JPH05108769A - 成形品設計システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形品モデル全体を自動的にメッシュ分割す
ることのできる成形品設計システムを提供する。 【構成】成形品モデルを構成する３本以上の線要素によ
って囲まれた最少単位の平面又は曲面をそれぞれ基本
面、成形品モデルの下面、各側面等を分割平面、分割平
面間を接続する各コーナ部分を分割曲面とするとき、成
形品モデルを分割平面と分割曲面との組み合わせによっ
て表現し、この分割平面及び分割曲面をそれぞれ基本面
の組み合わせによって表現する成形品モデル表現部１３
と、基本面を示すデータにその基本面のメッシュ分割デ
ータを付加することによってメッシュ分割情報を表現す
るメッシュ分割情報表現部１４と、成形品モデル表現部
１３とメッシュ分割情報表現部１４とからメッシュ分割
を行う命令を基本面毎に順次生成し、メッシュ分割実行
部１９に出力する命令生成部１８とを備えた構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形品の荷重に対する
変形量や応力を設計段階で予測するための有限要素解析
を行うに際し、作成した成形品モデルのメッシュ分割を
行う成形品設計システムに関し、射出成形品の設計等に
おいて使用されるＣＡＤシステムに利用される。

【０００２】

【従来の技術】成形品の荷重に対する変形量や応力を設
計段階で予測するための有限要素解析を行うに際し、成
形品モデルをメッシュ分割する必要があるが、このよう
なメッシュ分割を行う方法として、従来よりあるプリミ
ティブな領域を指定することによって、その領域内を自
動的にメッシュ分割する方法が各種提案されている。例
えば、このようなメッシュ分割を行うための市販ソフト
としてＩＤＥＡＳ（ＳＤＲＣ社製）等も販売されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自動メッシュ分割方法では、部分的なメッシュ分割はで
きても、成形品全体を自動的にメッシュ分割することは
できなかった。すなわち、プリミティブな領域を設計者
が個々に指定したり、メッシュ分割のサイズ、拘束条件
等を個々に入力する必要があった。

【０００４】本発明はかかる実情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、成形品モデルのみを指定することによ
り、その成形品モデル全体を自動的にメッシュ分割する
ことのできる成形品設計システムを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の成形品設計システムは、成形品の荷重に対
する変形量や応力を設計段階で予測するための有限要素
解析を行うに際し、作成した成形品モデルのメッシュ分
割を行うシステムであって、前記成形品モデルを構成す
る３本以上の線要素によって囲まれた最少単位の平面又
は曲面をそれぞれ基本面とし、前記成形品モデルを構成
する下面、上面、各側面等をそれぞれ分割平面とし、こ
れら分割平面間を接続する各コーナ部分をそれぞれ分割
曲面とするとき、前記成形品モデルを前記分割平面と前
記分割曲面との組み合わせによって表現するとともに、
この分割平面及び分割曲面をそれぞれ前記基本面の組み
合わせによって表現する成形品モデル表現手段と、前記
基本面を示すデータにその基本面のメッシュ分割データ
を付加することによってメッシュ分割情報を表現するメ
ッシュ分割情報表現手段と、所定形状の成形品モデルの
作成指示により、前記成形品モデル表現手段と前記メッ
シュ分割情報表現手段とからメッシュ分割を行う命令を
前記基本面毎に順次生成し、この生成した命令を順次メ
ッシュ分割実行手段に出力する命令生成手段とを備えた
構成とする。

【０００６】

【作用】基本面は、少なくとも各角部である３点以上を
示す指示データにより表されているとともに、その基本
面を示すデータにその基本面のメッシュ分割データが付
加されることによってメッシュ分割情報が表現されてい
る。また、分割平面及び分割曲面は、基本面の組み合わ
せによって表現されている。そして、成形品モデルは、
このような分割平面と分割曲面との組み合わせによって
表現されている。つまり、成形品モデルの全体を、分割
平面、分割曲面、基本面による階層構造で表現してお
り、その表現形式としてフレーム形式を採用している。

【０００７】所定形状の成形品モデルの作成指示によ
り、命令生成手段では、階層構造で表現された成形品モ
デルをたどって順次基本面を抽出し、その基本面に含ま
れるメッシュ分割データからメッシュ分割を行う命令を
順次生成し、この生成した命令をメッシュ分割実行手段
に順次出力する。メッシュ分割実行手段では、与えられ
た命令に従って、画面上に表示された成形品モデルの基
本面を順次メッシュ分割して行く。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【０００９】図２は、本発明の成形品設計システムによ
ってメッシュ分割される成形品モデルの一例を示してい
る。

【００１０】この成形品モデル３０は、いわゆるコンテ
ナと言われるもので、部品の収納ケース等として使用さ
れるものである。すなわち、この成形品モデル３０は上
面が開放された箱体形状であって、底面３１はリブを兼
ねた網目形状に形成されている。また、第１長手側面３
２には、４本の縦リブ３２１・・・と３本の横リブ３２
２・・・及び上側２本の横リブ３２２，３２２間の中央
部に１本の補強用リブ３２３が形成されており、第２長
手側面３３には、４本の縦リブ３３１・・・と３本の横
リブ３３２・・・及び上側２本の横リブ３３２，３３２
間の中央部に１本の補強用リブ３３３が形成されてお
り、第１短手側面３４には、４本の縦リブ３４１・・・
と３本の横リブ３４２・・・とが形成されており、第２
短手側面３５には、４本の縦リブ３５１・・・と３本の
横リブ３５２・・・とが形成されている。

【００１１】ただし、第１短手側面３４に成形された中
央の２本の縦リブ３４１，３４１と下側２本の横リブ３
５２，３５２とで囲まれた部分は開放されており、第２
短手側面３５に形成された中央の２本の縦リブ３５１，
３５１と下側２本の横リブ３５２，３５２とで囲まれた
部分は開放されている。なお、この部分は開放されてい
なくてもよい。

【００１２】また、第１コーナー部分３６乃至第４コー
ナー部分３９には、それぞれ１本の縦リブ３６１と３本
の横リブ３６２・・・とが形成されている。

【００１３】なお、各側面及び各コーナー部分の上側の
横リブは、本来はこれらが一体的となったフランジ部で
あり、下側の横リブは、本来はこれらが一体的となった
スタック用ツバ部である。

【００１４】ここで、底面３１、第１長手側面３２、第
２長手側面３３、第１短手側面３４、第２短手側面３５
が分割平面に対応し、各コーナー部分３６〜３９が分割
曲面に対応している。

【００１５】このような形状の成形品モデル３０におい
て、例えば第１長手側面３２を見ると、この第１長手側
面３２は、図３に示すように左側の面１，中央の面２，
右側の面３及び左端のリブ１，左から２番目のリブ２，
左から３番面のリブ３，右端のリブ４，上側のリブ５，
上から２番目のリブ６、下側のリブ７，中央部のリブ８
によって構成されている。

【００１６】また、面１は基本面（１）と基本面
（２）、面２は基本面（３）と基本面（４）と基本面
（５）、面３は基本面（６）と基本面（７）によってそ
れぞれ構成され、リブ１は基本面（８）と基本面
（９）、リブ２は基本面（１０）と基本面（１１）、リ
ブ３は基本面（１２）と基本面（１３）、リブ４は基本
面（１４）と基本面（１５）、リブ５は基本面（１６）
と基本面（１７）と基本面（１８）と基本面（１９）、
リブ６は基本面（２０）と基本面（２１）と基本面（２
２）と基本面（２３）、リブ７は基本面（２４）と基本
面（２５）と基本面（２６）、リブ８は基本面（２７）
によって構成されている。

【００１７】その他の面の構成も、この第１長手側面３
２と同様の構成となっているが、ここでは他の面の説明
は省略する。

【００１８】図１は、本発明の成形品設計システムの電
気的構成を示すブロック図である。

【００１９】図において、データ入力部１１からの出力
が与えられたデータ検索部１２は、成形品モデル表現フ
レーム１３、メッシュ分割情報表現フレーム１４の２つ
のフレームにより構成されたデータベース１５に双方向
に接続されている。また、データ検索部１２の出力は、
各フレームの中から基本面データの抽出を行うととも
に、基本面データの中に含まれているメッシュ分割情報
の抽出を行う基本面データ抽出部１６に導かれており、
基本面データ抽出部１６の出力は、メッシュ分割を行う
命令を生成する命令生成部１８に導かれている。また、
命令生成部１８の出力は、メッシュ分割実行部１９に導
かれており、メッシュ分割実行部１９の出力は、成形品
モデルの画面表示を行うとともに実行されるメッシュ分
割の画面表示を行う表示部２０に導かれた構成となって
いる。

【００２０】図４は、データベース１５に含まれる成形
品モデル表現フレーム１３とメッシュ分割情報表現フレ
ーム１４とのフレーム構造を示している。

【００２１】すなわち、成形品モデル（コンテナモデ
ル）３０は、上記したように底面３１、第１長手側面３
２、第２長手側面３３、第１短手側面３４、第２短手側
面３５、第１コーナー部分３６、第２コーナー部分３
７、第３コーナー部分３８、第４コーナー部分３９の各
フレームによって表現されており、底面３１、各側面３
２〜３５、各コーナー部分３６〜３９は、それぞれ面と
リブとの各フレームによって表現されており、面及びリ
ブはさらに基本面の各フレームによって表現されてい
る。

【００２２】このような表現形式とすることにより、形
状的な特徴や各部分（面同士、面とリブ）のつながり等
を自動的に認識することができる。例えば、長手側面上
にあるリブは、長手側面フレームのリブスロットの値を
たどれば検索できる。

【００２３】図５は、データベース１５内に構成された
コンテナモデルのフレームの内容を示している。コンテ
ナモデルフレームには、構造解析に必要な材質、幅、高
さ、奥行き等の各データが記述されている。

【００２４】また図６は、データベース１５内に構成さ
れた各表現フレームの概略と互いの関係との一例を示し
ている。例えば、第１長手側面３２を示す長手側面フレ
ームには、肉厚、勾配、構成リブ、構成面等の各データ
が記述されており、構成リブの欄に記述された例えばリ
ブ１のフレームには、リブ１を構成する基本面（８）、
基本面（９）が記述されている。また、構成面の欄に記
述された面１のフレームには、面１を構成する基本面
（１）、基本面（２）が記述されており、これらの各基
本面は、成形品モデル３０を構成する４本の線要素によ
って囲まれた最少単位の平面又は曲面を示す各基本面フ
レームの中から抽出することとなる。すなわち、基本面
フレームには、その基本面を構成する４本の線要素が記
述されている。

【００２５】具体的には、基本面が平面である場合に
は、図７に示すように、少なくとも各角部である４点
（黒丸により示す）を示すデータとなっている。また、
基本面が円弧状の曲面である場合には、図８に示すよう
に、例えば１０点を示すデータとなっている。ただし、
基本面が平面である場合でも、４点に限る必要はなく、
例えば隣接する各点間にさらに点をとることも可能であ
る。また基本面が円弧状の曲面である場合でも、１０点
に限る必要はなく、平面の場合と同様にして隣接する２
点間にさらに多くの点をとることが可能である。

【００２６】また、基本面フレームには、メッシュ分割
を行うときのメッシュサイズ、メッシュタイプ、拘束条
件、荷重条件、成形品の物性、成形品の厚さ等のメッシ
ュ分割情報も記述されている。すなわち、基本面フレー
ムを選択することによって、その基本面のメッシュ分割
情報も同時に抽出できるようになっている。

【００２７】このように、成形品モデル３０を最終的に
は最少単位の基本面に分割し、隣合わせの基本面は必ず
共通の構成要素を共有するようにする。

【００２８】次に、上記構成の成形品設計システムの動
作を説明する。

【００２９】オペレータが、データ入力部１１から所定
形状の成形品モデルの作成指示を入力すると、データ検
索部１２では、作成指示された成形品モデルの構造をた
どりながら、順次基本面を選択し、基本面データ抽出部
１６に与える。

【００３０】例えば、第１長手側面３２のフレームに記
述されている構成リブからリブ１を読み取り、次にリブ
１のフレームから基本面（８）、基本面（９）を読み取
ることによって各基本面のフレームの中から基本面
（８）と基本面（９）のフレームを選択し、基本面デー
タ抽出部１６に与える。基本面データ抽出部１６では、
この与えられた各基本面のフレームから各基本面の構成
要素（４本の線要素）を抽出して命令生成部１８に送出
し、メッシュを作成するための領域とする。また、基本
面データ抽出部１６では、この与えられた各基本面のフ
レームに記述されているメッシュ分割情報を抽出して命
令生成部１８に送出する。

【００３１】命令生成部１８では、これらの与えられた
データから自動メッシュ分割を行うための命令を各基本
面毎に順次生成し、この生成した命令をメッシュ分割実
行部１９に順次送出する。メッシュ分割実行部１９で
は、与えられた命令に従って各基本面のメッシュ分割を
順次実行し、これを表示部２０に表示されている成形品
モデルの対応する箇所に順次表示する。命令生成部１８
及びメッシュ分割実行部１９は、従来より提案されてい
るメッシュ分割方法を実行するブロックであり、従来の
ものと全く同様の構成となっている。

【００３２】このような動作を、成形品モデルを構成す
る全ての基本面について行うことにより、表示部２０の
画面上には、全体がメッシュ分割された成形品モデルが
表示されることになる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の成形品設計システムは、成形品
モデルを分割平面と分割曲面との組み合わせによって表
現するとともに、この分割平面及び分割曲面をそれぞれ
基本面の組み合わせによって表現する成形品モデル表現
手段と、基本面を示すデータにその基本面のメッシュ分
割データを付加することによってメッシュ分割情報を表
現するメッシュ分割情報表現手段と、所定形状の成形品
モデルの作成指示により、成形品モデル表現手段とメッ
シュ分割情報表現手段とからメッシュ分割を行う命令を
基本面毎に順次生成し、この生成した命令を順次メッシ
ュ分割実行手段に出力する命令生成手段とを備えた構成
としたので、成形品モデルの全体を自動的にメッシュ分
割することができることから、有限要素解析を行うまで
の準備作業と作業時間を大幅に短縮することができる。
また、未経験者でもメッシュ分割を行うことができると
いった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形品設計システムの電気的構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明の成形品設計システムによってメッシュ
分割される成形品モデルの一例を示す図である。

【図３】成形品モデルの第１長手側面部分を示す拡大図
である。

【図４】データベースに含まれる成形品モデル表現フレ
ームとメッシュ分割情報表現フレームとのフレーム構造
を示す図である。

【図５】データベース内に構成されたコンテナモデルの
フレームの内容を示す図である。

【図６】データベース内に構成された各表現フレームの
概略と互いの関係との一例を示す図である。

【図７】基本面が平面である場合の一例を示す図であ
る。

【図８】基本面が円弧状の曲面である場合の一例を示す
図である。

【符号の説明】

１１ データ入力部 １２ データ検索部 １３ 成形品モデル表現フレーム １４ メッシュ分割情報表現フレーム １５ データベース １６ 基本面データ抽出部 １８ 命令生成部 １９ メッシュ分割実行部 ２０ 表示部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成形品の荷重に対する変形量や応力を設
   計段階で予測するための有限要素解析を行うに際し、作
   成した成形品モデルのメッシュ分割を行うシステムであ
   って、 前記成形品モデルを構成する３本以上の線要素によって
   囲まれた最少単位の平面又は曲面をそれぞれ基本面と
   し、前記成形品モデルを構成する下面、上面、各側面等
   をそれぞれ分割平面とし、これら分割平面間を接続する
   各コーナ部分をそれぞれ分割曲面とするとき、 前記成形品モデルを前記分割平面と前記分割曲面との組
   み合わせによって表現するとともに、この分割平面及び
   分割曲面をそれぞれ前記基本面の組み合わせによって表
   現する成形品モデル表現手段と、 前記基本面を示すデータにその基本面のメッシュ分割デ
   ータを付加することによってメッシュ分割情報を表現す
   るメッシュ分割情報表現手段と、 所定形状の成形品モデルの作成指示により、前記成形品
   モデル表現手段と前記メッシュ分割情報表現手段とから
   メッシュ分割を行う命令を前記基本面毎に順次生成し、
   この生成した命令を順次メッシュ分割実行手段に出力す
   る命令生成手段とを備えたことを特徴とする成形品設計
   システム。