JPH09277260A - 金型の設計方法および装置 - Google Patents
金型の設計方法および装置Info
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- JPH09277260A JPH09277260A JP8089690A JP8969096A JPH09277260A JP H09277260 A JPH09277260 A JP H09277260A JP 8089690 A JP8089690 A JP 8089690A JP 8969096 A JP8969096 A JP 8969096A JP H09277260 A JPH09277260 A JP H09277260A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3835—Designing moulds, e.g. using CAD-CAM
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/42—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C49/42398—Simulation of the blow-moulding process
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熔融プラスチックを金型により成形すると
き、充分に冷却時間をおいてから金型を開放することが
要求されるが、この冷却時間により単位時間当たりの生
産量が制約を受ける。 【解決手段】 充分に冷却せず、金型を開放するとプラ
スチックは熱収縮して大きく変形する。この変形を把握
しその変形分をあらかじめ折り込んで金型を設計すれば
冷却時間を短縮しても、設計寸法通りの成形品形状を成
形することができる。変形を把握するために有限要素法
を用いる。さらに、この成形品に液体の内容物を充填し
たときの静水圧変形をも考慮した金型設計を行うことが
できる。 【効果】 単位時間当たりの生産量を向上させることが
できるとともに、経験によらず金型の設計を行うことが
できる。
き、充分に冷却時間をおいてから金型を開放することが
要求されるが、この冷却時間により単位時間当たりの生
産量が制約を受ける。 【解決手段】 充分に冷却せず、金型を開放するとプラ
スチックは熱収縮して大きく変形する。この変形を把握
しその変形分をあらかじめ折り込んで金型を設計すれば
冷却時間を短縮しても、設計寸法通りの成形品形状を成
形することができる。変形を把握するために有限要素法
を用いる。さらに、この成形品に液体の内容物を充填し
たときの静水圧変形をも考慮した金型設計を行うことが
できる。 【効果】 単位時間当たりの生産量を向上させることが
できるとともに、経験によらず金型の設計を行うことが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラスチック製品の
金型設計に利用する。本発明はプラスチック成形品を高
温で金型から取出し、取出し後の冷却に応じて変形する
形態をあらかじめ金型設計に折り込むことにより、プラ
スチック成形工程の所要時間を短縮する技術に関する。
金型設計に利用する。本発明はプラスチック成形品を高
温で金型から取出し、取出し後の冷却に応じて変形する
形態をあらかじめ金型設計に折り込むことにより、プラ
スチック成形工程の所要時間を短縮する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温で熔融されたプラスチックをチュー
ブ状に押し出し、それを金型で挟み込み、チューブ内に
空気を吹き込んで膨らませるプラスチック成形方法が広
く行われている。この従来例を図６を参照して説明す
る。図６はブロー成形法により容器を製造する工程を示
す図である。図６（ａ）に示すように、チューブ状の熔
融プラスチック（パリソン）を分割された金型の中間位
置に抽出し、図６（ｂ）に示すように、金型を閉鎖す
る。図６（ｃ）に示すように、熔融プラスチックに空気
を吹き込むと熔融プラスチックは金型の内壁に密着し、
熔融プラスチックは金型の内壁と同じ形状を呈する。こ
の時点では、熔融プラスチックの温度は、例えば、２０
０°Ｃの高温であり、金型内で高圧空気を吹き込んだま
ま保持することにより、プラスチックを冷却し固化す
る。この冷却時間はプラスチックの種類や、成形品の内
容によって異なるが、従来の冷却時間決定手段として
は、取り出し後の樹脂の熱収縮による変形が線形の範囲
になることを目安としていた。図６（ｄ）に示すよう
に、金型を開放すると、成形品が取り出される。
ブ状に押し出し、それを金型で挟み込み、チューブ内に
空気を吹き込んで膨らませるプラスチック成形方法が広
く行われている。この従来例を図６を参照して説明す
る。図６はブロー成形法により容器を製造する工程を示
す図である。図６（ａ）に示すように、チューブ状の熔
融プラスチック（パリソン）を分割された金型の中間位
置に抽出し、図６（ｂ）に示すように、金型を閉鎖す
る。図６（ｃ）に示すように、熔融プラスチックに空気
を吹き込むと熔融プラスチックは金型の内壁に密着し、
熔融プラスチックは金型の内壁と同じ形状を呈する。こ
の時点では、熔融プラスチックの温度は、例えば、２０
０°Ｃの高温であり、金型内で高圧空気を吹き込んだま
ま保持することにより、プラスチックを冷却し固化す
る。この冷却時間はプラスチックの種類や、成形品の内
容によって異なるが、従来の冷却時間決定手段として
は、取り出し後の樹脂の熱収縮による変形が線形の範囲
になることを目安としていた。図６（ｄ）に示すよう
に、金型を開放すると、成形品が取り出される。
【０００３】図６に示した成形品は、液体を充填して販
売するための容器（ボトル）であり、通常金型を開放す
る樹脂温度の目安は５０°Ｃ程度である。この冷却には
１０数秒の時間を要する。
売するための容器（ボトル）であり、通常金型を開放す
る樹脂温度の目安は５０°Ｃ程度である。この冷却には
１０数秒の時間を要する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、高温
の熔融プラスチックを金型を開放できるまでに冷却する
には時間を要する。単位時間当たりの生産量と生産コス
トとが比例関係にあり、秒単位の時間管理を行っている
製造工程では、例えそれが１０数秒の短い時間であって
も、さらに低い生産コストを実現するためには冷却に要
する時間を短縮することが課題である。
の熔融プラスチックを金型を開放できるまでに冷却する
には時間を要する。単位時間当たりの生産量と生産コス
トとが比例関係にあり、秒単位の時間管理を行っている
製造工程では、例えそれが１０数秒の短い時間であって
も、さらに低い生産コストを実現するためには冷却に要
する時間を短縮することが課題である。
【０００５】そこで発明者らは、実用上最短となる冷却
時間のデータを求めるために、金型を高温の内に開放す
る実験を繰り返し行った。その結果として、高温の熔融
プラスチックは、従来から行われている冷却時間未満で
は金型を外れると大きく収縮し、非線形な変形を起こす
ため、目標とする成形品形状は得られず、冷却時間の短
縮を行うことはできなかった。
時間のデータを求めるために、金型を高温の内に開放す
る実験を繰り返し行った。その結果として、高温の熔融
プラスチックは、従来から行われている冷却時間未満で
は金型を外れると大きく収縮し、非線形な変形を起こす
ため、目標とする成形品形状は得られず、冷却時間の短
縮を行うことはできなかった。
【０００６】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、プラスチック成形工程における冷却時間を短縮
しても目標とする成形品形状が得られる金型の設計方法
および装置を提供することを目的とする。本発明は、内
容物の充填による静水圧変形を補償する形状を有する成
形品を製造できる金型の設計方法および装置を提供する
ことを目的とする。本発明は、経験によらず金型の設計
を行うことができる金型の設計方法および装置を提供す
ることを目的とする。
であり、プラスチック成形工程における冷却時間を短縮
しても目標とする成形品形状が得られる金型の設計方法
および装置を提供することを目的とする。本発明は、内
容物の充填による静水圧変形を補償する形状を有する成
形品を製造できる金型の設計方法および装置を提供する
ことを目的とする。本発明は、経験によらず金型の設計
を行うことができる金型の設計方法および装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】金型から開放されたプラ
スチックは、常温に冷える過程で収縮変形する。従来
は、低温取り出しのため、変形が線形という規則性があ
り、（１／収縮率）を目標成形品形状に反映させて金型
を大きく作ることにより、目的とする成形品形状の意匠
性（設計寸法値）を保証できる。ところが、高温取り出
しによる非線形の収縮過程では、上述のような巨視的な
規則性は見出せない。そこで、発明者らは有限要素法を
用いて変形挙動をシミュレートすることにより、その変
形を予め考慮して金型形状を作成することによって、高
温取り出しにおいても目的の成形品形状が得られる金型
設計方法および装置を発明した。
スチックは、常温に冷える過程で収縮変形する。従来
は、低温取り出しのため、変形が線形という規則性があ
り、（１／収縮率）を目標成形品形状に反映させて金型
を大きく作ることにより、目的とする成形品形状の意匠
性（設計寸法値）を保証できる。ところが、高温取り出
しによる非線形の収縮過程では、上述のような巨視的な
規則性は見出せない。そこで、発明者らは有限要素法を
用いて変形挙動をシミュレートすることにより、その変
形を予め考慮して金型形状を作成することによって、高
温取り出しにおいても目的の成形品形状が得られる金型
設計方法および装置を発明した。
【０００８】すなわち、本発明の第一の観点は金型の設
計方法であり、その特徴とするところは、金型から取出
す直前の成形品の初期形状（≒金型形状）に金型から取
出した後に発生する変形についての変形シミュレーショ
ンを施す第一のステップと、この第一のステップにより
変形した形状と目標成形品形状との差分を演算する第二
のステップと、この差分と閾値とを比較する第三のステ
ップと、この差分が前記閾値を越えるときこの差分に基
づき前記初期形状の変更を演算する第四のステップとを
備えたところにある。
計方法であり、その特徴とするところは、金型から取出
す直前の成形品の初期形状（≒金型形状）に金型から取
出した後に発生する変形についての変形シミュレーショ
ンを施す第一のステップと、この第一のステップにより
変形した形状と目標成形品形状との差分を演算する第二
のステップと、この差分と閾値とを比較する第三のステ
ップと、この差分が前記閾値を越えるときこの差分に基
づき前記初期形状の変更を演算する第四のステップとを
備えたところにある。
【０００９】前記目標成形品形状は、内容物の充填によ
り生じる内部圧力による変形を含まないようにしてもよ
いし、あるいは、内容物の充填により生じる内部圧力に
よる変形を含むようにしてもよい。例えば、成形品が液
体を充填するためのプラスチック容器であるとき、これ
に液体を充填すればプラスチック容器は変形する。その
変形の分も考慮して、あらかじめ金型を設計することも
できる。
り生じる内部圧力による変形を含まないようにしてもよ
いし、あるいは、内容物の充填により生じる内部圧力に
よる変形を含むようにしてもよい。例えば、成形品が液
体を充填するためのプラスチック容器であるとき、これ
に液体を充填すればプラスチック容器は変形する。その
変形の分も考慮して、あらかじめ金型を設計することも
できる。
【００１０】前記シミュレーションは、有限要素法（Ｆ
ＥＭ:Finite Element Method) によることがよい（有限
要素法については、電子情報通信学会編、電子情報通信
ハンドブック、Ｐ３６〜Ｐ３７を参照）。
ＥＭ:Finite Element Method) によることがよい（有限
要素法については、電子情報通信学会編、電子情報通信
ハンドブック、Ｐ３６〜Ｐ３７を参照）。
【００１１】これまで、単に試行錯誤を繰り返したり、
あるいは、職人の経験に頼ってきたが、有限要素法を用
いることにより無駄となる試作金型を減らすことができ
るとともに、経験によることなく金型設計を行うことが
できる。
あるいは、職人の経験に頼ってきたが、有限要素法を用
いることにより無駄となる試作金型を減らすことができ
るとともに、経験によることなく金型設計を行うことが
できる。
【００１２】本発明の第二の観点は金型の設計装置であ
り、その特徴とするところは、金型の初期形状（ｂ０）
を三次元情報として入力する手段と、この初期形状に等
しい成形品を金型から取出した後に生じる変形について
の変形シミュレーションを演算する第一の手段と、この
変形シミュレーションを演算した結果（ｃｉ）と目標成
形品形状との差分（ｘｉ）を演算する第二の手段と、こ
の差分と閾値とを比較する第三の手段と、この差分が閾
値（ε）を越えるとき前記差分に基づき前記初期形状の
一部に変更を加える第四の手段とを含み、前記第一ない
し第四の手段を前記差分が閾値を下回るまで繰り返して
実行させる手段を備えたところにある。
り、その特徴とするところは、金型の初期形状（ｂ０）
を三次元情報として入力する手段と、この初期形状に等
しい成形品を金型から取出した後に生じる変形について
の変形シミュレーションを演算する第一の手段と、この
変形シミュレーションを演算した結果（ｃｉ）と目標成
形品形状との差分（ｘｉ）を演算する第二の手段と、こ
の差分と閾値とを比較する第三の手段と、この差分が閾
値（ε）を越えるとき前記差分に基づき前記初期形状の
一部に変更を加える第四の手段とを含み、前記第一ない
し第四の手段を前記差分が閾値を下回るまで繰り返して
実行させる手段を備えたところにある。
【００１３】前記目標成形品形状は、内容物の充填によ
り生じる内部圧力による変形を含まないようにしてもよ
いし、あるいは、内容物の充填により生じる内部圧力に
よる変形を含むようにしてもよい。
り生じる内部圧力による変形を含まないようにしてもよ
いし、あるいは、内容物の充填により生じる内部圧力に
よる変形を含むようにしてもよい。
【００１４】本発明の第三の観点は、前記各手段を実行
させるプログラムが記録された記録媒体である。
させるプログラムが記録された記録媒体である。
【００１５】本発明の第四の観点は、前記設計装置によ
り設計された金型である。
り設計された金型である。
【００１６】
【００１７】
【実施例】本発明の実施の形態を図１を参照して説明す
る。図１は本発明実施例の金型設計方法のフローチャー
トである。
る。図１は本発明実施例の金型設計方法のフローチャー
トである。
【００１８】本発明は金型設計方法であり、その特徴と
するところは、金型から取出した直後の成形品の初期形
状に金型から取出した後に発生する変形についての変形
シミュレーションを施す第一のステップ（Ｓ１）と、こ
の第一のステップにより変形した形状と目標成形品形状
との差分を演算する第二のステップ（Ｓ２）と、この差
分と閾値とを比較する第三のステップ（Ｓ３）と、この
差分が前記閾値を越えるときこの差分に基づき前記初期
形状の変更を演算する第四のステップ（Ｓ４）とを備え
たところにある。
するところは、金型から取出した直後の成形品の初期形
状に金型から取出した後に発生する変形についての変形
シミュレーションを施す第一のステップ（Ｓ１）と、こ
の第一のステップにより変形した形状と目標成形品形状
との差分を演算する第二のステップ（Ｓ２）と、この差
分と閾値とを比較する第三のステップ（Ｓ３）と、この
差分が前記閾値を越えるときこの差分に基づき前記初期
形状の変更を演算する第四のステップ（Ｓ４）とを備え
たところにある。
【００１９】また、本発明の金型設計方法を実行するた
めの装置を図５に示す。図５は本発明実施例の金型設計
装置のブロック構成図である。
めの装置を図５に示す。図５は本発明実施例の金型設計
装置のブロック構成図である。
【００２０】本発明は金型設計装置であり、その特徴と
するところは、金型の初期形状（ｂ０）を三次元情報と
して入力する手段としてのキーボード６と、この初期形
状に等しい成形品を金型から取出した後に生じる変形に
ついての変形シミュレーションを演算する第一の手段と
しての変形シミュレーション演算部１と、この変形シミ
ュレーションを演算した結果と目標成形品形状との差分
を演算する第二の手段としての差分演算部２と、この差
分と閾値とを比較する第三の手段としての差分判定部３
と、この差分が閾値を越えるとき前記差分に基づき前記
初期形状の一部に変更を加える第四の手段としての初期
形状変更部４とを含み、変形シミュレーション演算部１
ないし初期形状変更部４を前記差分が閾値を下回るまで
繰り返して実行させる手段としての演算制御部５を備え
たところにある。
するところは、金型の初期形状（ｂ０）を三次元情報と
して入力する手段としてのキーボード６と、この初期形
状に等しい成形品を金型から取出した後に生じる変形に
ついての変形シミュレーションを演算する第一の手段と
しての変形シミュレーション演算部１と、この変形シミ
ュレーションを演算した結果と目標成形品形状との差分
を演算する第二の手段としての差分演算部２と、この差
分と閾値とを比較する第三の手段としての差分判定部３
と、この差分が閾値を越えるとき前記差分に基づき前記
初期形状の一部に変更を加える第四の手段としての初期
形状変更部４とを含み、変形シミュレーション演算部１
ないし初期形状変更部４を前記差分が閾値を下回るまで
繰り返して実行させる手段としての演算制御部５を備え
たところにある。
【００２１】本発明実施例では、この演算には有限要素
法（ＦＥＭ）を用いる。ここで有限要素法について図２
および図３を参照してごく簡単に説明する。図２はボト
ルの有限要素モデルを示す図である。図３は有限要素法
を説明するための図である。図２に示すように、変形シ
ミュレーション対象となる容器（形状）を格子状の３角
形または４角形の低次要素で近似する。要素は節点
｛（ｘｎｉ、ｙｎｉ、ｚｎｉ）、ｉ＝１，４｝で構成さ
れている。ここで、変形シミュレーションを行うと、変
形後の要素の節点座標は、図３（ｂ）に示すように、
｛（ｘｄｉ、ｙｄｉ、ｚｄｉ、ｉ＝１、４）｝となる。
ここで、図３（ｃ）に示すように、変形前の節点座標
（ｘｎｉ、ｙｎｉ、ｚｎｉ）と変形後の節点座標（ｘｄ
ｉ、ｙｄｉ、ｚｄｉ）との差分｛（ｘｓｉ、ｙｓｉ、ｚ
ｓｉ）、ｉ＝１、４｝を求めることにより、一つの要素
の変形具合を求めることができる。有限要素法ではこの
ように、図２に示したモデルのすべての要素同様に変形
具合を求めることにより容器全体の変形形態を把握し、
変形後の形状が目標成形品形状に近づくように変形前の
設計形状を少しずつ変えながら、変形シミュレーション
を繰り返し実行し、最終的な設計形状を決定する。
法（ＦＥＭ）を用いる。ここで有限要素法について図２
および図３を参照してごく簡単に説明する。図２はボト
ルの有限要素モデルを示す図である。図３は有限要素法
を説明するための図である。図２に示すように、変形シ
ミュレーション対象となる容器（形状）を格子状の３角
形または４角形の低次要素で近似する。要素は節点
｛（ｘｎｉ、ｙｎｉ、ｚｎｉ）、ｉ＝１，４｝で構成さ
れている。ここで、変形シミュレーションを行うと、変
形後の要素の節点座標は、図３（ｂ）に示すように、
｛（ｘｄｉ、ｙｄｉ、ｚｄｉ、ｉ＝１、４）｝となる。
ここで、図３（ｃ）に示すように、変形前の節点座標
（ｘｎｉ、ｙｎｉ、ｚｎｉ）と変形後の節点座標（ｘｄ
ｉ、ｙｄｉ、ｚｄｉ）との差分｛（ｘｓｉ、ｙｓｉ、ｚ
ｓｉ）、ｉ＝１、４｝を求めることにより、一つの要素
の変形具合を求めることができる。有限要素法ではこの
ように、図２に示したモデルのすべての要素同様に変形
具合を求めることにより容器全体の変形形態を把握し、
変形後の形状が目標成形品形状に近づくように変形前の
設計形状を少しずつ変えながら、変形シミュレーション
を繰り返し実行し、最終的な設計形状を決定する。
【００２２】（第一実施例）本発明第一実施例を（図２
のボトルを例として）説明する。金型から取り出したプ
ラスチックの収縮変形が終了した段階で、目標成形品形
状となる金型形状を求めるには、取出し温度が低い場
合、即ち微小変形（線形）の場合、変形率の逆数を目標
成形品形状に掛けることにより求めることができる。し
かし、取出し温度が高い場合、即ちこの熱収縮が大きく
非線形である場合には適用できない。
のボトルを例として）説明する。金型から取り出したプ
ラスチックの収縮変形が終了した段階で、目標成形品形
状となる金型形状を求めるには、取出し温度が低い場
合、即ち微小変形（線形）の場合、変形率の逆数を目標
成形品形状に掛けることにより求めることができる。し
かし、取出し温度が高い場合、即ちこの熱収縮が大きく
非線形である場合には適用できない。
【００２３】そこで、発明者らは、金型の設計対象形状
に毎回熱変形シミュレーションを行い、その結果と目標
成形品形状との差分を設計対象形状に反映させ、目標成
形品形状に収束するまでこれを繰り返した。この時、変
形の非線形性を考慮して、収束を安定させるため、減速
係数βを導入し、設計対象形状に反映させる差分を調整
した。この手法が有効に機能するためには、有限要素法
（ＦＥＭ）の変形シミュレーションで計算した変形量、
変形形態がかなりの精度で現実の系と一致する必要があ
る。
に毎回熱変形シミュレーションを行い、その結果と目標
成形品形状との差分を設計対象形状に反映させ、目標成
形品形状に収束するまでこれを繰り返した。この時、変
形の非線形性を考慮して、収束を安定させるため、減速
係数βを導入し、設計対象形状に反映させる差分を調整
した。この手法が有効に機能するためには、有限要素法
（ＦＥＭ）の変形シミュレーションで計算した変形量、
変形形態がかなりの精度で現実の系と一致する必要があ
る。
【００２４】そこで、シミュレーション精度の向上を図
るために、実測可能な変形前後の形状を基に、シミュレ
ーション結果が実測変位に合うように物性パラメータを
調整した。物性パラメータとしては、線膨張係数、ヤン
グ率、ポアソン比、熱伝導率、比熱、密度などがある。
表１には、パラメータ調整後のシミュレーション結果を
示した。
るために、実測可能な変形前後の形状を基に、シミュレ
ーション結果が実測変位に合うように物性パラメータを
調整した。物性パラメータとしては、線膨張係数、ヤン
グ率、ポアソン比、熱伝導率、比熱、密度などがある。
表１には、パラメータ調整後のシミュレーション結果を
示した。
【００２５】
【表１】 相対誤差に相当する「差分×１００／実測（％）」の列
を見ると最大で５％であり、パラメータの調整がうまく
出来ていることがわかる。
を見ると最大で５％であり、パラメータの調整がうまく
出来ていることがわかる。
【００２６】（第二実施例）本発明第二実施例を説明す
る。図４は本発明第二実施例の金型設計方法のフローチ
ャートである。本発明第二実施例では、成形されたボト
ルに内容物としての液体を充填した場合の静水圧変形ま
でも考慮した金型設計を行う。プラスチックは、金型か
ら取り出され（Ｓ１１）、熱収縮変形を経て（Ｓ１
２）、成形品となる（Ｓ１３）。この成形品に内容物で
ある液体を充填した結果、静水圧変形を受け（Ｓ１
４）、最終的な製品形状となるが（Ｓ１５）、本発明第
二実施例では、この工程についても考慮する。
る。図４は本発明第二実施例の金型設計方法のフローチ
ャートである。本発明第二実施例では、成形されたボト
ルに内容物としての液体を充填した場合の静水圧変形ま
でも考慮した金型設計を行う。プラスチックは、金型か
ら取り出され（Ｓ１１）、熱収縮変形を経て（Ｓ１
２）、成形品となる（Ｓ１３）。この成形品に内容物で
ある液体を充填した結果、静水圧変形を受け（Ｓ１
４）、最終的な製品形状となるが（Ｓ１５）、本発明第
二実施例では、この工程についても考慮する。
【００２７】設計過程に注目すると、流れは逆向きとな
る。すなわち、意匠設計（Ｓ１６）に基づいて製品設計
（Ｓ１７）が行われ、内容物の充填後に静水圧変形して
製品寸法となる成形品の形状を算出することにより（Ｓ
１８）、成形品が自動設計される（Ｓ１９）。さらに、
収縮変形後成形品寸法となる金型形状を算出することに
より（Ｓ２０）、金型形状が自動設計される（Ｓ２
１）。
る。すなわち、意匠設計（Ｓ１６）に基づいて製品設計
（Ｓ１７）が行われ、内容物の充填後に静水圧変形して
製品寸法となる成形品の形状を算出することにより（Ｓ
１８）、成形品が自動設計される（Ｓ１９）。さらに、
収縮変形後成形品寸法となる金型形状を算出することに
より（Ｓ２０）、金型形状が自動設計される（Ｓ２
１）。
【００２８】このように、本発明第一実施例の工程に対
して本発明第二実施例では、さらに、空の成形品形状と
内容物が充填された後の成形品形状、即ち製品形状とを
比較してその差分を金型の設計形状に反映させる工程が
加えられる。その手順は、本発明第一実施例と同様であ
り、図１に示したフローチャートにしたがって行われ
る。第一実施例同様パラメータを実測変位に一致させる
ように調整する。
して本発明第二実施例では、さらに、空の成形品形状と
内容物が充填された後の成形品形状、即ち製品形状とを
比較してその差分を金型の設計形状に反映させる工程が
加えられる。その手順は、本発明第一実施例と同様であ
り、図１に示したフローチャートにしたがって行われ
る。第一実施例同様パラメータを実測変位に一致させる
ように調整する。
【００２９】（第三実施例）本発明第三実施例を説明す
る。図５は本発明第三実施例の金型設計装置のブロック
構成図である。本発明第一または第二実施例で示した金
型設計方法は、本発明第三実施例に示した金型設計装置
により実行される。キーボード６により金型の初期形状
（ｂ０）を三次元情報として入力する。変形シミュレー
ション演算部１はこの初期形状に等しい成形品を金型か
ら取出した後に生じる変形についての変形シミュレーシ
ョンを演算する。差分演算部２はこの変形シミュレーシ
ョンを演算した結果と目標成形品形状との差分を演算す
る。差分判定部３はこの差分と閾値とを比較する。初期
形状変更部４はこの差分が閾値を越えるとき前記差分に
基づき前記初期形状に変更を加える。演算制御部５は変
形シミュレーション演算部１ないし初期形状変更部４を
前記差分が閾値を下回るまで繰り返して実行させる。
る。図５は本発明第三実施例の金型設計装置のブロック
構成図である。本発明第一または第二実施例で示した金
型設計方法は、本発明第三実施例に示した金型設計装置
により実行される。キーボード６により金型の初期形状
（ｂ０）を三次元情報として入力する。変形シミュレー
ション演算部１はこの初期形状に等しい成形品を金型か
ら取出した後に生じる変形についての変形シミュレーシ
ョンを演算する。差分演算部２はこの変形シミュレーシ
ョンを演算した結果と目標成形品形状との差分を演算す
る。差分判定部３はこの差分と閾値とを比較する。初期
形状変更部４はこの差分が閾値を越えるとき前記差分に
基づき前記初期形状に変更を加える。演算制御部５は変
形シミュレーション演算部１ないし初期形状変更部４を
前記差分が閾値を下回るまで繰り返して実行させる。
【００３０】本発明第二実施例で示した静水圧変形も加
えて考慮するならば、変形シミュレーション演算部１で
は、初期形状に等しい成形品を金型から取出した後に生
じる変形についての変形シミュレーションを演算し、さ
らに、その変形後の成形品に内容物を充填したときの静
水圧変形による変形シミュレーションを演算する。
えて考慮するならば、変形シミュレーション演算部１で
は、初期形状に等しい成形品を金型から取出した後に生
じる変形についての変形シミュレーションを演算し、さ
らに、その変形後の成形品に内容物を充填したときの静
水圧変形による変形シミュレーションを演算する。
【００３１】本発明の金型設計装置により、表２に示す
ように、良好な結果を得ることができた。
ように、良好な結果を得ることができた。
【００３２】
【表２】 本発明第一または第二実施例において、金型の開放温度
の目安は、１２０°Ｃであり、冷却時間は５秒である。
従来例では、金型の開放温度の目安は、５０°Ｃであ
り、冷却時間は１０数秒であったので、単位時間の生産
量は２倍以上になったことがわかる。
の目安は、１２０°Ｃであり、冷却時間は５秒である。
従来例では、金型の開放温度の目安は、５０°Ｃであ
り、冷却時間は１０数秒であったので、単位時間の生産
量は２倍以上になったことがわかる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷却時間を短縮しても目標とする成形品形状が得られる
金型が実現できる。さらに、内容物の充填による静水圧
変形を補償する形状を有する成形品を作るための金型の
設計を行うことができる。このとき、経験によらず金型
の設計を行うことができる。
冷却時間を短縮しても目標とする成形品形状が得られる
金型が実現できる。さらに、内容物の充填による静水圧
変形を補償する形状を有する成形品を作るための金型の
設計を行うことができる。このとき、経験によらず金型
の設計を行うことができる。
【図１】本発明実施例の金型設計方法のフローチャー
ト。
ト。
【図２】ボトルの有限要素モデルを示す図。
【図３】有限要素法を説明するための図。
【図４】本発明第二実施例の金型設計方法のフローチャ
ート。
ート。
【図５】本発明実施例の金型設計装置のブロック構成
図。
図。
【図６】ブロー成形法により洗剤容器を製造する工程を
示す図。
示す図。
１ 変形シミュレーション演算部 ２ 差分演算部 ３ 差分判定部 ４ 初期形状変更部 ５ 演算制御部 ６ キーボード
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田宮 優子 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】 金型から取出す直前の成形品の初期形状
に金型から取出した後に発生する変形についての変形シ
ミュレーションを施す第一のステップと、この第一のス
テップにより変形した形状と目標成形品形状との差分を
演算する第二のステップと、この差分と閾値とを比較す
る第三のステップと、この差分が前記閾値を越えるとき
この差分に基づき前記初期形状の変更を演算する第四の
ステップとを備えたことを特徴とする金型の設計方法。 - 【請求項２】 前記目標成形品形状は、内容物の充填に
より生じる内部圧力による変形を含まない請求項１記載
の金型の設計方法。 - 【請求項３】 前記目標成形品形状は、内容物の充填に
より生じる内部圧力による変形を含む請求項１記載の金
型の設計方法。 - 【請求項４】 前記シミュレーションは、有限要素法
（ＦＥＭ:Finite Element Method) による請求項１記載
の金型の設計方法。 - 【請求項５】 金型の初期形状（ｂ０）を三次元情報と
して入力する手段と、この初期形状に等しい成形品を金
型から取出した後に生じる変形についての変形シミュレ
ーションを演算する第一の手段と、この変形シミュレー
ションを演算した結果（ｃｉ）と目標成形品形状との差
分（ｘｉ）を演算する第二の手段と、この差分と閾値と
を比較する第三の手段と、この差分が閾値（ε）を越え
るとき前記差分に基づき前記初期形状に変更を加える第
四の手段とを含み、前記第一ないし第四の手段を前記差
分が閾値を下回るまで繰り返して実行させる手段を備え
たことを特徴とする金型の設計装置。 - 【請求項６】 前記目標成形品形状は、内容物の充填に
より生じる内部圧力による変形を含まない請求項５記載
の金型の設計方法。 - 【請求項７】 前記目標成形品形状は、内容物の充填に
より生じる内部圧力による変形を含む請求項５記載の金
型の設計方法。 - 【請求項８】 請求項５ないし７のいずれかに記載の各
手段を実行させるプログラムが記録された記録媒体。 - 【請求項９】 請求項５ないし７のいずれかに記載の設
計装置により設計された金型。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8089690A JP2955509B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 金型の設計方法および装置 |
| DE69729533T DE69729533T2 (de) | 1996-04-11 | 1997-04-10 | Formwerzeugdesign, verfahren und vorrichtung |
| PCT/JP1997/001229 WO1997037823A1 (fr) | 1996-04-11 | 1997-04-10 | Procede et appareil de conception de moule |
| EP97915694A EP0844057B1 (en) | 1996-04-11 | 1997-04-10 | Mold designing method and apparatus |
| CN97190340A CN1084661C (zh) | 1996-04-11 | 1997-04-10 | 金属模具的设计方法及装置 |
| TW086104673A TW333478B (en) | 1996-04-11 | 1997-04-11 | Method and device for designing a mould, and mould designed by said device |
| US08/988,240 US6304794B1 (en) | 1996-04-11 | 1997-12-10 | Method for designing a metal mold |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8089690A JP2955509B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 金型の設計方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09277260A true JPH09277260A (ja) | 1997-10-28 |
| JP2955509B2 JP2955509B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=13977767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8089690A Expired - Fee Related JP2955509B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 金型の設計方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955509B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012183692A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Osaka Prefecture Univ | ナノインプリント用モールドの設計方法 |
| JP2013202786A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Sanko Gosei Ltd | 成形品収縮変形予測装置、成形品収縮変形予測方法及び成形品収縮変形予測プログラム |
| CN104626406A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-20 | 延锋伟世通(北京)汽车饰件系统有限公司 | 一种干法pu玻纤板的顶棚模具变形方法 |
| WO2019160095A1 (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-22 | 株式会社ダイセル | モールドの製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4749393B2 (ja) | 2007-08-03 | 2011-08-17 | パナソニック株式会社 | 円筒成形品、射出成形用金型および円筒成形品の製造方法 |
| JP2009037162A (ja) | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Panasonic Corp | 円筒成形品、レンズ鏡筒、カメラおよび射出成形用金型 |
-
1996
- 1996-04-11 JP JP8089690A patent/JP2955509B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012183692A (ja) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Osaka Prefecture Univ | ナノインプリント用モールドの設計方法 |
| JP2013202786A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Sanko Gosei Ltd | 成形品収縮変形予測装置、成形品収縮変形予測方法及び成形品収縮変形予測プログラム |
| CN104626406A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-05-20 | 延锋伟世通(北京)汽车饰件系统有限公司 | 一种干法pu玻纤板的顶棚模具变形方法 |
| WO2019160095A1 (ja) * | 2018-02-19 | 2019-08-22 | 株式会社ダイセル | モールドの製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2955509B2 (ja) | 1999-10-04 |
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