JPH10138308A - 樹脂成形品の品質予測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＡＥ解析シミュレーションの段階で樹脂成形
品の品質を予測する。 【解決手段】成形品有限要素モデルデータから各有限要
素の各ノード位置の肉厚値を計算するとともに（ステッ
プＳ７ｂ）、前記成形品有限要素モデルデータに基づい
て実行されたＣＡＥ解析結果から前記各ノード位置につ
いての圧力値と温度についての所定の物理量を計算し
（ステップＳ７ｄ）、前記各ノード位置についての前記
肉厚値と前記所定の物理量を、予め成形不良データベー
スに基づいて作成した回帰式である不良予測式に代入し
て、成形不良の発生（品質）を予測する（ステップＳ７
ｆ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、射出成形機によ
り製作される樹脂成形品の品質をコンピュータ援用エン
ジニアリング（ＣＡＥ）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に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、実際に金型を製作し、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、シミュレーションにより樹脂成形品の品質の予測を
行うことの可能なコンピュータ援用エンジニアニング
（ＣＡＥ）解析手法が提案されている。

【０００３】このＣＡＥ解析手法は、先ず、コンピュー
タ援用設計（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す
る。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および成形条件（射出成形機に
設定するための温度や圧力のプロファイル等）を決定す
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ＣＡＥ解析手
法を使用して決定した金型形状により設計製作した金型
を実際の射出成形機に装着し、同様にＣＡＥ解析手法に
より決定した成形条件により熱可塑性樹脂の実際の射出
成形を行った場合において、完成された樹脂成形品の外
形形状は、ほぼ所望の形状のものが得られるが、完成さ
れた樹脂成形品の表面の凹凸、すなわち表面粗さ等のデ
フォーム量（成形不良）については考慮していないため
に、このデフォーム量が仕様以上の値となる場合が多々
あり、結果として、ＣＡＥ解析シミュレーションの段階
で十分な品質予測を行うことができないという問題があ
った。

【０００５】この発明は、このような課題を考慮してな
されたものであって、ＣＡＥ解析シミュレーションの段
階で製品としての樹脂成形品の十分な品質を確保するこ
とを可能とする樹脂成形品の品質予測方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、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読
み込むとともに、この成形品有限要素モデルデータに基
づいて実行されたＣＡＥ解析結果を読み込み、前記成形
品有限要素モデルデータから各有限要素の各ノード位置
の肉厚値を計算するとともに、前記ＣＡＥ解析結果から
前記各ノード位置についての圧力値と温度についての所
定の物理量を計算し、前記各ノード位置についての前記
肉厚値と前記所定の物理量を、予め成形不良データベー
スに基づいて作成した不良予測式に代入して、不良の発
生を予測することを特徴とする。

【０００７】この発明によれば、ＣＡＥ解析シミュレー
ションの段階で得られた成形条件の中、所望の物理量、
および肉厚値を不良予測式に代入することで、製品とし
て得られる樹脂成形品の品質、具体的には、デフォーム
量を予測することができる。

【０００８】この場合、前記不良予測式は、前記成形不
良データベース中、デフォームの度合いを目的変数にす
るとともに、前記各ノード位置における前記肉厚値と、
前記圧力積分値と、前記加圧時間と、前記流入温度値を
説明変数として重回帰分析を行って、回帰係数と定数項
を求めた回帰式とする。このようにして求めた回帰式の
重回帰係数の値は、値１にきわめて近い値となり、回帰
式のフィットがよいことが確かめられた。

【０００９】また、回帰式は、前記ＣＡＥ解析を行う際
の入力データである樹脂材料データと射出成形機の仕様
に応じて作成することにより、これら樹脂材料データお
よび前記射出成形機に対応して正確に品質を予測するこ
とができる。

【００１０】さらに、回帰式により予測した不良発生結
果を、成形品有限要素モデルデータに応じて描かれる樹
脂成形品形状上に表示することにより、成形不良発生の
可能性を迅速に発見することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、この発明の一実施の形態が適用さ
れた射出成形システム１０の構成を示している。

【００１３】この射出成形システム１０は、基本的に
は、各々コンピュータで構成されるＣＡＤシステム１２
とＣＡＥシステム１４と原因解析システム１６と実際に
樹脂成形品６０を製作するための射出成形機１８とから
構成される。

【００１４】射出成形機１８は、キャビティ２０を有す
る金型２１と、シリンダ２２内のスクリュー２３を金型
２１側に押し込むことで、ホッパ２５に貯留されている
熱可塑性樹脂をキャビティ２０内に注入するための射出
ラム２４とを有する。

【００１５】射出成形機１８には、射出ラム２４の油圧
制御に係わる油圧を検出する油圧センサ３１と、スクリ
ュー２３の移動量を検出する位置センサ３２と、樹脂注
入口に設けられたノズル圧センサ３３と、同様に樹脂注
入口に設けられた樹脂温度センサ３４と、金型２１によ
って形成されるキャビティ２０内の圧力と樹脂温度を各
々測定するためのキャビティ圧センサ３５と樹脂温度セ
ンサ３７と、金型２１の開閉を検出する型開きセンサ３
６と、その他、金型表面温度センサ３８、金型冷却水温
度センサ３９、製品取出温度センサ４０が取り付けられ
ている。

【００１６】これらのセンサ３１〜４０の出力信号は、
インタフェースボックス４２の各増幅器４１を介して原
因解析システム１６を構成するコンピュータ本体４３に
供給され、このコンピュータ本体４３内のＡＤ変換器４
４によりデジタル信号（デジタルデータ）に変更され
る。このデジタル信号は、判断・制御・計算の各手段と
して機能するＣＰＵ４５の制御の下に記憶手段であるＲ
ＡＭ４６に記憶され、必要に応じて不揮発性記憶手段で
あるハードディスク４７に記憶される。

【００１７】ＣＰＵ４５には、システムプログラムや制
御プログラム等が記憶される記憶手段としてのＲＯＭ５
０、文字・記号等の入力手段であるキーボード５１、表
示手段としてのＣＲＴディスプレイ５２が接続されてい
る。また、ＣＰＵ４５には、射出成形機１８により製作
された製品としての樹脂成形品６０の３次元形状（外形
形状）を測定するための３次元形状測定機６２と、樹脂
成形品６０の表面の凹凸である表面粗さ等のデフォーム
量（成形不良）を測定するための表面粗さ計６１が接続
されている。

【００１８】原因解析システム１６とＣＡＥシステム１
４とＣＡＤシステム１２とは、この実施の形態では、Ｃ
ＡＥシステム１４を介して相互にデータ等の通信を行う
ことができるように構成されている。さらに、ＣＡＥシ
ステム１４により決定された成形条件（成形条件データ
ともいう。）６３が成形機制御盤６４に設定される。

【００１９】成形機制御盤６４上で実際に設定された各
種設定値が、成形機制御データとして原因解析システム
１６に取り込まれる。また、成形機制御盤６４により射
出開始信号、型閉め信号がインタフェースボックス４２
に供給されると同時に、この成形機制御盤６４による射
出成形機１８に対する実際の制御（油圧制御、射出制
御、温度制御）が実行される。

【００２０】次に、上述の実施の形態が適用された射出
成形システム１０の動作について、図２に示すフローチ
ャートをも参照して詳しく説明する。

【００２１】この射出成形システム１０では、まず、製
品としての樹脂成形品６０に対応するＣＡＤデータであ
る成形品モデルデータ７０をＣＡＤシステム１２により
作成する（ステップＳ１）。この場合、例えば、自動車
の樹脂バンパーの成形品モデルデータ７０が、デザイン
図に基づいて作成され、ＣＡＤシステム１２により作成
された成形品モデルデータ７０がＣＡＥシステム１４に
供給される。なお、この成形品モデルデータ７０に対応
する所望の樹脂成形品（変形とデフォームのない樹脂成
形品）の符号を６０Ａ（図３中、実線で示す形状を参
照）で表す。

【００２２】次いで、ＣＡＥシステム１４上で、前記成
形品モデルデータ７０に対してゲート、ランナ等の金型
の付帯条件データが自動的にあるいは手動により付加さ
れる（ステップＳ２）。

【００２３】次に、ゲート、ランナ等の付帯条件データ
が付加された成形品モデルデータ７０Ａに対する解析モ
デル化がＣＡＥシステム１４上で実行される（ステップ
Ｓ３）。この場合、付帯条件付き成形品モデルデータ７
０Ａが自動的に３次元の有限要素に分解されて、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
７０Ｂが作成される。

【００２４】次に、ＣＡＥシステム１４で、この成形品
有限要素モデルデータ７０Ｂと、記憶手段７３から供給
される粘度、比熱、ＰＶＴ（圧力・体積・温度）値等の
熱可塑性樹脂の仕様・特性を表す樹脂材料データ７４
と、記憶手段７５から供給される射出成形機１８の性能
（仕様）データ（成形機データ）７６とに基づいてＣＡ
Ｅ解析シミュレーションを行い、最適な変形量を算出す
る成形条件（例えば、圧力プロファイル、樹脂温度プロ
ファイル、金型温度プロファイル等を含む成形条件であ
り、以下、最適成形条件データ６３Ａともいう）を計算
する（ステップＳ４）。

【００２５】この最適成形条件データ６３Ａは、ＣＡＥ
システム１４を構成するハードディスク等の記憶手段８
１に格納され、ＣＡＥシステム１４を構成する成形機制
御パラメータ変換プログラム８２を通じて、射出成形機
１８用の設定データとしての成形条件データ６３に変換
されて成形機制御盤６４に供給される。この場合、成形
機制御パラメータ変換プログラム８２により、例えば、
最適成形条件データ６３Ａとしては［ＭＰａ］単位の圧
力値（物理量）で規定されているが、この値が射出成形
機１８の最大圧力値の何％の値（相対量）になるかに変
換されて成形機制御盤６４に供給される。なお、成形条
件データ６３への変換を実行する成形機制御パラメータ
変換プログラム８２は、原因解析システム１６にインス
トールしておき、それを利用して原因解析システム１６
から成形機制御盤６４に供給するように構成してもよ
い。

【００２６】ステップＳ４の最適成形条件計算処理後
に、その最適成形条件データ６３Ａを計算したときの解
析結果の成形品有限要素モデルデータ７０Ｂを用いて、
製品形状や金型構造、成形プロセスに依存する成形品の
収縮と、この収縮を原因とする反り変形量予測値をＣＡ
Ｅシステム１４により計算する（ステップＳ５）。

【００２７】次に、このようにして計算した変形量（外
形形状の変形量）が、予め設定した所望の変形量以内の
値になっているかどうかの評価を行う（ステップＳ
６）。この評価は、図３に模式的に示すように、所望の
樹脂成形品６０Ａに対して、ＣＡＥシステム１４により
計算した（シミュレーションした）樹脂成形品６０Ｂ
（図３中、２点鎖線で示す形状）の変形量、すなわち寸
法差が許容範囲内であるかどうかを、ＣＡＥシステム１
４または原因解析システム１６で判定することにより行
う。この実施の形態では、原因解析システム１６で判定
を行っている。

【００２８】ステップＳ６におけるこの評価結果が否定
的であった場合には、ステップＳ１にもどり、ＣＡＤシ
ステム１２において製品形状を設計変更して、ステップ
Ｓ６の判定が肯定的となるまで、ステップＳ２〜Ｓ６の
処理を繰り返す。

【００２９】ステップＳ６の判定が肯定的となった場
合、すなわち、変形量予測値が所望量以内の値となった
場合には、前記ステップＳ３の工程で作成した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７
０Ｂを構成する各有限要素の各ノード位置（ノード点）
でのデフォームの度合い（程度）を成形不良予測プログ
ラムに基づいて予測する（ステップＳ７）。この成形不
良予測プログラムは、この実施の形態では原因解析シス
テム１６に予めインストールされ、この原因解析システ
ム１６により実行される。

【００３０】図４は、この成形不良予測プログラムによ
りデフォームの度合い（表面粗さの度合い、表面凹凸の
度合い）を予測するステップＳ７のサブルーチン処理の
詳細なフローチャートを示している。

【００３１】ここでは、まず、ステップＳ３の工程で作
成した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７０ＢをＣＡＥシステム１４から読み込む
（ステップＳ７ａ）。

【００３２】次に、読み込んだ成形品有限要素モデルデ
ータ７０Ｂを構成する各有限要素を構成するノード毎の
肉厚値ｔを計算する（ステップＳ７ｂ）。

【００３３】この場合、各有限要素（符号をＥｉとす
る。）は、各有限要素Ｅｉ毎に肉厚値ｔｉを属性値とし
て有しているが、ノード毎には有していない。そこで、
例えば、図５に模式的に示すように、有限要素Ｅｉのう
ち、Ｅｉ＝Ｅ１のノードをノード９０と定義した場合に
は、そのノード９０の肉厚値ｔｉ＝ｔ１は、このノード
９０を共有する周囲の有限要素Ｅｊ（ｊ＝１、２、…、
Ｎ、図５例では、ｊ＝１、２、…、６）が属性値として
有している各肉厚値ｔｊの相加平均値として求められる
｛（１）式参照｝。

【００３４】 ｔｉ＝（１／Ｎ）Σｔｊ …（１） 図５例の場合には、ノード９０の肉厚値ｔ１は、ｔ１＝
（１／６）（ｔ１＋ｔ２＋…＋ｔ６）｛左辺のｔ１はノ
ード９０の肉厚値であり、一方、右辺のｔ１は有限要素
Ｅ１の肉厚値である｝として求めることができる。な
お、図５例の有限要素Ｅｉは、面が三角形となる有限要
素を示しているが、これに限らず、直交差分有限要素で
も同様に適用することができる。

【００３５】次に、前記ステップＳ６の判定が成立した
ときの、ステップＳ４のＣＡＥ解析結果のデータの中、
各有限要素Ｅｉに対する所定の成形条件を読み込む（ス
テップＳ７ｃ）。この実施の形態において、所定の成形
条件は、圧力プロファイルと樹脂温度プロファイルであ
る。

【００３６】図６は、ある有限要素Ｅｉに対する圧力Ｐ
ｐのプロファイルを示しており、図７は、そのある有限
要素Ｅｉに対する温度Ｔｐのプロファイルを示してい
る。図６において、横軸は時間Ｔ（秒）であり、縦軸は
圧力Ｐｐ（ｋｇｆ／ｃｍ² ）である。また、図７におい
て、横軸は時間Ｔ（秒）であり、縦軸は温度Ｔｐ（℃）
である。図６、図７中、時間ＴがＴ＝０の時点は、図１
中、ノズル圧センサ３３の取付位置に溶融樹脂が供給さ
れた瞬間の時点を示している。また、時間ＴがＴ≒２１
の立ち上がり時点が、ある有限要素Ｅｉに溶融樹脂が到
着した時点を意味している。

【００３７】次いで、有限要素Ｅｉの各ノード毎の不良
予測（用）パラメータを計算する（ステップＳ７ｄ）。
この実施の形態において、不良予測パラメータは、図６
のハッチング部で示す圧力Ｐｐが掛かっている加圧時間
（積分時間）ＰＴとこの加圧時間ＰＴ内の圧力Ｐｐの積
分値ＳＰ（ＳＰ＝∫ＰｐｄＴ）と、図７中のピーク温度
である流入温度ＦＴと、前記の肉厚値ｔｉである。な
お、流入温度ＦＴとは、上述したように、溶融している
熱可塑性樹脂が、その有限要素Ｅｉにかかるノード位置
に到達した時（Ｔ≒２１）の温度Ｔｐ（図７の温度プロ
ファイルの前縁部の温度）である。なお、図７の温度プ
ロファイル中、後縁部は型開き時点を意味している。

【００３８】次に、予め取得している成形不良データベ
ースから不良予測式を計算する（ステップＳ７ｅ）。不
良予測式は、デフォーム（表面凹凸）の度合いをＲｄと
してこれを目的変数とし、各有限要素Ｅｉを形成する各
ノード位置についての肉厚値ｔｉと圧力積分値ＳＰｉと
流入温度ＦＴｉと加圧時間ＰＴｉとを説明変数とし、定
数項をｅとするとき、次の（２）式の回帰式（不良予測
式）で与えられることが見い出された。

【００３９】 Ｒｄ＝ａ・ｔｉ＋ｂ・ＳＰｉ＋ｃ・ＦＴｉ＋ｄ・ＰＴｉ＋ｅ …（２） ここで、ａ〜ｄは偏回帰係数（重回帰係数）であり、ｅ
は定数項である。

【００４０】（２）式中、デフォームの度合いＲｄは、
図８に示すデフォーム品質判定表および図９に示すデフ
ォーム量の説明図において、ある幅Ｗｄ（ｍｍ）におけ
る凹凸（これを深さと定義する。）Ｄｐ（ｍｍ）が基準
面９１からどの程度の値になっているのかを意味する。
例えば、図８において、幅ＷｄがＷｄ＝１００であっ
て、深さＤｐがＤｐ＝０．０５であるとき、デフォーム
の度合いＲｄは、Ｒｄ＝１と定義している。また、例え
ば、幅ＷｄがＷｄ＝２０であって、深さＤｐがＤｐ＝
０．０２であるとき、デフォームの度合いＲｄは、Ｒｄ
＝１と定義している。このデフォームの度合いＲｄの値
が１以下の値（Ｒｄ＜１）であるときに、デフォーム量
が所望の値以内である合格領域にあると判定し、１を超
える値（Ｒｄ＞１）であるときに、デフォーム量が不合
格領域にあると判定するようにしている。

【００４１】前記成形不良データベースは、基本的に
は、次に説明する手順で予め作成している。すなわち、
ステップＳ６での変形量予測値が所望の値以下となった
場合のステップＳ４で計算してある最適成形条件を射出
成形機１８に設定するとともに、このときにステップＳ
２で得られているゲート、ランナ等の金型用の付帯条件
が付加された成形品モデルデータ７０Ａに基づいて金型
を製作する。製作した金型を射出成形機１８に装着し、
実際に前記最適成形条件６３Ａで試し打ちを行い、この
試し打ち結果の樹脂成形品６０を製作する。この樹脂成
形品６０のデフォームの度合いＲｄを表面粗さ計６１で
測定する。測定したデフォームの度合いＲｄと、このデ
フォームの度合いＲｄを測定した位置に対応する前記有
限要素Ｅｉのノード位置についての肉厚値ｔｉ（上記計
算値）と、圧力積分値ＳＰｉ（上記計算値）と、流入温
度ＦＴｉ（上記計算値）と、加圧時間ＰＴｉ（上記計算
値）の対応表を成形不良データベースとして作成する。

【００４２】この成形不良データベースは、（２）式の
回帰式の有意性が所望の値以内となるまで、前記最適成
形条件６３Ａを種々変更して試し打ちを行い前記対応表
を構成するデータ（デフォームの度合いＲｄ、肉厚値ｔ
ｉ、圧力積分値ＳＰｉ、流入温度ＦＴｉ、加圧時間ＰＴ
ｉの組み合わせデータ）の量を増加させる。なお、この
成形不良データベースは、後に説明するように必要な場
合に更新される。

【００４３】そして、前記成形不良データベースの組み
合わせデータ中、デフォームの度合いＲｄを目的変数と
し、そのときの肉厚値ｔｉおよび成形条件である圧力積
分値ＳＰｉと流入温度ＦＴｉと加圧時間ＰＴｉとを説明
変数として重回帰分析を行うことで、（２）式の係数ａ
〜ｅが決定された回帰式（不良予測式）が得られる。得
られた回帰式の重回帰係数は値１にきわめて近い値とな
り、回帰式のフィットがよいことが確認されている。

【００４４】そこで、ステップＳ７ｂ、Ｓ７ｄで計算し
ているＣＡＥ解析結果の各ノード毎のパラメータｔｉ、
ＳＰｉ、ＦＴｉ、ＰＴｉを重回帰係数が求められた
（２）式の不良予測式に代入して不良の発生を予測する
（ステップＳ７ｆ）。デフォームの度合いＲｄの値が値
１より小さければ小さいほど不良発生の確率は小さくな
る。

【００４５】次いで、ステップＳ７ｆで計算したノード
毎のデフォームの度合いＲｄについて、画面表示用プロ
グラムのための中間ファイルを作成し、この中間ファイ
ルを下にＣＲＴディスプレイ５２上に不良の発生予測結
果を表示する（ステップＳ７ｇ）。このＣＲＴディスプ
レイ５２上の表示は、図１０に示すように、付帯条件付
成形品モデルデータ７０Ａに基づいて描かれる製品形状
である樹脂成形品モデル６０Ｍ上に、デフォームの度合
いＲｄの値に応じて色を変えて、例えば、デフォームの
度合いＲｄが値１を超えた部分は赤色（Ｒ）、デフォー
ムの度合いＲｄの値が１〜０．９の部分は黄色（Ｙ）、
デフォームの度合いＲｄの値が０．９以下の部分は緑色
（Ｇ）で表示する。これにより、例えば、赤色（Ｒ）部
分を不良部位と決めることで、視覚的にも不良の発生部
位を容易に予測することができる。

【００４６】次いで、再びメインルーチンに戻り、成形
不良予測値、この場合、デフォームの度合いＲｄの値を
評価する（ステップＳ８）。具体的には、ＣＡＥ解析用
の成形品有限要素モデルデータ７０Ｂを構成する各有限
要素Ｅｉの各ノード位置での上記（２）式で計算される
デフォームの度合いの値Ｒｄが、所望の値１以下の値で
あるかどうかを判断し、もし、デフォームの度合いＲｄ
の値が値１を超える有限要素Ｅｉが存在する場合には、
再び、上記のステップＳ２に戻り、付帯条件であるゲー
トランナ等の方案を変更する。この場合、図１０に模式
的に示すランナ６９の位置を、例えば、矢印方向（不良
発生部位の方向）に所定量移動した後、ステップＳ８の
判定が成立するまで、ステップＳ３〜Ｓ８のＣＡＥ解析
等の処理を繰り返す。

【００４７】デフォームの度合いＲｄの値が所望の値１
以下となった場合には、最後にステップＳ２で作成した
ゲート、ランナ等の付帯条件データが付加された成形品
モデルデータ７０Ａに基づいて金型を設計し（ステップ
Ｓ９）、実際に金型２１（図１参照）を製作（作成・制
作）する（ステップＳ１０）。

【００４８】次いで、ステップＳ１０で作成した金型２
１を射出成形機１８に装着し、一方、前記ステップＳ４
で最終的に得られた射出時間、射出圧力、保圧、樹脂温
度等についてのプロファイル（例えば、圧力プロファイ
ル、樹脂温度プロファイル等）を、成形機制御パラメー
タ変換プログラム８２を通じて、射出成形機１８用の設
定データとしての成形条件データ６３に変形したデータ
を成形機制御盤６４に設定して、試し打ち（成形トラ
イ）を行う（ステップＳ１１）。

【００４９】この試し打ちの結果品である樹脂成形品６
０（図１参照）を表面粗さ計６１および３次元形状測定
機６２により各々表面粗さと変形量を測定し、それらの
値が所望の値（設計値）以内の値であるかどうかを念の
ために確認する（ステップＳ１２）。

【００５０】万一不良が発生していた場合には、この成
形不良データを先に蓄積してある成形不良データに加え
（ステップＳ１３）、ハードディスク等の記憶手段８３
に格納する。そして、この新たな成形不良データをも使
用して、重回帰分析を行うことにより、より一層（２）
式で示した回帰式の精度を上げるようにする。

【００５１】ステップＳ１２の判定において、成形不良
が発生していなかった場合には、成形トライを行った、
金型２１および最適成形条件データ６３Ａにより、製品
打ちを行う。

【００５２】このように、上述の実施の形態によれば、
ＣＡＤシステム１２により成形品モデルデータ７０を設
計し、これにゲートランナ等の付帯条件をつけた後、Ｃ
ＡＥシステム１４によりＣＡＥ解析用の有限要素Ｅｉか
らなる成形品有限要素モデルデータ７０Ｂを作成し、こ
の成形品有限要素モデルデータ７０ＢをＣＡＥ解析して
最適成形条件６３Ａを導出する。そして、この最適成形
条件６３Ａを導出したときのＣＡＥ解析結果による成形
品外形形状の変形量を計算し、この予測変形量が所望量
以内の値となるまで、ＣＡＤシステム１２により成形品
モデルデータ７０の設計から前記ＣＡＥ解析までの過程
を繰り返す。次いで、前記最適成形条件６３Ａを検証す
るために、この最適成形条件６３Ａをパラメータとする
上記（２）式の不良予測式により前記ＣＡＥ解析用の成
形品有限要素モデルデータ７０Ｂを構成する各有限要素
の各ノード位置でのデフォームの度合いＲｄの値を計算
する。

【００５３】このデフォームの度合いＲｄの値が所望の
値より大きかった場合には、製品形状としては所望のも
のとなっているが、成形条件が最適成形条件になってい
なかったものとして、デフォームの度合いＲｄの値が所
望の値以内となるまで、金型におけるゲートランナ等の
付帯条件を変更して、ＣＡＥ解析を行い、この新たな成
形品有限要素モデルデータ７０Ｂに対する最適成形条件
６３Ａを導出する。

【００５４】デフォームの度合いＲｄの値が所望の値以
内の値となったときに導出した成形条件を最適成形条件
データ６３Ａとするとともに、金型２１の設計製作を行
う。

【００５５】したがって、上述の実施の形態によれば、
予め１回だけ回帰式を作成しておくことにより、新たな
樹脂成形品を設計製作しようとする際に、金型２１の設
計製作の前段階で、樹脂成形品６０の外形形状（変形
量）およびデフォーム量が共に所望の値となる最適成形
条件データ６３ＡをＣＡＥ解析シミュレーションにより
導出することができるという効果が達成される。

【００５６】なお、この発明は上述の実施の形態に限ら
ず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採
り得ることはもちろんである。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、成形品有限要素モデルデータから計算される各ノー
ド位置についての肉厚値と、ＣＡＥ解析結果の成形条件
から導かれる所定の物理量を、予め成形不良データベー
スに基づいて作成した不良予測式に代入して、不良の発
生を予測するようにしている。このため、金型を製作す
る前工程で、製品として得られる樹脂成形品の品質、具
体的には、デフォーム量を予測することができるという
効果が達成される。

【００５８】換言すれば、ＣＡＥ解析シミュレーション
の段階で製品としての樹脂成形品のデフォーム量を予測
することが可能となるので、このＣＡＥ解析シミュレー
ションの段階で、十分な品質を確保することが可能にな
るという効果が達成される。

【００５９】なお、不良予測式は、前記成形不良データ
ベース中、デフォームの度合いを目的変数にするととも
に、前記各ノード位置における前記肉厚値と、前記圧力
積分値と、前記加圧時間と、前記流入温度値を説明変数
として重回帰分析を行って、回帰係数と定数項を求めた
回帰式とする。このようにして求めた回帰式の重回帰係
数の値は、値１にきわめて近い値にすることができるこ
とを確認しており、フィットのよい回帰式である不良予
測式が得られる。

【００６０】また、回帰式は、前記ＣＡＥ解析を行う際
の入力データである樹脂材料データと射出成形機の仕様
に応じて作成することにより、これら樹脂材料データお
よび前記射出成形機に対応して正確に品質を予測するこ
とができる。

【００６１】さらに、回帰式により予測した不良発生結
果を、成形品有限要素モデルデータに応じて描かれる樹
脂成形品形状上に表示することにより、不良発生の可能
性を目視により迅速かつ正確に発見することができると
いう効果も達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態が適用された射出成形
システムの構成を示すブロック図的線図である。

【図２】図１例の動作説明に供されるメインルーチンの
フローチャートである。

【図３】ＣＡＥ解析結果の予測変形量の説明に供される
斜視図である。

【図４】図２のフローチャート中、成形不良予測プログ
ラムによる処理の説明に供されるサブルーチンのフロー
チャートである。

【図５】有限要素のノード位置に対する肉厚値の算出の
説明に供される線図である。

【図６】あるノード位置に対する成形圧力プロファイル
を示す特性図である。

【図７】あるノード位置に対する成形温度プロファイル
を示す特性図である。

【図８】デフォーム品質判定表を示す線図である。

【図９】デフォームの度合いの説明に供される線図であ
る。

【図１０】デフォームの度合いを樹脂成形品上に表示し
た斜視図である。

【符号の説明】

１０…射出成形システム １２…ＣＡＤシステ
ム １４…ＣＡＥシステム １６…原因解析シス
テム １８…射出成形機 ２０…キャビティ ２１…金型 ６０…樹脂成形品 ６１…表面粗さ計 ６２…３次元形状測
定機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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読み込むとともに、この成形品有
   限要素モデルデータに基づいて実行されたＣＡＥ解析結
   果を読み込み、 前記成形品有限要素モデルデータから各有限要素の各ノ
   ード位置の肉厚値を計算するとともに、前記ＣＡＥ解析
   結果から前記各ノード位置についての圧力値と温度につ
   いての所定の物理量を計算し、 前記各ノード位置についての前記肉厚値と前記所定の物
   理量を、予め成形不良データベースに基づいて作成した
   不良予測式に代入して、不良の発生を予測することを特
   徴とする樹脂成形品の品質予測方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の方法において、 前記各ノード位置についての圧力値と温度についての所
   定の物理量は、圧力積分値と、加圧時間と、流入温度値
   とし、 前記成形不良データベースは、ゲート、ランナ等の金型
   用の付帯条件が付加された成形品モデルデータに基づい
   て製作した金型を射出成形機に装着して試し打ちを行
   い、この試し打ち結果の樹脂成形品のデフォームの度合
   いの実測値と、前記ノード位置における肉厚値と、およ
   び前記試し打ちを行ったときの成形条件から導かれる前
   記所定の物理量との対応表であり、 前記不良予測式は、前記対応表中、デフォームの度合い
   を目的変数にするとともに、前記各ノード位置における
   前記肉厚値と、前記圧力積分値と、前記加圧時間と、前
   記流入温度値を説明変数として重回帰分析を行って、回
   帰係数と定数項を求めた回帰式とすることを特徴とする
   樹脂成形品の品質予測方法。
3. 【請求項３】請求項２記載の方法において、 前記回帰式は、前記ＣＡＥ解析を行う際の入力データで
   ある樹脂材料データおよび前記射出成形機の仕様に応じ
   て作成することを特徴とする樹脂成形品の品質予測方
   法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法
   において、予測した不良発生結果を、前記成形品有限要
   素モデルデータに応じて描かれる樹脂成形品形状上に表
   示することを特徴とする樹脂成形品の品質予測方法。