｏを図３に示す。
【００１４】
そして、仮成形条件Ａｏを設定した射出成形機Ｍにより、実成形を行い、少なくとも射出工程における負荷圧特性の実測波形Ｐｄを得る（ステップＳ３）。この場合、射出工程を実行し、圧力検出器１３から得る負荷圧データを連続的に採取する。なお、負荷圧特性は、圧力検出器１３により検出できる型内圧力特性を例示するが、射出圧力特性又はノズル圧力特性であってもよい。得られた実測波形Ｐｄを図３に示す。次いで、得られた実測波形Ｐｄに係るデータ及び仮成形条件Ａｏを、ＣＡＥシステム１のコンピュータ本体２０に転送する（ステップＳ４）。この際、実測波形Ｐｄに係るデータ及び仮成形条件Ａｏは、ＣＡＥプログラム２０ｐにより利用できる仮成形条件データＡｃに自動変換される。
【００１５】
一方、ＣＡＥシステム１では、仮成形条件データＡｃを用いた仮想成形（シミュレーション）を行う。これにより、射出工程における負荷圧特性の仮想波形Ｐｓを得れるため、表示部２２に、実測波形Ｐｄと仮想波形Ｐｓを重ねて表示する。図３は、実測波形Ｐｄと仮想波形Ｐｓを表示した表示部２２の画面を示している。そして、オペレータは、操作部１２を操作し、表示部２２に表示された仮想波形Ｐｓが実測波形Ｐｄに一致するように仮成形条件データＡｃを修正する（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７）。図３において、Ｖｓは、仮想波形Ｐｓが得られた際の射出速度を示すとともに、Ｖｓｃは、修正した仮成形条件データＡｃが得られた際の射出速度を示す。なお、射出速度Ｖｓは、ＣＡＥプログラム２０ｐにより設定された条件に基づくものであり、射出速度Ｖｏとは一致しない。
【００１６】
ところで、この場合、仮想波形Ｐｓにおけるどの部分を一致させるかが重要となるが、ＣＡＥを用いた仮想成形によるフローフロント位置を確認し、実測波形Ｐｄに生じる変動点によりゲート位置ｔｘ（図３）を知ることができるため、このゲート位置ｔｘ以降の負荷圧特性を一致させることが望ましい。これにより、設定精度や設定能率等において、最も好ましい結果を得ることができる。よって、仮想波形Ｐｓが実測波形Ｐｄに一致する修正された仮成形条件データＡｃを得ることができるため、この修正された仮成形条件データＡｃを中間成形条件Ａｍとして設定する（ステップＳ８）。なお、この中間成形条件Ａｍには、一緒に得られる仮成形条件データＡｃに係る項目以外の例えば温度分布等の解析結果も含まれる。
【００１７】
また、この中間成形条件Ａｍは、いわば見掛上の最適成形条件となるため、温度分布等もかなり起伏の激しい特性になることもある。したがって、さらに、仮想成形を行い、温度分布や圧力分布を平坦化する等の最適化処理を行う（ステップＳ９，Ｓ１０）。これにより、中間成形条件Ａｍは、最適な成形品を得るための最適化成形条件Ａｕに修正される（ステップＳ１１）。
【００１８】
他方、仮成形条件Ａｏを変換した仮成形条件データＡｃからは、前述した中間成形条件Ａｍが得られるため、この際に、仮成形条件データＡｃ（仮成形条件Ａｏ）から中間成形条件Ａｍに変換する際の変換パラメータを求めるとともに、この変換パラメータから逆変換パラメータを求める（ステップＳ１２）。そして、最適化成形条件Ａｕを逆変換パラメータにより変換し、射出成形機Ｍに設定する成形条件Ａを得る（ステップＳ１３，Ｓ１４）。よって、この成形条件Ａを射出成形機Ｍに設定すれば、そのまま或いは僅かな修正を経ることにより正規の成形条件Ａとして利用することができる。
【００１９】
このような本実施例に係る射出成形機Ｍの成形条件設定方法によれば、ＣＡＥ解析は、仮成形条件Ａｏに基づく負荷圧特性の実測波形Ｐｄを修正した仮想波形Ｐｓに基づいて行われるため、実成形の結果と仮想成形の結果が大きく掛け離れてしまう不具合は解消される。この結果、解析誤差が排除され、もって、最適な成形条件を能率的かつ容易に設定できる。特に、中間成形条件Ａｍを最適化した最適化成形条件Ａｕを求めるとともに、仮成形条件Ａｏ（仮成形条件データＡｃ）から中間成形条件Ａｍに変換する際の変換パラメータを求め、最適化成形条件Ａｕを、変換パラメータから得る逆変換パラメータにより変換して成形条件Ａを設定するようにしたため、より設定の容易化を図ることができる。
【００２０】
以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、細部の構成，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更，追加，削除することができる。
【００２１】
【発明の効果】
このように、本発明に係る射出成形機の成形条件設定方法は、射出成形機に仮成形条件を設定することにより金型に樹脂を充填する実成形を行い、少なくとも射出工程における負荷圧特性の実測波形を得るとともに、仮成形条件を用いてＣＡＥによる仮想成形を行い、少なくとも射出工程における負荷圧特性の仮想波形を得、この後、ＣＡＥを用いた仮想成形によるフローフロント位置と実測波形からゲート位置を求め、ＣＡＥにより、ゲート位置以降の負荷圧特性における仮想波形と実測波形が一致するように、仮成形条件を変更して中間成形条件を得るとともに、この中間成形条件の最適化を行うことにより、射出成形機に対する成形条件を得るようにしたため、次のような顕著な効果を奏する。
【００２２】
（１） 実成形の結果と仮想成形の結果が大きく掛け離れてしまう不具合が解消され、もって、解析誤差が排除されるため、最適な成形条件を能率的かつ容易に設定することができる。
【００２３】
（２） ＣＡＥを用いた仮想成形によるフローフロント位置と実測波形からゲート位置を求め、ＣＡＥにより、ゲート位置以降の負荷圧特性における仮想波形と実測波形が一致するように仮成形条件を変更するようにしたため、設定精度や設定能率等において最も好ましい結果を得ることができる。
【００２４】
（３） 好適な実施の態様により、仮成形条件から中間成形条件に変換する際の変換パラメータを求め、この変換パラメータから得る逆変換パラメータを利用して成形条件を得るようにすれば、より設定の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例に係る射出成形機の成形条件設定方法の処理手順を示すフローチャート、
【図２】同成形条件設定方法を実施できる成形条件設定システムのブロック系統図、
【図３】同成形条件設定システムに備える表示部の画面図、
【符号の説明】
Ｍ 射出成形機
Ｃ 金型
Ａｏ 仮成形条件
Ａｃ 仮成形条件データ
Ａｍ 中間成形条件
Ａｕ 最適化成形条件
Ａ 成形条件
Ｐｄ 実測波形
Ｐｓ 仮想波形
ｔｘ ゲート位置

Claims (4)

1. ＣＡＥ（コンピュータ支援技術）により仮想成形を行って成形条件を設定する射出成形機の成形条件設定方法において、射出成形機に仮成形条件を設定することにより金型に樹脂を充填する実成形を行い、少なくとも射出工程における負荷圧特性の実測波形を得るとともに、前記仮成形条件を用いて前記ＣＡＥによる仮想成形を行い、少なくとも射出工程における負荷圧特性の仮想波形を得、この後、前記ＣＡＥを用いた仮想成形によるフローフロント位置と前記実測波形からゲート位置を求め、前記ＣＡＥにより、前記ゲート位置以降の負荷圧特性における前記仮想波形と前記実測波形が一致するように、前記仮成形条件を修正して中間成形条件を得るとともに、この中間成形条件の最適化を行うことにより、前記射出成形機に対する成形条件を得ることを特徴とする射出成形機の成形条件設定方法。
2. 前記中間成形条件には、前記仮成形条件以外の解析結果を含むことを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形条件設定方法。
3. 前記中間成形条件を最適化した最適化成形条件を求めるとともに、前記仮成形条件から前記中間成形条件に変換する際の変換パラメータを求め、前記最適化成形条件を、前記変換パラメータから得る逆変換パラメータにより変換して前記成形条件を得ることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形条件設定方法。
4. 前記負荷圧特性は、射出圧力特性，ノズル圧力特性又は型内圧力特性を用いることを特徴とする請求項１記載の射出成形機の成形条件設定方法。

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