JPH11195054A

JPH11195054A - 物品形状の変形度の表示方法、表示装置、成形品の製造方法、記憶媒体

Info

Publication number: JPH11195054A
Application number: JP80298A
Authority: JP
Inventors: Takamitsu Yamada; 高光山田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-01-06
Filing date: 1998-01-06
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】入手による作業を極力なくし、任意の物品形状
において、表面の変形度を簡易かつ精度良く表示する方
法を提供すること。【構成】本発明では、物品の変形前の形状の少なくとも
表面部分を微小な要素に分割した変形前計算モデルを作
成し、前記物品の変形を数値シミュレーションにより算
出して、変形後の計算モデルを作成し、変形前後の計算
モデルにおいて隣接パッチ間角度の差分値を算出し、そ
の差分値に基づいて該物品の変形度を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物品形状の変形度
の表示方法、表示装置、成形品の製造方法および記憶媒
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチック射出成形品が自動車
部品・家電製品等で多用され、また、高品質が要求され
ている状況において成形品の寸法精度や外観良否の評価
技術は非常に重要な問題である。たとえば、図１３に示
す射出成形品において、成形条件によってはリブ付け根
部１面にヒケ２と呼ばれるくぼみ現象が発生する。その
原因としては、冷却速度の不均一によるところが大き
い。リブ付け根部のような厚肉部内部では、冷却が表面
部３に比べて遅いため、表面部３が固化しても、まだ温
度が高い状態であることが多い。そのため、中心部付近
が冷却して固化するときに、熱収縮によって表面部３を
引っ張るため、ヒケが発生するとされている。そのくぼ
み量のオーダーは一般的に数μmから数十μmと非常に小
さなものである（以下本発明において、物品に発生した
くぼみ部およびくぼみ量を凹部および凹値、反対に物品
に発生したふくらみ部およびふくらみ量は凸部および凸
値と呼ぶ。）が、射出成形品は外装部品として用いられ
る場合が多く、たとえ寸法の狂いのものが小さいとして
も、その小さな凹部が製品表面の光沢性を損なわせるた
め、製品としての価値を低下させる場合が多い。その改
善策として、設計者はできるだけ、凹部が発生しないよ
うな形状の設計を行い、また成形現場では成形条件の変
更によって、凹値低減を試みている。

【０００３】また、発生した凹値を高精度に測定するこ
とは不良現象を評価する上で重要な技術であり、特開平
５−４５１５３号公報で樹脂成形品の凹値測定方法が提
案されている。この方法では、樹脂成形品の被測定面が
測定手段に対し、被直交状態に傾いて対向した場合にお
いても、簡単な構成により凹値を正確に測定できる。し
かし、複雑な自由曲面上に発生した凹値を測定する場合
にはこの測定方法では容易ではない。また、コネクタ等
の小型電子部品のように、成形品にリブが非常に多く使
用されている成形品においては、凹部も随所に発生する
ため、一つの成形品の凹値を測定するために、測定手段
に対して何度も位置替えをする必要があるため、多大に
労力を要する。

【０００４】また、一方、近年においてプラスチック射
出成形品等の製品開発において高品質化、効率化、低コ
スト化の目的のため、射出成形CAE（Computer Aided En
gineering)が積極的に利用されている。その中でも、特
に三次元の解析を可能としたものとして、特開平８−９
９３４１号公報に記載の方法がある。

【０００５】この方法の特徴は、これまで三次元形状で
ある成形品を２次元の板要素で作る近似モデルで解析す
るのではなく、少なくとも一部について三次元の固体要
素で計算モデルを作成することにある。従来の射出成形
CAEでは板要素にしか対応していないため、図１３のよ
うな成形品を板要素でモデル化する場合、図１４のよう
な板要素６を組み合わせた形状の2次元モデルにならざ
るをえなかった。そのため、このモデルではリブ付け根
部の状態を正確に再現できないため、厚肉部の影響によ
って発生する凹部を定量的にシミュレーションすること
が出来なかった。しかし、上記公報の発明では、図１５
の3次元要素７でモデル１６のようにモデル化するため
に厚肉部での形状誤差が低減できるため、厚肉部を有す
る成形品に対しても高精度にシミュレーションができる
ようになった。

【０００６】以下に、上記公報の発明によって3次元モ
デルを用いて、射出成形シミュレーションから凹部およ
び凹値を解析するまでの手順について簡単に説明する。
まず、入力条件として、成形品形状の計算モデルと、射
出成形条件（例えば、成形型温度、射出樹脂温度、射出
時間、保圧圧力、保圧時間、冷却時間等）、樹脂特性値
（例えば、粘度、P-V-T特性、比熱、熱伝導率、ヤング
率等）が必要となる。計算モデルは図１６に示すような
１次元要素である棒要素４、２次元要素であれば３角
形要素５、４角形要素６、３次元要素であれば六面体
７や四面体８などの三次元的な微小要素に分割されたモ
デルである。また、要素の頂点は節点９と呼ばれ、各頂
点はX,Y,Zの座標値を有している。

【０００７】そして、射出成形過程の各工程（射出、保
圧、冷却、離型）をコンピュータ上で再現していく。射
出工程とは、溶融樹脂を金型内に射出する工程、保圧工
程とは、金型内で冷却され収縮し始めている成形品に対
して、収縮分を補填する工程、離型工程とは、冷却工程
が完了後、成形品が型から離され、成形品全体が室温に
まで下がるまでの工程である。離型工程の結果出力とし
ては、熱変形による各節点のX,Y,Z方向への移動量（以
下では、この移動量を変位量と呼ぶ。）が得られ、この
移動量を変形前計算モデルに付加して変形後計算モデル
が得られる。そのため、この変形後計算モデルには、熱
収縮以外に他の成形不良現象も再現されている。例え
ば、成形不良現象として代表的な、そり変形および凹部
等である。しかし、熱収縮のオーダーはたとえば数mm、
そり変形のオーダーは0.1mm〜数mm、凹部のオーダーは
数μm〜数十μmのため、変形後計算モデルをグラフィッ
クス表示しても最もオーダー的に小さい凹部のみを分離
して表示することはできないので、凹部発生位置を特定
するのは非常に困難である。通常、射出成形条件によっ
て凹部発生位置は変わってしまうため、凹部発生位置を
シミュレーションの事前に予測することは困難であり、
そのため、変形後計算モデルの随所に発生した凹部発生
位置をユーザーが一つずつ特定するには非常に労力を有
する作業になる。また、別の問題点として、凹部の発生
場所が特定されたとしても、各節点の変位量から凹値を
算出する作業が必要となるが、通常は難しい作業であ
る。その理由として、凹値を評価するには成形品の各面
に対して垂直方向のくぼみ量を求める必要があるが、面
がX,Y,Z軸に対して平行あるいは垂直であれば節点の移
動量から算出する方法は容易であるが、図１７にしめす
ように面が斜面１０や、自由曲面１１の場合は面に垂直
方向のX,Y,Z成分を抽出する必要があるため、非常に難
しい作業となる。

【０００８】従来の技術として、変形後計算モデルから
凹値を評価する方法としては、特開平９−５０６８号公
報で提案されている方法がある。この方法によれば、変
形後計算モデルから凹部が発生している面を構成してい
る複数の節点を取り出し、これより最小二乗法にて回帰
面を作成して回帰面からの変位量を求めるものである。
しかし、この方法では、変形前計算モデルの各面ごと
にその面を構成している節点を取り出す必要があるが、
凹部が発生しているかどうかの判断が自動的には出来な
いので、どの面の節点を抽出するかをユーザーが指定す
るかあるいは全ての面を自動的に行わせる必要がある。
また、最小二乗法で、回帰モデルを作る場合は、ある目
的関数を必要とする。例えば、変形前モデルのある面が
平面であった場合は、その面の目的関数も平面となり、
また別の位置の面形状が複雑な自由曲面であった場合、
その面の目的関数はその複雑な自由曲面の式でなければ
ならないため、回帰面を算出するためのアルゴリズムが
非常に複雑になる。このように、各面によって異なる目
的関数を用いて一面ごとに評価するため、計算方法は複
雑、かつ計算時間を非常に要し、結果を同時に表示する
ことが困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような従来の問題点を鑑みてなされたものであって、入
手による作業を極力なくし、任意の物品形状において、
表面の変形度を簡易かつ精度良く表示する方法を提供す
ることにある。

【００１０】また、本発明の別の目的は、形状測定器を
有効に利用して物品の変形度を表示する方法および表示
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、物品の
変形前の形状の少なくとも表面部分を微小な要素に分割
し変形前計算モデルを作成する工程と、該変形前計算モ
デルの各部の隣接パッチ間角度を算出する工程と、数値
シミュレーションにより算出して変形後計算モデルを求
める工程と、該変形後計算モデルの各部の隣接パッチ間
角度を算出する工程と、該変形前計算モデルと該変形後
計算モデルの各部の隣接パッチ間角度差分値を算出する
工程とその差分値に基づいて前記物品の変形度を表示す
る工程を有することを特徴とする物品の変形度の表示方
法が提供される。

【００１２】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記変形前計算モデルとは、コンピュータ端末からの形状
定義ソフトウェアを利用して物品形状を作成したデー
タ、CADで形状定義されたデータおよび形状測定器から
測定された物品形状の点群に基づいて作成したデータの
いずれかでることを特徴とする物品の変形度の表示方法
が提供される。また、本発明の好ましい態様によれば、
前記変形前計算モデルは、前記形状測定器から測定され
た物品形状の点群に基づいて作成されたものであって、
前記形状測定器は、三次元測定器、真直度測定器、真円
度測定器、平面度測定器、円筒度測定器、表面あらさ測
定器、輪郭形状測定器、スキャナおよびＣＴスキャンの
いずれかであることを特徴とする物品の変形度の表示方
法が提供される。

【００１３】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記数値シミュレーションは、有限要素法、差分法、境界
要素法、有限体積法のいずれかによりなされることを特
徴とする物品の変形度の表示方法が提供される。

【００１４】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記隣接パッチ間角度は、近傍する２つの表面パッチにお
ける法線ベクトルがなす角度であることを特徴とする物
品の変形度の表示方法が提供される。

【００１５】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記表示は、指定領域を色塗り、陰影付け、面塗り、等高
線、等値面、グラフおよび鳥瞰図のいずれか１つ以上で
あることを特徴とする物品の変形度の表示方法が提供さ
れる。

【００１６】また、本発明の好ましい態様によれば、物
品の変形度を表示する工程において、最も大きい変形度
の位置を矢印で示す表示方法が提供される。

【００１７】また、本発明の好ましい態様によれば、成
形品の形状の少なくとも表面部分を微小な要素に分割し
変形前計算モデルを求める工程と、該変形前計算モデル
の各部の隣接パッチ間角度を算出する工程と、成形シミ
ュレーションにより変形後計算モデルを算出する工程
と、該変形後計算モデルの各部の隣接パッチ間角度を算
出する工程と、該変形前計算モデルと該変形後計算モデ
ルの各部の隣接パッチ間角度差分値を算出する工程と、
隣接パッチ間角度差分値に基づいて成形品の変形度を表
示する工程を有することを特徴とする成形品の変形度の
表示方法が提供される。

【００１８】また、本発明の好ましい態様によれば、物
品の変形前の形状の少なくとも表面部分を微小な要素に
分割し変形前計算モデルを作成する手段と、該変形前計
算モデルの各部の隣接パッチ間角度を算出する手段と、
数値シミュレーションにより算出して変形後計算モデル
を求める手段と、該変形後計算モデルの各部の隣接パッ
チ間角度を算出する手段と、該変形前計算モデルと前記
変形後計算モデルの各部の隣接パッチ間角度の差分値を
算出する手段と、その差分値に基づいて前記物品の変形
度を表示する手段を有することを特徴とする物品の変形
度の表示装置が提供される。

【００１９】また、本発明の好ましい態様によれば、成
形品の成形条件を定め、該成形品の少なくとも表面部分
を多数の微小要素に分割した変形前計算モデルを作成
し、成形シミュレーションに基づいて変形後計算モデル
を作成し、隣接パッチ間角度差を求め、得られた隣接パ
ッチ間角度差から該成形品の変形度の分布を求め、得ら
れた該変形度の分布に基づいて、成形条件を最終決定し
該最終決定された該成形条件に基づいて成形品を製造す
ることを特徴とする成形品の製造方法が提供される。

【００２０】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記に記載された物品の変形度の表示方法の各手順をコン
ピュータを用いて実施できるようにコンピュータを動作
させるソフトウェアを記憶した記憶媒体が提供される。

【００２１】ここで、形状定義ソフトウェアの例とし
て、SDRC社製のI-DEAS Master Seriesがある（以下で
は、I-DEASと呼ぶ）。CADの例としては、PTC社製のPro-
Eがある。

【００２２】ここで、変形度とは、隣接パッチ間の角度
の差分値そのものあるいはその差分値に基づいて算出さ
れたものであり、例えば曲率変化、凹値、凸値、表面あ
らさ、あるいは、仮想面を定めて求められる真直度・平
面度・真円度・円筒度などが考えられる。

【００２３】ここで、形状生成ソフトウェアは、点群か
ら面情報を計算し物品形状を生成することを特徴とする
もので、例えばラップ（アイティーティー社製、以下ラ
ップと呼ぶ）がある。ラップは、ランダムな点群から正
確な面情報を計算し立体形状を自動生成するソフトウェ
アであり、入力データとする点群は、３次元測定器、レ
ーザー、CCDなどを用いた３次元スキャナ、Ｘ線CT、レ
ーダ、CADデータのごとく、3次元のデータ構造を持って
いるものであれば良い。

【００２４】ここで、形状測定器の例として、例えば三
鷹光器製の非接触式三次元測定装置NH-3がある。この装
置は、レーザーサーボ式オートフォーカス顕微鏡と高精
度自動XYステージにより、あらゆるワーク形状をサブミ
クロンの精度で測定できる。測定機能として、(1)断面
形状／三次元形状測定(2)表面粗さ測定(3)三次元自動寸
法測定等がある。

【００２５】ここで、成形品とはプラスチック・ガラス
等の非鉄金属や金属からなり、初期の形状から何らかの
工程を経て、所望の形状を得たものを指し、例えばプラ
スチックであれば、射出成形、押出成形、ブロー成形等
により製造されるものなどである。ガラスでは、例えば
プレス成形品があり、金属では鋳造品などが該当する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による物品の変形
度の表示方法および表示装置の一例である、射出成形品
の変形度の表示方法、表示装置の好ましい態様の例を図
面を参照しながら詳細に説明する。また、射出成形品の
製造方法の好ましい態様の例を合わせて説明する。

【００２７】図１は、本発明の射出成形品の変形度の表
示装置のハードウェア構成例を示す図である。コンピュ
ータ１０１に入力装置１０３、表示装置１０４および補
助記憶装置１０２、CAD装置１０５、形状測定器１０６
が接続されている。入力装置１０３により、例えば解析
する射出成形品の射出成形条件と３次元的な形状の入力
が受け付けられ、こうしたデータは補助記憶装置１０２
に格納される。

【００２８】次に、オペレータの指示により形状の少な
くとも表面部分を微小な要素に分割して変形前計算モデ
ルを作成し、補助記憶装置に格納する。次に、オペレー
タの指示により、コンピュータ１０１がその変形前計算
モデルを内部のＲＡＭ（ランダムアクセス可能な揮発性
メモリ）に読み込み、変形前計算モデルにおける隣接パ
ッチ間角度を算出し、補助記憶装置に格納する。次に、
オペレータの指示により、コンピュータ１０１が変形前
計算モデルと射出成形条件を内部のＲＡＭに読み込み、
解析を行い、変形後計算モデルを算出し、その変形後計
算モデルは補助記憶装置１０２に格納される。次に、コ
ンピュータ１０１が補助記憶装置から変形後計算モデル
を読み込み、その変形後計算モデルにおいて隣接パッチ
間角度を算出し、その結果を補助記憶装置１０２に格納
する。次に、コンピュータ１０１が変形前計算モデルに
おける隣接パッチ間角度と変形後計算モデルにおける隣
接パッチ間角度を補助記憶装置から内部のＲＡＭに読み
込み、隣接パッチ間角度差分値を算出する。隣接パッチ
間角度差分値は表示装置１０４により、表示される。必
要に応じて、オペレータが射出成形条件を変更し再び解
析を行うことができる。また、隣接パッチ間角度差分
値の出力は別途用意したプリンタ装置に対して行っても
良く、補助記憶装置１０２に格納しても良い。

【００２９】図２は、本発明の射出成形シミュレーショ
ンによる凹部の表示方法および凹部表示装置と、それに
基づいて決定した射出成形条件による射出成形品の製造
方法における手順の例を示したフローチャートである。

【００３０】射出成形過程の解析では、はじめに、射出
成形品の射出成形条件（たとえば射出成形品の形状、成
形型形状、材料射出速度、材料温度、成形型温度、ある
いは射出成形材料、保圧圧力、冷却時間など）を入力す
る（ステップ１００１）。次に、入力装置１０３により
３次元的な形状を作成し、少なくとも表面部分を微小な
要素に分割し、変形前計算モデルを作成する（ステップ
１００２）。次に、変形前計算モデルの隣接パッチ間角
度θを求める（ステップ１００３）。

【００３１】次に、射出成形シミュレーションを行い、
変形後計算モデルを作成する（ステップ１００４）。次
に、変形後計算モデルにおいて隣接パッチ間角度θ’を
求める（ステップ１００５）。次に、変形前計算モデル
と変形後計算モデルとにおいて算出された各部の隣接パ
ッチ間角度の差分値Δθ＝θ’−θを求める（ステップ
１００６）。次に、Δθまたは他の変形度を算出して表
示する（ステップ１００７）。次に、Δθまたは他の変
形度を元に、成形不良現象を評価する。例えば、不均一
な熱収縮によって発生した凹部発生位置を評価したいの
であればΔθがマイナスの領域を表示すればよい。ま
た、凹部発生位置において、Δθと表面パッチ長さから
凹値を算出してもよい。また、Δθと評価領域を定め
て、表面粗さを評価してもよい。また、Δθを曲率に変
換してもよい。また、もしユーザーが要望する変形度の
しきい値があれば、そのしきい値を満足しない箇所を成
形不良発生箇所として知らせる。また、最も大きい変形
度の位置を、わかりやすいように矢印で示しても良い。
（ステップ１００８）もし、Δθや他の変形度から、成形不良現象が発生して
いると判断される場合は、射出成形条件を変更する（ス
テップ１００９）。また、表示結果に満足であれば、そ
の射出成形条件に基づいて射出成形を行い、射出成形品
を製造する。（ステップ１０１０）。

【００３２】ここで、ステップ１００３の詳細な説明を
行う。

【００３３】本発明において、表面パッチとは、計算モ
デルにおける表面に露出した微小要素の要素面のことで
あり、図３のモデルを例に、表面パッチの算出方法から
隣接パッチ間角度を算出するまでの、フローチャートを
図４に示す。

【００３４】まず、計算モデルを作成する（ステップ２
００１）。次に、各要素を構成している要素面（このモ
デルの場合であれば６面）を取り出す。そして、各要素
面を構成している節点の組み合わせを抽出する（ステッ
プ２００２）。

【００３５】次に、重複面を抽出する。重複面とは、例
えば要素番号Ａの３つ目の要素面を構成している節点の
組み合わせと、要素番号Gの５つ目の要素面を構成して
いる節点番号の組み合わせが同じであれば、その要素面
を要素番号AとGが共有していることになるので、表面パ
ッチにはならない。この２つ以上の要素に共有されてい
る面を重複面として、選び出す（ステップ２００３）。

【００３６】次に、全ての要素面から、重複面を差し引
いたものが表面パッチとなる（ステップ２００４）。

【００３７】ここで、図３のモデルでは、形状の全体が
６面体要素で作成されているため、各要素の面の数は６
つある。計算モデルによっては、一つのモデルに４面体
要素、５面体要素、６面体要素等が組み合わされている
場合もあるが、この場合は、各要素の面の数が異なるだ
けで、同じ方法を用いればよい。また、図３のモデルは
６面体要素で作成した計算モデルであるが、計算手法に
よっても要素の形状が異なる。例えば境界要素法であれ
ば、計算領域の表面部分のみを微小要素に分割すればよ
いので、図３のような箱形状の表面部分を板要素でモデ
ル化する。そのとき、一つの板要素が表面パッチとなる
ため、ステップ２００１のみでよい。

【００３８】次に、ステップ１００３の詳細な説明を行
う。図５に法線ベクトルを用いた、隣接パッチ間角度の
算出方法を示した。隣接パッチ間角度を算出方法として
は、法線ベクトルを用いた方法が簡易である。

【００３９】はじめに、各表面パッチの、法線ベクトル
を求める（ステップ３００１）。

【００４０】法線ベクトルを求める方法としては、例え
ば、山口富士夫著「コンピュータディスプレイによる図
形処理工学」（日刊工業新聞社）のP223.に記載されて
いる方法を用いればよい。図３の計算モデルにおいて
は、表面パッチが４角形であるため、表面パッチの４つ
の頂点の座標 (Xi,Yi,Zi)(1≦i≦4)が、表面パッチを
表側から見たときに、反時計回転回りの順序で記述され
ているとき、法線ベクトルＮは、式(1)で与えられる。

【００４１】

【数１】次に、全ての表面パッチに対して、各表面パッチに隣接
している表面パッチを調べる（ステップ３００２）。次
に、各表面パッチと隣接している表面パッチとの法線ベ
クトルがなす角度を求める。

【００４２】しかし、なす角度だけでは、図６に示すよ
うな形状において、表面パッチｆAとｆBの法線ベクトル
がなす角度と、表面パッチｆCとｆDの法線ベクトルがな
す角度は共に90゜であるが、角度だけでは凹凸に関して
の違いがわからない。そのため、なす角度だけでは不十
分であることがわかる。そのため、隣接パッチ間の角度
に凹凸性を考慮するために、例えば山口富士夫著「コン
ピュータディスプレイによる図形処理工学」（日刊工業
新聞社）のP220.に記載されている凸稜線か凹稜線の概
念を使う。この文献で記載されている凸稜線および凹稜
線とは、稜線を介して隣り合っている２つの表面パッチ
は、稜線に垂直な面で稜線を切断するとき、計算モデル
側に現れる角度が180゜より小さい稜線を凸稜線、180゜
より大きい稜線を凹稜線とあるが、本発明では法線ベク
トルがなす角度を基本に考えているため、以下のように
評価する。図７に凸稜線、図８に凹稜線に関して示して
いるが、fAとfBの法線ベクトルをNA,NBとするとき、ど
ちらか一方の面、例えば表面パッチfAに注目し、２つの
法線ベクトルの外積NA×NBと表面パッチfAにおける稜線
のベクトルVA（VAの方向はfAの頂点列に従うものとす
る）との内積Cを考えると、式(2)となる。

【００４３】

【数２】本発明では、このCの値が0以上の場合を凸稜線、0未満
の場合を凹稜線と定義する。そのため、式(1)および(2)
を組み合わせて考えると、Cが0以上で、かつ２つの表面
パッチの法線ベクトルがなす角度が例えば60゜の時は、
隣接パッチ間角度は+60゜とする。同様に、Cがマイナス
でかつなす角度が60゜の時は隣接パッチ間角度は−60゜
とする。

【００４４】次に、ステップ１００４では、変形前計算
モデルの各節点のX,Y,Z座標に、前述の射出成形シミュ
レーション方法により求めた変形後計算モデルの対応す
る各節点の変位量(DX,DY,DZ)を加えあわせて、(X+DX,Y+
DY,Z+DZ)を求める。

【００４５】次に、ステップ１００５では、ステップ１
００４と同様に、変形後計算モデルにおいて、各表面パ
ッチの法線ベクトル、隣接パッチ間角度θ’を求める。

【００４６】次に、ステップ１００６では、対応する表
面パッチにおいてΔθ＝θ’−θを求める。次に、ステ
ップ１００７では、Δθあるいはそれに基づいて得られ
る前述の他の変形度を評価し、その数値を表示する。

【００４７】次に、ステップ１００８では、変形度の数
値により、成形不良とみなされるかどうかを判断する。
次に、ステップ１００９では、成形不良が発生すると予
想されるために、射出成形条件を変更して変形度低減を
行う。この作業を繰り返して、最適な射出成形条件を得
た後、その射出成形条件で射出成形品を製造する。

【００４８】なお、上記の例では３次元的な計算モデル
を使用したが、精度の点で劣るものの2次元的な計算モ
デルを用いてもよい。

【００４９】

【実施例】ここでは図９に示すような３次元射出成形品
への実施例について示す。まず図２のステップ１００１
において射出成形条件（使用材料：ABS樹脂、材料射出
温度：2℃、成形型温度：５０℃、材料射出時間：1se
c、保圧力：５０MPa、保圧時間：２sec、型内冷却時
間：１０sec）を入力した。つづいてステップ１００２
において射出成形品形状をI-DEASで作成し、図１０に示
すように複数の６面体微小要素に分割することによって
変形前計算モデルを構築した。このようなモデルは前述
の形状測定器の出力から得られた点群に基づいても作成
できる。この図からわかるように、この形状は中央部に
突起がある平板モデルであり、突起付け根部表面に発生
するΔθを評価する。次に、ステップ１００３により各
隣接パッチ間の角度θを求める。続いて、ステップ１０
０４において、特開平８−９９３４１号公報に記載の射
出成形シミュレーション方法により変形後計算モデルを
求める。図１１に得られた変形後計算モデルを示す。射
出成形シミュレーションは充填工程から離型工程までを
行ったが、エンジニアリングワークステーションを用い
て約２５分で完了した。図１２にステップ１００６によ
り得られた隣接パッチ間角度差Δθを示す。この図は、
等値線図を鳥瞰図として表示したものであり、得られた
Δθに基づいて凹値あるいは凸値で表示するときには等
高線図で表示するのが好ましい。図面で実例を示すのが
困難なため、本願の図面として添付することは省略する
が、カラー表示のできるグラフィックス端末を利用でき
る場合には、等値線図や等高線図の代わりに等値面ある
いは等高面につき、同一の色を用いて塗りつぶす色塗り
や陰影付け、面塗りを用いるのが好ましい。特に、成形
不良範囲については、赤などの目立つ色を用いて表示す
るよるのがよい。得られたΔθの分布において、製品中
央部に発生するΔθは最大0.3であった。

【００５０】

【発明の効果】本発明による形状の変形度の評価方法に
よれば、任意形状の任意の場所に於いて、局所的に変形
度が表示可能となる。

【００５１】簡易に任意形状の変形度の表示が可能とな
るため、入手手間・測定手間による人力作業を極力なく
し、評価期間を大幅に短縮しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のハードウェア構成例を示
す図である。

【図２】本発明に基づく射出成形品の製造方法の一例に
ついて示す図である。

【図３】表面パッチを示す図である。

【図４】表面パッチの算出方法を示すフローチャートで
ある。

【図５】隣接パッチ間角度の算出方法を示す図である。

【図６】隣接する表面パッチの法線のなす角度と凹凸に
ついて示す図である。

【図７】凸稜線について示す図である。

【図８】凹稜線について示す図である。

【図９】本発明の一実施形態における実施例の射出成形
品の形状を示す図である。

【図１０】図９の射出成形品の変形前計算モデルを示す
図である。

【図１１】図９の射出成形品の変形後計算モデルを示す
図である。（変形量は20倍に拡大）

【図１２】図１０および図１１の変形前後の計算モデル
の隣接パッチ間角度差Δθを示す図である。

【図１３】射出成形品のリブ付け根部表面に発生した凹
部を示す図である。

【図１４】図１３の射出成形品を２次元要素で計算モデ
ル化した図である。

【図１５】図１３の射出成形品を３次元要素で計算モデ
ル化した図である。

【図１６】要素と節点を示す図である。

【図１７】斜面や自由曲面に発生した凹部を示す図であ
る。

【符号の説明】

１：リブ付け根部２：ヒケ３：成形品表面４：棒要素５：３角形要素６：４角形要素７：６面体要素８：４面体要素９：節点１０：斜面１１：自由曲面 θ：変形前計算モデルにおける隣接パッチ間角度 θ’：変形後計算モデルにおける隣接パッチ間角度 Δθ：変形前後の隣接パッチ間角度の差分値 NA,NB,NC,ND：表面パッチの法線ベクトル fA,fB,fC,fD：表面パッチ１０１：コンピュータ１０２：補助記憶装置１０３：入力装置１０４：表示装置１０５：CAD装置１０６：形状測定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物品の変形前の形状の少なくとも表面部分
を微小な要素に分割し変形前計算モデルを作成する工程
と、該変形前計算モデルの各部の隣接パッチ間角度を算
出する工程と、前記物品の変形を数値シミュレーション
により算出して変形後計算モデルを求める工程と、該変
形後計算モデルの各部の隣接パッチ間角度を算出する工
程と、該変形前計算モデルと該変形後計算モデルの各部
の隣接パッチ間角度の差分値を算出する工程と、その差
分値に基づいて前記物品の変形度を表示する工程とを有
することを特徴とする物品の変形度の表示方法。
【請求項２】前記変形前計算モデルは、コンピュータ端
末からの形状定義ソフトウェアを利用して物品形状を作
成したデータ、CADで形状定義されたデータおよび形状
測定器から測定された物品形状の点群に基づいて作成し
たデータのいずれかに基づいて求められたものであるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の表示方法。
【請求項３】前記変形前計算モデルは、前記形状測定器
から測定された物品形状の点群に基づいて作成されたも
のであって、前記形状測定器は、三次元測定器、真直度
測定器、真円度測定器、平面度測定器、円筒測定器、表
面あらさ測定器、輪郭形状測定器、スキャナおよびＣＴ
スキャンのいずれかであることを特徴とする物品の変形
度の表示方法。
【請求項４】前記数値シミュレーションは、有限要素
法、差分法、境界要素法、有限体積法のいずれかにより
なされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の物品の変形度の表示方法。
【請求項５】前記隣接パッチ間角度を算出する工程は、
隣接する表面パッチにおけるそれらの法線ベクトルがな
す角度より求めることを特徴とする請求項１〜４のいず
れかに記載の物品の変形度の表示方法。
【請求項６】前記表示は、指定領域を色塗り、陰影付け
および面塗り、等高線、等値線、グラフならびに鳥瞰図
のいずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１〜
５いずれかに記載の物品の変形度の表示方法。
【請求項７】物品の変形度を表示する工程において、最
も大きい変形度の位置を指示することを特徴とする請求
項１または２のいずれかに記載の物品の変形度の表示方
法。
【請求項８】成形品の形状の少なくとも表面部分を微小
な要素に分割し変形前計算モデルを求める工程と、該変
形前計算モデルの各部の隣接パッチ間角度を算出する工
程と、成形シミュレーションにより変形後計算モデルを
算出する工程と、該変形後計算モデルの各部の隣接パッ
チ間角度を算出する工程と、該変形前計算モデルと該変
形後計算モデルの各部の隣接パッチ間角度差分値を算出
する工程と、その差分値に基づく変形度を表示する工程
を有することを特徴とする成形品の変形度の表示方法。
【請求項９】物品の変形前の形状の少なくとも表面部分
を微小な要素に分割し変形前計算モデルを作成する手段
と、該変形前計算モデルの各部の隣接パッチ間角度を算
出する手段と、前記物品の変形を数値シミュレーション
により算出して変形後計算モデルを求める手段と、該変
形後計算モデルの各部の隣接パッチ間角度を算出する手
段と、該変形前計算モデルと前記変形後計算モデルの各
部の隣接パッチ間角度の差分値を算出する手段と、その
差分値に基づいて物品の変形度を表示する手段を有する
ことを特徴とする物品の変形度の表示装置。
【請求項１０】成形品の成形加工条件を定め、該成形品
の少なくとも表面部分を多数の微小要素に分割した変形
前計算モデルを作成し、成形シミュレーションに基づい
て変形後計算モデルを作成し、隣接パッチ間角度差を求
め、得られた隣接パッチ間角度差から該成形品の変形度
の分布を求め、得られた該変形度の分布に基づいて、成
形条件を最終決定し該最終決定された該成形加工条件に
基づいて成形品を製造することを特徴とする成形品の製
造方法。
【請求項１１】請求項１〜８に記載された物品の変形度
の表示方法の各手順をコンピュータを用いて実施できる
ようにコンピュータを動作させるソフトウェアを記憶し
た記憶媒体。