JP7634981B2 - 物品の製造方法および射出成形システム - Google Patents

Description

本発明は射出成形に関する。

射出成形を行う射出成形システムにおいては、射出ノズルから樹脂が漏れ出すことを抑制することが好ましい。特許文献１にはノズルに設けたバルブピンで吐出口を閉鎖することが開示されている。特許文献１には金型とノズルの間で長い糸状の樹脂が発生することも開示されている。

特開２０１９－０８１３４６号公報

特許文献１の技術では、樹脂の漏れ出しを抑制するための検討が十分でない。そこで本発明は樹脂の漏れ出しを抑制する上で有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段の第１の観点は、射出成形を用いた物品の製造方法であって、バルブピンを有する射出ノズルから第１金型のランナーを介して前記第１金型のキャビティへ樹脂を射出する第１工程と、前記第１工程の後に、前記射出ノズルの前記バルブピンを前記ランナーに挿入し、前記射出ノズルの前記バルブピンを前記ランナーから抜去する第２工程と、前記第２工程の後に、前記射出ノズルから第２金型のランナーを介して前記第２金型のキャビティへ樹脂を射出する第３工程と、を有することを特徴とする。

上記課題を解決するための手段の第２の観点は、射出成形を用いた物品の製造方法であって、バルブピンを有する射出ノズルから金型のランナーを介して前記金型のキャビティへ樹脂を射出する第１工程と、前記第１工程の後に、前記射出ノズルの前記バルブピンを前記ランナーに挿入し、前記射出ノズルの前記バルブピンを前記ランナーから抜去する第２工程と、を有し、前記ランナーはコールドランナーであることを特徴とする。

上記課題を解決するための手段の第３の観点は、射出成形を用いた物品の製造方法であって、射出ノズルからバルブピンを有する金型のランナーを介して前記金型のキャビティへ樹脂を射出する第１工程と、前記第１工程の後に、前記金型の前記バルブピンを前記射出ノズルの樹脂流路に挿入し、前記金型の前記バルブピンを前記樹脂流路から抜去する第２工程と、を有することを特徴とする製造方法。

上記課題を解決するための手段の第４の観点は、射出成形システムであって、射出ノズルと、複数の金型を搬送する搬送機構と、を備え、前記射出ノズルは樹脂流路を開閉するバルブピンを有し、前記バルブピンによって前記射出ノズルの樹脂流路を閉じた際に、前記バルブピンは、前記射出ノズルの樹脂流路を開いた際の前記射出ノズルの先端よりも突出することを特徴とする。

本発明によれば、樹脂の漏れ出しを抑制する上で有利な技術を提供することができる。

射出成形システムを説明する模式図。 射出ノズルと金型の構成を説明する模式図。 中間工程を説明する模式図。 中間工程を説明する模式図。 中間工程を説明する模式図。 中間工程を説明する模式図。 バルブピン先端形状を説明する模式図。 射出成形システムを説明する模式図。 射出成形システムを説明する模式図。 製造方法を説明する模式図。 製造方法を説明する模式図。 製造方法を説明する模式図。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

＜システムの概要＞
図１は発明を実施するために用いることができる射出成形システム１の一例の平面図である。本例の射出成形システム１は、横型の射出成形機２と、搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂと、制御装置４とを備え、一台の射出成形機２に対して、搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂによって複数の金型を入れ替えながら樹脂成形品を製造するシステムである。樹脂成形品とは、射出成形を用いて製造された物品である。

射出成形機２は、射出装置５を含む。射出装置５は、射出シリンダ５１と、射出ノズル５２と、を備える。射出シリンダ５１で溶融した樹脂を射出ノズル５２から射出することができる。

本実施形態の場合、二つの金型１００Ａおよび金型１００Ｂを用いる。金型１００Ａおよび金型１００Ｂを総称して金型１００と呼ぶ場合がある。また、搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂを総称して搬送機構３と呼ぶ場合がある。搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂを使い分けることで、搬送機構３は複数の金型１００Ａ、１００Ｂを搬送することができる。

金型１００は、固定金型１０１と、固定金型１０１に対して開閉される可動金型１０２との組である。固定金型１０１と可動金型１０２との間に形成されるキャビティに溶融樹脂を射出することで樹脂成形品が成形される。固定金型１０１および可動金型１０２には、それぞれ取付板１０１ａ、１０２ａが固定されている。取付板１０１ａ、１０２ａは金型１００を射出成形機の成形動作位置１１（金型取付位置）にロックするために用いられる。

搬送装置３Ａは金型１００Ａを射出成形機２の成形動作位置１１に搬入および搬出する。搬送装置３Ｂは金型１００Ｂを成形動作位置１１に搬入および搬出する。搬送装置３Ａ、射出成形機２および搬送装置３Ｂは、この順にＸ方向に並んで配置されている。すなわち、搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂは、射出成形機２をＸ方向に挟むように、射出成形機２の左右に配置されている。搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂは、互いに対向して配置され、搬送装置３Ａは射出成形機２の左右の一側方に、搬送装置３Ｂは他側方にそれぞれ隣接して配置されている。成形動作位置１１は搬送装置３Ａと搬送装置３Ｂとの間に位置している。

搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂは、それぞれ、フレーム３０と、搬送ユニット３１と、複数のローラ３２と、複数のローラ３３とを備える。搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂは、それぞれ、金型１００を工場内で搬送する台車であってもよい。

フレーム３０は、装置の骨格を構成し、搬送ユニット３１や、複数のローラ３２および３３を支持する。搬送ユニット３１は、金型１００をＸ方向に往復移動して、成形動作位置１１に対して金型１００を出し入れする装置である。

搬送ユニット３１は、本実施形態の場合、モータを駆動源とした電動シリンダであり、シリンダに対して進退するロッドを備え、シリンダはフレーム３０に固定され、ロッドの端部には固定金型１０１が固定されている。搬送ユニット３１は、流体アクチュエータ、電動アクチュエータのいずれも使用可能であるが、電動アクチュエータを利用することで、金型１００の搬送に際して、その位置や速度の制御の精度を向上できる。流体アクチュエータとしては例えば油圧シリンダ、エアシリンダを挙げることができる。電動アクチュエータとしては、電動シリンダの他、モータを駆動源としたラック＆ピニオン機構、モータを駆動源としたボールねじ機構等を挙げることができる。

本実施形態の場合、搬送ユニット３１は、各搬送装置３Ａ、３Ｂに独立して設けられている。しかし、金型１００Ａおよび１００を支持する共通の支持部材を用い、この支持部材に対して一つの共通の搬送ユニット３１を設けてもよい。但し、本実施形態のように、搬送ユニット３１を、各搬送装置３Ａ、３Ｂに独立して設けた場合の方が、金型１００Ａと金型１００Ｂとで、搬送時の移動ストロークが異なる場合（例えば、金型の幅（Ｘ方向の幅）が異なる場合）に対応可能な点で有利である。また、搬送ユニット３１を、各搬送装置３Ａ、３Ｂに独立して設けた場合の方が、金型の厚み（Ｙ方向の幅）が異なっていて、金型を同時に搬送できない場合に対応可能な点で有利である。

複数のローラ３２は、Ｘ方向に配列されたローラ列を構成しており、本実施形態の場合、Ｙ方向に離間して二列構成されている。複数のローラ３２は、Ｚ方向の回転軸周りに回転し、金型１００の側面（取付板１０１ａ、１０２ａの側面）に接触して、金型１００を横から支えて金型１００のＸ方向の移動の案内を行う。複数のローラ３３は、Ｘ方向に配列されたローラ列を構成しており、本実施形態の場合、Ｙ方向に離間して二列構成されている。複数のローラ３３は、Ｙ方向の回転軸周りに回転し、金型１００の底面（取付板１０１ａ、１０２ａの底面）を支持して、金型１００を下から支えて金型１００のＸ方向の移動を円滑にする。

制御装置４は、射出成形機２を制御するコントローラ４１と、搬送装置３Ａを制御するコントローラ４２Ａと、搬送装置３Ｂを制御するコントローラ４２Ｂとを備える。各コントローラ４１、４２Ａ、４２Ｂは、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶デバイスと、センサやアクチュエータに接続されるインタフェースと、を含む。プロセッサは記憶デバイスに記憶されたプログラムを実行する。コントローラ４１が実行するプログラム（制御）の例は後述する。コントローラ４１は、コントローラ４２Ａおよび４２Ｂと通信可能に接続され、コントローラ４２Ａおよび４２Ｂに金型１００の搬送に関する指示を行う。コントローラ４２Ａおよび４２Ｂは、金型１００の搬入や搬出が終了した場合に、動作完了の信号をコントローラ４１に送信したり、また、異常発生時に緊急停止信号をコントローラ４１に送信したりする。

本実施形態では、射出成形機２、搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂそれぞれにコントローラを設けたが、一つのコントローラでこれら三つの装置を制御してもよい。また、搬送装置３Ａと搬送装置３Ｂとを、より確実に協調的に動作させる点で、これらを一つのコントローラで制御してもよい。少なくとも射出成形機２に一つのコントローラを設け、搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂに一つのコントローラを設けることで、システムの自由度が向上する。

＜射出ノズルおよび金型＞
射出ノズル５２および金型１００の構成について、図１に加えて、図２（ａ）を参照して説明する。図２（ａ）、（ｂ）は本発明の実施形態における射出成形システムで使用する射出ノズル５２および金型１００の断面図である。

図２（ａ）、（ｂ）に示す様に、射出ノズル５２は樹脂の吐出口に位置することができるバルブピン５６を有しうる。バルブピン５６は棒状あるいは針状の部材で、ニードルと称することもできる。

図２（ａ）において、金型１００は、固定側金型１０１の取付板１０１ａ、可動側金型１０２の取付板１０２ａ、固定側金型１０１の型板１０１ｂ、可動側金型１０２の型板１０２ｂを含む。この金型１００の固定側金型１０１は型板１０１ａと型板１０１ｂで構成されている。この金型１００の可動側金型１０２は取付板１０２ａと型板１０２ｂで構成されている。金型１００は溶融樹脂が流入するキャビティ１０４と、射出ノズル５２とキャビティ１０４との間の樹脂流路となるスプルー１１５およびコールドランナー１０５と、を有する。スプルー１１５は金型１００における樹脂の注入口である。コールドランナー１０５を有する金型１００は、金型１００内における樹脂流路であるランナー（コールドランナー１０５）の周囲に、ランナー内の樹脂を加熱するための加熱機構が設けられていない構造（コールドランナー構造）を有する。

コールドランナー１０５を有する金型１００の場合についてＳ１０のバルブピンの動作処理の例を説明したが、本実施形態ではホットランナー金型の場合について説明する。図２（ｂ）は本実施形態における射出成形システムで使用する金型の断面図である。

図２（ｂ）において、金型１００は、固定側金型１０１の取付板１０１ａ、可動側金型１０２の取付板１０２ａ、固定側金型１０１の第一の型板１０１ｂは、固定側金型１０１の第二の型板１０１ｃを含む。金型１００は、可動側金型１０２の型板１０２ｂを含む。この金型１００の固定側金型１０１は取付板１０１ａと第一の型板１０１ｂと第二の型板１０１ｃで構成されている。この金型１００の可動側金型１０２は取付板１０２ａと型板１０２ｂで構成されている。金型１００は、溶融樹脂が流入するスプルー１１５、ホットランナー１１４およびキャビティ１０４を有する。スプルー１１５は金型１００における樹脂の注入口である。ホットランナー１１４を有する金型１００は、金型１００内における樹脂流路であるランナー（ホットランナー１１４）の周囲に、ランナー内の樹脂を加熱するための加熱機構が設けられている構造（ホットランナー構造）を有する。

金型１００は、ホットランナー構造を実現するための、スプルーブッシュ１０５、マニホールド１０６、ボディ１０７、マニホールド１０６を金型１００に保持するためのリング状の保持部材１０８、１０９を含む。スプルー１１５およびホットランナー１１４は射出ノズル５２とキャビティ１０４の間の樹脂流路である。金型１００は、ホットランナー１１４からキャビティ１０４への樹脂注入口を封止するバルブピン１１０を有する。金型１００は、射出ノズル５２からホットランナー１１４への注入口（スプルー１１５）を封止するバルブピン１１１を有する。バルブピン１１１は棒状あるいは針状の部材で、ニードルと称することもできる。シリンダ１１２はバルブピン１１０を駆動する。シリンダ１１３はバルブピン１１１を駆動する。この金型１００のホットランナー構造はスプルーブッシュ１０５、マニホールド１０６、ボディ１０７、マニホールド１０６、ボディ１０７、保持部材１０８、１０９、バルブピン１１０、１１１、シリンダ１１２、１１３によって実現されている。

＜製造方法の概要＞
射出成形を用いた物品の製造方法は、射出ノズル５２から金型１００の樹脂流路を介して金型１００のキャビティ１０４へ樹脂を射出する射出工程を有する。ここで、金型１００の樹脂流路は、スプルー１１５および／またはランナー（コールドランナー１０５あるいはホットランナー１１４）である。複数の樹脂成形品を製造するために、この射出工程を繰り返すが、第１の方法では、金型１００Ａに対して射出工程を行った後、射出装置５に装着する金型１００Ａを金型１００Ｂに交換して、金型１００Ｂに対して次の射出工程を行うことができる。第２の方法では、金型１００Ａに対して射出工程を行った後、射出装置５に装着された金型１００Ａから樹脂成形品を取り出して、再び金型１００Ａに対して次の射出工程を行うことができる。上述した搬送機構３では金型１００Ａと金型１００Ｂの交換が容易であるから、第１の方法が好適である。

本実施形態の製造方法では、先の射出工程と次の射出工程の間に中間工程を有し、この中間工程に特徴がある。中間工程は先の射出工程の後に行われ、中間工程の後に、次の射出工程が行われる。先の射出工程と後の射出工程との間に射出装置５内の樹脂を入れかえてもよいが、典型的には、先の射出工程と後の射出工程とで共通の樹脂を用いることができる。典型的には、先の射出工程の次の射出工程では、先の射出工程後の中間工程時に射出ノズル５２の樹脂流路に存在する樹脂を、次の射出工程で射出することになる。

中間工程では、射出ノズル５２のバルブピン５６を金型１００の樹脂流路に挿入し、射出ノズル５２のバルブピン５６を金型１００の樹脂流路から抜去することが好ましい。このような中間工程を行うと、先の射出工程において金型１００の樹脂流路に残った樹脂をバルブピン５６で金型１００の中に押し込むことができるため、射出ノズル５２と金型１００との間の樹脂漏れを低減することができる。バルブピン５６を挿入および抜去する金型１００の樹脂流路は例えばスプルー１１５であるが、ランナー（コールドランナー１０５あるいはホットランナー１１４）であってもよい。

また、中間工程において、金型１００のバルブピン１１１を射出ノズル５２の吐出口に挿入し、金型１００のバルブピン１１１を射出ノズル５２の吐出口から抜去することも好ましい。このような中間工程を行うと、先の射出工程において射出ノズル５２の吐出口に残った樹脂をバルブピン１１１で射出ノズル５２の中に押し込むことができるため、射出ノズル５２と金型１００との間の樹脂漏れを低減することができる。

なお、中間工程において、バルブピン５６の挿入および抜去と、バルブピン１１１の挿入および抜去とのうちの、一方のみを行ってもよいよし、両方を行ってもよい。中間工程において、バルブピン５６の挿入および抜去と、バルブピン１１１の挿入および抜去の両方を行う場合には、バルブピン５６の挿入および抜去は、バルブピン１１１の挿入および抜去の先でも後でもよいが、先に行うことが好ましい。バルブピン５６およびバルブピン１１１の双方が存在する場合、中間工程において、バルブピン５６とバルブピン１１１とが互いに接触することが好ましい。また、バルブピン５６とバルブピン１１１とが互いに接触した状態を維持しながらバルブピン５６の抜去および／またはバルブピン１１１の抜去が行われることも好ましい。バルブピン５６の先端とバルブピン１１１の先端が互いに嵌合するようにしてもよい。中間工程では、射出ノズル５２の樹脂流路と金型１００の樹脂流路（コールドランナー１０５あるいはホットランナー１１４）との間が閉鎖された状態を含むことが望ましい。また、中間工程において、バルブピン１１１を射出ノズル５２へ挿入および抜去する場合には、射出ノズル５２のバルブピン５６を設けなくてもよい。

この中間工程の前の射出工程で用いる金型１００はコールドランナー構造を有していてもよいし、ホットランナー構造を有していてもよい。この中間工程の後の射出工程で用いる金型１００もコールドランナー構造を有していてもよいし、ホットランナー構造を有していてもよい。中間工程の前の射出工程で用いる金型１００がコールドランナー構造およびホットランナー構造の一方を有していて、中間工程の後の射出工程で用いる金型１００がコールドランナー構造およびホットランナー構造の他方を有していてもよい。

また、中間工程では、次の射出工程に移るために射出ノズル５２と金型１００との間の距離を増大させる（射出ノズル５２と金型１００とを離間させる）ことが行われる。射出ノズル５２と金型１００との境界近傍に残る樹脂が低減されているため、射出ノズル５２と金型１００との間の距離を増大させる際に、射出ノズル５２と金型１００との間での樹脂の糸引き現象を抑制することができる。なお、この射出ノズル５２と金型１００との間の距離を増大させる動作は、バルブピン５６のランナー１０５からの抜去の後に行うことが好ましい。バルブピン５６が挿入された状態で射出ノズル５２と金型１００との間の距離を増大させるとバルブピン５６を損傷する可能性がある。しかし、バルブピン５６が抜去された状態で射出ノズル５２と金型１００との間の距離を増大させれば、バルブピン５６を損傷する可能性を低減できる。同様の理由で、この射出ノズル５２と金型１００との間の距離を増大させる動作は、バルブピン１１１の射出ノズル５２の樹脂流路からの抜去の後に行うことが好ましい。射出ノズル５２を金型１００から離間させてから次の射出工程を開始するまで期間は、バルブピン５６が射出ノズル５２の吐出口を塞いでいることが好ましい。これにより、中間工程において、射出ノズル５２から樹脂の漏れ出しことを抑制できる。同様の理由で、射出ノズル５２を金型１００から離間させてから次の射出工程を開始するまで期間は、バルブピン１１１がホットランナー１１４の注入口を塞いでいることが好ましい。

中間工程での処理について図３を用いて説明する。図３はＳ１０の射出装置関連処理のバルブピン動作処理を示すフローチャートである。図４（ａ）～（ｃ）はバルブピンの動作例を示す図である。図３の処理例の各ステップと図４（ａ）～（ｃ）の各状態とを参照しつつ説明する。なお、図３では射出ノズル５２のバルブピン５６のことをノズルピンと略して記載し、金型１００のバルブピン１１１のことを金型ピンと略して記載している。

［第一実施形態］
図３のＳ３１では、金型１００がコールドランナー（ＣＲ）を有するかホットランナー（ＨＲ）を有するかによって処理が分かれる。本実施形態では、コールドランナー（ＣＲ）を有する金型１００を用いるため、Ｓ３２の処理を開始する。射出および保圧工程中は、バルブピン５６は射出ノズル５２の樹脂流路内の後退限に停止している。保圧が完了した時点でバルブピン５６が射出ノズル５２の吐出口５２ａを閉鎖する方向に移動を開始する。Ｓ３２ではバルブピン５６が後退限からの移動を開始する。図４（ａ）はこの動作を示している。

Ｓ３３ではバルブピン５６が前進限で停止する。図４（ｂ）はこの動作を示している。バルブピン５６が射出ノズル５２の吐出口５２ａを通過し、コールドランナーとなる金型内の流路１０５まで挿入し停止する。バルブピン５６の挿入量は射出ノズル５２の吐出口５２ａの樹脂容量によって調整する。

Ｓ３４ではバルブピン５６がスプルー１１５から抜去される。図４（ｃ）はこの動作を示している。バルブピン５６が射出ノズル５２の方向に後退し、ノズルタッチ部まで移動して停止する。バルブピン５６はスプルー１１５に挿入されていないが、射出ノズル５２の吐出口５２ａを塞いでいる。この時のバルブピン５６の位置を分離位置と称する。

Ｓ３８でバルブピン５６が射出ノズル５２の吐出口５２ａを塞いだ状態で、射出ノズル５２を後退させる。すなわち、射出ノズル５２と金型１００との間の距離を増大させる。図４（ｄ）はこの動作を示している。これにより、射出ノズル５２が金型１００から分離される。

この後、次の射出工程の開始までバルブピン５６は分離位置のままであり、射出工程が開始するとバルブピン５６を分離位置から後退限まで移動し、射出ノズル５２の吐出口５２ａから樹脂の射出を行う。

［第二実施形態］
ホットランナー金型の場合のバルブピンの動作例について、図３と図５（ａ）～（ｃ）の各状態とを参照しつつ説明する。

図３のＳ３１では、金型１００がコールドランナー（ＣＲ）を有するかホットランナー（ＨＲ）を有するかによって処理が分かれる。本実施形態では、ホットランナーを有する金型１００を用いるため、Ｓ３５の処理を開始する。

Ｓ３５ではバルブピン５６が後退限からの移動を開始する。図５（ａ）はこの動作を示している。射出および保圧行程中は、バルブピン５６は射出ノズル５２の樹脂流路内の後退限に停止している。保圧が完了した時点でバルブピン５６が射出ノズル５２の吐出口５２ａを閉鎖する方向に移動を開始する。

Ｓ３６ではバルブピン５６がバルブピン１１１に接触して停止する。図５（ｂ）はこの動作を示している。バルブピン５６が射出ノズル５２の吐出口５２ａを通過し、金型１００内の樹脂流路（スプルー１１５）に挿入され、バルブピン１１１に接触して停止する。

Ｓ３７ではバルブピン５６がスプルー１１５から抜去される。図５（ｃ）はこの動作を示している。バルブピン５６とバルブピン１１１が密着したまま分離位置まで移動して停止する。バルブピン５６が射出ノズル５２の吐出口５２ａを封止する方向に後退し、バルブピン１１１がスプルー１１５を封止する方向に前進し、分離位置すなわちノズルタッチ部まで移動して停止する。

Ｓ３８でバルブピン５６が射出ノズル５２の吐出口５２ａを塞いだ状態で、射出ノズル５２を後退させる。すなわち、射出ノズル５２と金型１００との間の距離を増大させる。図５（ｄ）はこの動作を示している。これにより、射出ノズル５２が金型１００から分離される。

この後、次の射出工程の開始までバルブピン５６は分離位置のままであり、射出工程が開始するとバルブピン５６を分離位置から後退限まで移動し、射出ノズル５２の吐出口５２ａから樹脂の射出を行う。

［第三実施形態］
第二実施形態では、バルブピン５６が成形機側、バルブピン１１１が金型側での例を説明したが、バルブピン５６とバルブピン１１１を入れ替えてもよい。図３と図６（ａ）～Ｆの各状態とを参照しつつ説明する。

図３のＳ３５ではバルブピン５６が後退限からの移動を開始する。図６（ａ）はこの動作を示している。射出および保圧行程中は、バルブピン１１１はホットランナーの樹脂流路１１４内の後退限に停止している。保圧が完了した時点でバルブピン１１１が樹脂流路１１４を閉鎖する方向に移動を開始する。

Ｓ３６ではバルブピン５６がバルブピン１１１に接触して停止する。図６（ｂ）はこの動作を示している。バルブピン１１１がホットランナー内の樹脂流路１１４を通過し、射出ノズル５２の吐出口５２ａまで挿入され、バルブピン５６に接触して停止する。

Ｓ３７ではバルブピン５６とバルブピン１１１が密着したまま分離位置まで移動して停止する。図６（ｃ）はこの動作を示している。バルブピン５６がスプルーブッシュ１０５の方向に後退し、バルブピン１１１が射出ノズル５２の吐出口５２ａ方向に前進し、分離位置すなわちノズルタッチ部まで移動して停止する。

［第四実施形態］
第二および第三実施形態では、バルブピン５６およびバルブピン１１１の先端形状は平面の例で説明したが、平面以外の形状でもよい。例えば、図７（ａ）のようなバルブピン５６が凸面、バルブピン１１１が凹面の曲面形状で構成する場合もある。また、図７（ｂ）のようにバルブピン５６が円錐形状、バルブピン１１１が逆円錐形状とする場合、図７（ｃ）のようにバルブピン５６とバルブピン１１１の表面粗さを調整して両側に突起形状を付与する場合もある。図７（ａ）、Ｂはバルブピン５６が凸、突き当てが凹の例を示したが、凹凸が逆の場合であってもよい。このように、バルブピン５６の先端とバルブピン１１１の先端が互いに嵌合する構成であれば、樹脂の漏れを抑制することができる。

＜射出成形機＞
射出成形機２の構成について、図１に加えて、図８（ａ）～図９を参照して説明する。図８（ａ）は射出成形機２の側面図である。図８（ｂ）は固定プラテン６１の端面図であり、図８（ａ）のＩ－Ｉ線の斜視図である。図９は成形動作位置１１周辺の構成を示す部分斜視図である。

図１および図８（ａ）を参照して、射出成形機２は、射出装置５と、型締装置６と、樹脂成形品を取り出す取出機７と、を備える。Ｙ方向に射出装置５と、型締装置６とは、フレーム１０上に、搭載されている。

射出装置５は、Ｙ方向に延設された射出シリンダ５１を備える。射出シリンダ５１は、バンドヒータ等の加熱デバイス（不図示）を備え、ホッパ５３から導入される樹脂を溶融する。射出シリンダ５１にはスクリュ５１ａが内蔵されており、スクリュ５１ａの回転により、射出シリンダ５１内に導入する樹脂の可塑化計量を行い、スクリュ５１ａの軸方向（Ｙ方向）の移動によって、射出ノズル５２から溶融樹脂を射出することができる。

射出ノズル５２としては、吐出口を開閉可能なシャットオフノズルを採用可能である。図８（ａ）には、シャットオフノズルの一例が図示されている。図８（ａ）のシャットオフノズルの開閉機構５７には、吐出口５２ａを開閉するバルブピン５６が設けられている。バルブピン５６は、リンク５７ｂを介してアクチュエータ５７ａ（シリンダ）に連結されている。アクチュエータ５７ａの動作によりバルブピン５６が動作し、バルブピン５６が吐出口５２ａを開閉する。

図８（ａ）には、バルブピン５６が射出ノズル５２の樹脂流路（吐出口５２ａ）を閉じた状態におけるバルブピン５６の先端５６ａの位置を示している。バルブピン５６が後退限まで移動すると、バルブピン５６が樹脂流路（吐出口５２ａ）を開いた状態になり、バルブピン５６の先端５６ａは位置５６ｂに移動する。図８（ａ）には、バルブピン５６が樹脂流路（吐出口５２ａ）を開いた状態における射出ノズル５２の先端５２ｂの位置を示している。バルブピン５６が前進限まで移動すると、バルブピン５６の先端５６ａは位置５６ｃに移動する。バルブピン５６によって射出ノズル５２の樹脂流路（吐出口５２ａ）を閉じた際に、バルブピン５６は、射出ノズル５２の樹脂流路（吐出口５２ａ）を開いた際の射出ノズル５２の先端５２ｂよりも突出する。このようにすることで、上述したようにバルブピン５６を金型１００のスプルー１１５へ挿入できるようになる。

射出シリンダ５１は、駆動ユニット５４に支持されている。駆動ユニット５４には、スクリュ５１ａを回転させる可塑化計量モータや、スクリュ５１ａを軸方向に進退させる射出モータが設けられている。駆動ユニット５４は、フレーム１０上のレール１２に沿ってＹ方向に進退可能であり、駆動ユニット５４には、射出装置５を全体的にＹ方向に進退させるアクチュエータ（例えば電動シリンダ）５５が設けられている。

型締装置６は、金型１００の型締めと、型開閉を行う装置であり、本実施形態の場合、トグル式の型締装置である。型締装置６は、Ｙ方向に順に、固定プラテン６１、可動プラテン６２、可動プラテン６３が配置されている。これらのプラテン６１～６３には複数（ここでは四つ）のタイバ６４が通過している。各タイバ６４はＹ方向に延びる軸であり、その一方端部は固定プラテン６１に固定されている。各タイバ６４は、可動プラテン６２に形成された各貫通穴を挿通している。各タイバ６４の他端部は、調整機構６７を介して可動プラテン６３に固定されている。可動プラテン６２および６３は、フレーム１０上のレール１３に沿ってＹ方向に移動可能であり、固定プラテン６１はフレーム１０に固定されている。

可動プラテン６２と可動プラテン６３との間にはトグル機構６５が設けられている。トグル機構６５は、可動プラテン６３に対して（換言すれば固定プラテン６１に対して）可動プラテン６２をＹ方向に進退させる機構である。トグル機構６５は、リンク６５ａ～６５ｃを含む。リンク６５ａは、可動プラテン６２に回動自在に連結されている。リンク６５ｂは可動プラテン６３に回動自在に連結されている。リンク６５ａとリンク６５ｂとは、互いに回動自在に連結されている。リンク６５ｃはリンク６５ｂに回動自在に連結されている。リンク６５ｃは、また、アーム６６ｃに回動自在に連結されている。

アーム６６ｃはボールナット６６ｂに固定されている。ボールナット６６ｂはＹ方向に延びるボールねじ軸６６ａに係合しており、ボールねじ軸６６ａの回転によって、Ｙ方向に進退する。ボールねじ軸６６ａは可動プラテン６３に回転自在に支持されており、可動プラテン６３にはモータ６６が支持されている。モータ６６はボールねじ軸６６ａを回転する。モータ６６の回転量はロータリエンコーダ等のセンサ（不図示）により検出される。モータ６６の回転量を検出しつつ、モータ６６を駆動することで、金型１００の型締めと型開閉とを行うことができる。

射出成形機２は、型締力を計測するセンサ６８を備える。本実施形態の場合、センサ６８はタイバ６４に設けられた歪ゲージであり、タイバ６４の歪を検知して型締力を演算する。

調整機構６７は、可動プラテン６３に回転自在に支持されたナット６７ｂと、駆動源であるモータ６７ａと、モータ６７ａの駆動力をナット６７ｂに伝達する伝達機構（ここではベルト伝動機構）とを備える。各タイバ６４は、可動プラテン６３に形成された穴を通過して、ナット６７ｂと係合している。ナット６７ｂを回転させることで、ナット６７ｂとタイバ６４とのＹ方向の係合位置が変化する。つまり、タイバ６４に対する可動プラテン６３の固定位置が変化する。これにより、可動プラテン６３と固定プラテン６１との間隔を変化させることができ、型締力等を調節することができる。モータ６７ａの回転量はロータリエンコーダ等のセンサ（不図示）により検出される。モータ６７ａの回転量を検出しつつ、モータ６７ａを駆動することで、タイバ６４に対する可動プラテン６３の固定位置を初期位置から任意の位置により高精度に変化させることができる。

成形動作位置１１は一対のプラテン（固定プラテン６１と可動プラテン６２）の間の領域である。成形動作位置１１に導入された金型１００は、固定プラテン６１と可動プラテン６２との間に挟まれて型締めされる。また、可動プラテン６２の移動により可動金型１０２の移動による型開閉が行われる。

図８（ｂ）を参照して、固定プラテン６１の中央部には、射出ノズル５２が進退する開口部６１ａが形成されている。固定プラテン６１の、可動プラテン６２側の面（内面という）には、複数のローラＢＲが回転自在に支持されている。複数のローラＢＲは、Ｙ方向の回転軸周りに回転し、金型１００の底面（取付板１０１ａの底面）を支持して、金型１００を下から支えて金型１００のＸ方向の移動を円滑にする。固定プラテン６１のＸ方向両側には、ローラ支持体６２０が固定されており、このローラ支持体６２０にも複数のローラＢＲが支持されている。

固定プラテン６１の内面には、Ｘ方向に延びる溝６１ｂが形成されている。溝６１ｂは上下に離間して二列形成されている。各溝６１ｂには、ローラユニット６４０が設けられている。ローラユニット６４０は複数のローラＳＲが回転自在に支持されている。複数のローラＳＲは、Ｚ方向の回転軸周りに回転し、金型１００の側面（取付板１０１ａの側面）に接触して、金型１００を横から支えて金型１００のＸ方向の移動の案内を行う。ＩＩ－ＩＩ線断面図に示すように、ローラユニット６４０はバネ６４１の付勢によって、溝６１ｂからローラＳＲが突出する位置に位置する一方、型締め時には溝６１ｂ内に後退してローラＳＲが溝６１ｂに突出しない位置に位置する。ローラユニット６４０は、金型１００の入れ替えの際には、金型１００と固定プラテン６１の内面とが接触して内面が損傷することを防止でき、型締め時には、固定プラテン６１の内面と金型１００とが密接することを邪魔しない。

固定プラテン６１のＸ方向両側には、ローラ支持体６３０が固定されており、このローラ支持体６３０にも複数のローラＳＲが支持されている。

このようなローラＢＲ、ローラＳＲによって、金型１００を射出成形機２と、搬送装置３Ａまたは搬送装置３Ｂとの間で搬送する際に、金型１００をより高速かつ円滑に搬送することができる。

固定プラテン６１には、固定金型１０１を固定プラテン６１にロックする複数の固定機構（クランプ）６１０が設けられている。クランプ６１０は、取付板１０１ａと係合する係合部６１０ａを備えると共に係合部６１０ａを係合位置と、係合解除位置との間で移動するアクチュエータ（不図示）を内蔵する。アクチュエータは、油圧アクチュエータやエアアクチュエータ等の流体アクチュエータである。金型を固定するための機構としては、電磁クランプを使用してもよい。電磁クランプは、コイルに電流を流すことで、比較的短時間にコイルの内側にある磁性材料の着磁や脱磁を行うことができ、金型の脱着が可能となる。しかし、金型１００の入れ替えを頻繁に行う場合、流体アクチュエータの方が有利である。

電磁クランプの着磁や脱磁は、一般に大容量コンデンサに蓄えられた電荷を、コイルに瞬間的に流すことによって行われるが、コイルに流れる電流は非常に大きく、何度も繰り返すとコイルや磁石が次第に発熱するという問題がある。磁石の磁力は温度が上がると弱まり、最終的に磁力を失うため、コイルや磁石が加熱する状況は好ましくなく、さらに金型に熱が伝わることで樹脂成形品の品質に影響を及ぼす場合もある。この対策として、電磁クランプに冷却水を流すという方法もあるが、電力使用量や設備コストの観点で不利である。そのため、金型１００の入れ替えを頻繁に行う場合、流体アクチュエータの方が有利である。

なお、可動プラテン６２についても、固定プラテン６１と同様に、複数のローラＢＲ、ローラ支持体６２０および６３０、ローラユニット６４０、可動金型１０２をロックする固定機構６１０が設けられる。

図９を参照する。一般に型締装置の周囲には、扉が設けられており、金型交換の際には、扉を開放して交換作業を行う。しかし、本実施形態では、金型１００の入れ替えを頻繁に行うことを想定しており、扉を開閉する構成では不便である。

本実施形態の場合、型締装置６の周囲は、カバー（外装板）６０で囲まれているが、金型１００の入れ替えのために、成形動作位置１１の側方に、金型１００を通過させる開口部６０ａが形成されている。開口部６０ａは、基本的に、常時開放されており、成形動作位置１１に対する金型１００の自由な出し入れが可能となっている。開口部６０ａには、手動で開閉するスライド扉を設けて開口部６０ａを閉鎖可能としてもよい。そして、金型１００を別の金型に交換するといった準備作業の際には、スライド扉で開口部６０ａを閉鎖してもよい。

また、図９には、搬送装置３Ｂの外観例も図示されている。フレーム３０には扉を設けてフレーム３０の内外を隔離してもよい。図２（ｂ）の例では搬送装置３Ｂの下部にコントローラ４２Ｂを配置しているが、各コントローラの配置箇所はどこでもよい。

図８（ａ）に戻り、取出機７について説明する。樹脂成形品の取り出しは、金型のエジェクタバルブピンを作動させ樹脂成形品を自動落下させる方法や、作業者による手作業での取り出しも採用可能であるが、本実施形態では、型開きされた可動金型１０２から樹脂成形品を取り出す機構としている。

取出機７は、Ｘ方向に延びるレール７１と、レール７１上をＸ方向に移動可能な可動レール７２と、を備える。可動レール７２はＹ方向に延設されており、可動レール７２上にはスライダ７３が設けられている。スライダ７３は可動レール７２に案内されてＹ方向に移動する機能を有すると共に、昇降軸７３ａをＺ方向に昇降する機能を有している。

昇降軸７３ａの下端部には吸着ヘッド７４が設けられており、吸着ヘッド７４には、樹脂成形品に特化したチャック板７５が取付けられている。

取出機７は、型開きの後、レール７１、可動レール７２およびスライダ７３により、図８（ａ）で破線で示すように吸着ヘッド７４を固定金型１０１と可動金型１０２との間に移動し、樹脂成形品を吸着して、外部へ搬送する。なお、本実施形態では、取出機７として吸着方式の取出機を例示するが、樹脂成形品を機械的に把持する方式の取出機も採用可能である。

＜樹脂成形品の製造例＞
射出成形システム１の動作例について説明する。図１０（ａ）はコントローラ４１が実行する処理例を示すフローチャートである。図１１～図１２は射出成形システム１の動作例を示す図である。図１０（ａ）の処理例の各ステップと、図１１～図１２の各状態とを参照しつつ説明する。以下の例では、金型１００Ａを用いた成形→金型１００Ｂを用いた成形→金型１００Ａを用いた成形．．．というように、金型１００Ａおよび金型１００Ｂを入れ替えながら成形動作を行う場合を想定する。

図１０（ａ）のＳ１では初期設定を行う。ここでは、金型１００Ａ、１００Ｂ毎に、射出装置５、型締装置６の動作条件を登録する。例えば、一回の射出樹脂量、温度、射出速度、型締力、タイバ６４に対する可動プラテン６３の位置の初期値等である。これらの条件は金型１００Ａと金型１００Ｂとで同じ場合も異なる場合もある。１回目の成形動作は金型１００Ａを用いるので、まずは、動作条件として金型１００Ａに関する条件が自動設定される。また、射出シリンダ５１の加温や初回の樹脂の可塑化計量等を開始する。

図１０（ａ）のＳ２では、金型１００Ａを射出成形機２内に搬送する。図１１はこの動作を示している。まず、モータ６６を駆動して、状態ＳＴ１に示すように、固定プラテン６１と可動プラテン６２との間の隙間が、金型１００Ａの厚み（Ｙ方向の幅）よりも少し広くする。続いて、コントローラ４１はコントローラ４２Ａに金型１００Ａの搬入指示を送信し、コントローラ４２Ａは搬送ユニット３１を駆動して、金型１００Ａを成形動作位置１１に搬入する。搬入が完了すると、コントローラ４２Ａからコントローラ４１へ搬入完了を示す信号が送信される。搬入完了を示す信号を受信すると、モータ６６を駆動して、固定プラテン６１と可動プラテン６２とを金型１００Ａに密着させる。このときは、成形中に発生させるような型締力を発生させる必要はない。

図１０（ａ）のＳ３ではまた、固定機構６１０を駆動して、金型１００Ａを固定プラテン６１、可動プラテン６２にそれぞれロックする。

図１０（ａ）のＳ４ではモータ６６を駆動して、トグル機構６５を駆動し、固定プラテン６１と可動プラテン６２とにより金型１００Ａの型締めを行う。図１０（ａ）のＳ５では金型１００に対する射出の準備を行う。ここではアクチュエータ５５を駆動して射出装置５を移動し、射出ノズル５２を金型１００Ａにタッチさせる。図１１の状態ＳＴ３はこれらの動作を示している。状態ＳＴ３は、バルブピン５６を有する射出ノズル５２から金型１００Ａの樹脂流路を介して金型１００Ａのキャビティへ樹脂を射出する射出工程を示している。

次に、図１０（ａ）のＳ６及びＳ７の処理を並列的に行う。

Ｓ６では、溶融樹脂の射出と、保圧とを行う。詳細には、射出装置５を駆動して射出ノズル５２から金型１００Ａ内のキャビティへ溶融樹脂を充填し、更に、樹脂の固化による体積減少を補うために、樹脂を高圧で押し込む。Ｓ６の処理の際、センサ６８によって実際の型締力を計測する。成形中、金型１００Ａの温度が次第に上昇することで、金型１００Ａが熱膨張し、初期の型締力としばらく時間が経過した後の型締力に差が生じる場合がある。よって、次回の型締めの際の型締力を、センサ６８の計測結果に基づき補正することができる。型締力の調整は、モータ６７を駆動して、タイバ６４に対する可動プラテン６３の位置調整により行う。このようにタイバ６４に対する可動プラテン６３の位置の初期値を、センサ６８の計測結果に応じて補正して型締力を調整することで、型締力の精度を高めることができる。タイバ６４に対する可動プラテン６３の位置調整は、任意のタイミング（例えば図５（ａ）のフローチャートであればＳＸ１、Ｓ９、ＳＸ２、Ｓ１４～Ｓ１６のいずれかのタイミング等）で行えばよい。

Ｓ７では、固定機構６１０による固定プラテン６１及び可動プラテン６２に対する金型１００のロックを解除する。金型１００のロック解除には一定の時間（例えば数秒）を要する場合がある。金型１００のロック解除を、Ｓ６の射出、保圧と並行して行うことで、Ｓ６の処理完了後、直ぐにＳ９の金型入れ替えを行うことができる。金型１００は型締め状態にあるので、プラテン６１、６２とのロックを解除しても金型１００が落下したり、固定金型１０１と可動金型１０２との相対位置がずれたりすることは無い。

これにより生産性を向上できる。具体的には、例えば、本実施形態とは異なり、Ｓ６の処理の後にＳ７の処理を行う構成において、樹脂成形品の取り出し間隔が１８秒であり、Ｓ７の金型のロック解除に２．６秒かかっていたと仮定する。この場合、一日あたり４８００ショット分の樹脂成形品を生産することができる。一方、本実施形態のように、Ｓ６とＳ７の処理を並列的に実行することで、Ｓ６の処理中に、金型１００のロック解除を完了できた場合、樹脂成形品の取り出し間隔が１５．４秒に短縮できる。一日あたり５６１０ショット分の樹脂成形品を生産でき、生産性が１６．９％向上する。

固定機構６１０が流体アクチュエータを駆動源としている場合、停電や装置トラブルが発生して流体の圧力が失われた場合の対策として、金型１００が射出成形機２から脱落しないように、固定機構６１０に金型保持用のバネを設ける場合がある。しかし、このようなバネが存在すると、バネの付勢力に抗してロックを解除する必要があるため、ロック解除時間が長くなる傾向にある。特に、空圧アクチュエータの場合にロック解除時間が長時間化する。金型１００が大型化すると、より強いバネを使用し、また、流体アクチュエータもより高出力のものを使用するが、高出力な流体アクチュエータは一般的にシリンダが大径であるため、更にロック解除時間が長くなる傾向にある。

固定機構６１０が電磁クランプを駆動源としている場合、コイルに大電流を流すことで、短時間にロックが可能である。しかし、ロック解除のための脱磁は一般的に交流電流をコイルに与えながら徐々に磁力を弱めていく必要があるため、ロック解除に一定の時間を要する。

本実施形態のようにＳ６とＳ７の処理を並列的に行うことで、ロック解除に起因する待ち時間を短縮することができる。Ｓ７のロック解除はＳ６の射出開始後、保圧開始前に開始してもよい。Ｓ７のロック解除を保圧完了前に完了することで、その後の処理（Ｓ９）の開始前の待ち時間を０にすることができる。Ｓ６の処理時間が短い場合、Ｓ７のロック解除が保圧完了後に完了することになるが、それでもＳ６の後にＳ７の処理を実行する場合と比べて待ち時間を短縮できる。

Ｓ６及びＳ７の処理が完了すると、次に、Ｓ８～Ｓ１０の処理を並列的に行う。図１０（ａ）のＳ８では、金型１００Ａ内の樹脂成形品の冷却時間の計時を開始する。

Ｓ９では金型の入れ替えを行う。ここではモータ６６を駆動して、トグル機構６５を駆動する。これにより、型締力を消失し、固定プラテン６１に対して可動プラテン６２を僅かに離間させ、金型の入れ替えが可能となる隙間を形成する。図１１の状態ＳＴ４は固定プラテン６１に対して可動プラテン６２を僅かに離間させる状態を示している。そして金型の搬出入を行う。詳細は図１０（ｂ）を参照して後述する。

図１０（ａ）のＳ１０では射出装置５に関連する処理を行う。ここでは、例えば、保圧サックバック、ノズルシャットオフ、射出装置５の後退、次の射出のための可塑化計量開始、等を行う。図８（ａ）の状態ＳＴ４は射出装置５を後退する状態（射出ノズル５２を後退する状態）を示している。

保圧サックバック、ノズルシャットオフは、射出ノズル５２が金型１００Ａから離れて溶融樹脂が垂れることを防止するものである。これらの処理は、Ｓ９で固定プラテン６１に対して可動プラテン６２を僅かに離間させる前に行ってもよい。保圧サックバックとは、保圧後にスクリュ５１ａを後退させて射出シリンダ５１内や金型１００内の樹脂圧力を低減するものである。保圧サックバックにおけるスクリュ５１ａの後退位置は、絶対位置で管理してもよいし、保圧完了後のスクリュ５１ａの位置に対する相対位置で管理してもよい。また、射出装置５に設置されているロードセル（不図示）が測定する樹脂圧力が所定圧まで低下することが検知されるまでスクリュ５１ａを後退させてもよい。ノズルシャットオフは、射出ノズル５２の吐出口５２ａを閉鎖することであり、図８（ａ）の例で言えば、バルブピン５６で吐出口５２ａを閉鎖する。このような動作により、樹脂が漏れ出ることを抑制できる。また、次の射出のための樹脂計量の精度も向上できる。以上の処理により、樹脂が漏れ出ることをある程度は低減できるが、樹脂の種類や金型の構造によっては金型１００と射出ノズル５２の間で長い糸状の樹脂が発生することがある。特開２０１９－０８１３４６号公報のように、金型を入れ替える際の金型と成形機ノズルを離間時の樹脂漏れ防止のため、保圧サックバックとシャットオフノズルを用いることができる。この場合、保圧サックバック量が多すぎすると流路内にエアを巻き込んで成形品にシルバーストリークの外観不良が発生してしまう。また、ポリプロピレンなどの低粘度樹脂では、シャットオフノズル先端に残存する樹脂が離間時に引き延ばされて糸引きが発生する可能性がある。これを防止するために、射出ノズル５２にエアを吹きつける装置を設置してもよいが、エアの吹きつけにより、射出ノズル５２の吐出口５２ａに残留する樹脂が固化し、その固化樹脂が次の成形においてコールドスラグの原因になる可能性がある。本実施形態では、バルブピン５６を金型１００の樹脂流路（スプルー１１５）へ挿入することで、樹脂の糸引きを抑制することができる。

図１０（ｂ）はＳ９の金型入替え処理の例を示している。図１０（ｂ）のＳ２１では固定プラテン６１と可動プラテン６２との離間を開始する。具体的には、上記の通り、モータ６６を駆動して、トグル機構６５を駆動する。これにより、型締力を消失し、固定プラテン６１に対して可動プラテン６２を移動させる。その目的は、上述した通り、固定プラテン６１と可動プラテン６２とを僅かに離間させ、金型の入れ替えが可能となる隙間を形成することにあるが、本実施形態の場合、離間動作が完了する前にＳ２２の処理を開始する。

図１０（ｂ）のＳ２２では、射出成形機２内の金型１００の搬出と、射出成形機２外の金型１００の搬入とを開始する。ここで、一般的にどのような制御方法を用いても、目標とする移動量や絶対位置に近づいてから、目標に収束するまで多少の時間がかかる。また、一般に、高い型締力を受け止める必要のある可動プラテン６２は、比較的重量があるため、その移動から停止に際して急激な移動や停止は困難である。そして、可動プラテン６２の移動が概ね完了していれば、金型の入れ替えが可能となる隙間は形成されている。本実施形態では、固定プラテン６１と可動プラテン６２との離間完了前に金型１００の入替えを開始することで、生産性を向上することができる。これによって、例えば、１回の金型交換あたりに０．１秒～０．３秒程度の待ち時間を削減できる。仮に０．２秒として一日に金型交換を６０００回行うとすると、一日あたり２０分の待ち時間を削減できる。

Ｓ２２における金型１００の搬出開始タイミングは、例えば、可動プラテン６２の移動完了前０．５ｍｍ～２ｍｍ程度の位置のタイミングであるが、事前の実験などにより適宜設定することができる。同様に機外の金型１００の搬入開始タイミングは、可動プラテン６２の移動完了前０．５ｍｍ～２ｍｍ程度の位置のタイミングであるが、事前の実験などにより適宜設定することができる。金型１００の搬入出タイミングは、金型等によっても異なる場合があるため、任意に設定変更できる構成であってもよい。

図１０（ｂ）のＳ２３では固定プラテン６１と可動プラテン６２との離間を完了する（可動プラテン６２の移動が完了する）。なお、固定プラテン６１と可動プラテン６２との離間完了を監視して、異常が確認された場合には金型入れ替えを停止してもよい。異常の例として、可動プラテン６２が目標位置に到達していない場合や、搬送装置３Ａ又は３Ｂに過負荷が生じている場合を挙げることができる。

図１０（ｂ）のＳ２４ではモータ６６を駆動して、トグル機構６５を駆動することで可動プラテン６２の移動を開始し、固定プラテン６１と可動プラテン６２との近接を開始する。ここでも、金型１００の搬入の完了前の移動中に、固定プラテン６１と可動プラテン６２との近接を開始することで生産性を向上することができる。可動プラテン６２の移動開始のタイミングは、例えば、搬入される金型１００の移動完了前０．５ｍｍ～３ｍｍ程度の位置のタイミングであるが、事前の実験などにより適宜設定することができる。搬入される金型１００の位置に対する可動プラテン６２の移動開始タイミングは、型閉じ速度や搬送装置３Ａ、３Ｂの性能、金型１００の重量等によっても異なるため、任意に設定変更できる構成であってもよい。

図１０（ｂ）のＳ２５では射出成形機２内の金型１００の搬出と、射出成形機２外の金型１００の搬入とを完了する。Ｓ２６では固定プラテン６１と可動プラテン６２との近接を完了する（可動プラテン６２の移動が完了する）。固定プラテン６１と可動プラテン６２とが射出成形機２内に搬入した金型１００に密着する。このときは、成形中に発生させるような型締力を発生させる必要はない。なお、固定プラテン６１と可動プラテン６２との近接完了を監視して、異常が確認された場合には金型入れ替えを停止してもよい。異常の例として、可動プラテン６２が目標位置に到達していない場合や、搬送装置３Ａ又は３Ｂに過負荷が生じている場合を挙げることができる。Ｓ２７では固定機構６１０を駆動して射出成形機２内に搬入した金型１００を固定プラテン６１、可動プラテン６２にそれぞれロックする。以上によりＳ９の金型入替え処理が終了する。

図１１の状態ＳＴ５は金型１００を入れ替える状態を示している。ここでは、金型１００Ａを成形動作位置１１から搬送装置３Ａに搬出し、金型１００Ｂを搬送装置３Ｂから成形動作位置１１へ搬入している。コントローラ４１はコントローラ４２Ａに金型１００Ａの搬出指示を送信し、コントローラ４２Ａは搬送ユニット３１を駆動して、金型１００Ａを成形動作位置１１から搬出する。搬出が完了すると、コントローラ４２Ａからコントローラ４１へ搬入完了を示す信号が送信される。金型１００Ａは搬送装置３Ａ上で冷却される。このとき、自己閉鎖部１０３の働きによって金型１００Ａの閉状態が維持される。

金型１００Ａの搬出の後、または、搬出に並行して、コントローラ４１はコントローラ４２Ｂに金型１００Ｂの搬入指示を送信し、コントローラ４２Ｂは搬送ユニット３１を駆動して、金型１００Ｂを成形動作位置１１に搬入する。搬入が完了すると、コントローラ４２Ｂからコントローラ４１へ搬入完了を示す信号が送信される。

搬入完了を示す信号を受信すると、図１０（ａ）のＳ１１で成形動作の動作条件として金型１００Ｂに関する条件を設定する。例えば、金型１００Ｂの厚み（Ｙ方向の幅）、型締力等を今回の成形動作の動作条件として設定する。また、金型１００Ｂに対応した射出速度等の成形条件を設定する。なお、成形条件の切替えには時間を要することがあるため、例えば、金型１００Ａの搬出指示と同時に成形条件を切替えるようにしても良い。

図１０（ａ）のＳ１２では金型１００Ａおよび金型１００Ｂに対する初回の成形動作か否かを判定する。初回の成形動作の場合はＳ４へ戻り、二回目移行の成形動作の場合はＳ１３へ進む。上記の説明の流れでは初回の成形動作に該当し、Ｓ４へ戻って金型１００Ｂに対して、Ｓ４～Ｓ７の処理が実行される。図１１の状態ＳＴ６は、金型１００Ｂに対するＳ４およびＳ５の処理の状態を、図１１の状態ＳＴ７は金型１００Ｂに対するＳ９の一部及びＳ１０の処理の状態を、それぞれ示している。状態ＳＴ６は、バルブピン５６を有する射出ノズル５２から金型１００Ａの樹脂流路を介して金型１００Ａのキャビティへ樹脂を射出する射出工程を示している。

金型１００Ｂに対するＳ４～Ｓ７の処理が実行されると、Ｓ９で金型１００Ｂの搬出と、金型１００Ａの搬入が行われる。図１１の状態ＳＴ８は金型１００Ｂが搬出され、金型１００Ａが搬入された状態を示す。金型１００Ｂは搬送装置３Ｂ上で冷却される。Ｓ１２の判定では初回ではないと判定され、Ｓ１３へ進む。

Ｓ１３ではＳ８で計時を開始した冷却時間が規定時間に達したか否かに基づいて金型１００Ａの冷却が完了したか否かを判定する。冷却が完了した場合はＳ１４、Ｓ１６及びＳ１７の処理と、Ｓ１５の処理とを並行的に行う。

Ｓ１４では、モータ６６を駆動して、固定プラテン６１から可動プラテン６２を離間する。固定金型１０１は固定プラテン６１に固定機構６１０により固定され、可動金型１０２は可動プラテン６２に固定機構６１０により固定されているため、固定金型１０１から可動金型１０２が分離し、金型１００Ａが型開きされる。

Ｓ１６では取出機７を駆動して、金型１００Ａの可動金型１０２側に残留している樹脂成形品を取り出し、外部へ搬送する。図１２の状態ＳＴ９は金型１００Ａの型開きの動作と、金型１００Ａから樹脂成形品Ｐを取り出す工程を示している。チャック板７５が樹脂成形品Ｐに対向する位置に吸着ヘッド７４が移動され、樹脂成形品Ｐが吸着保持される。

Ｓ１５では金型１００Ａに対する次の射出動作の準備を行う。Ｓ５と同様の処理である。Ｓ１７では金型１００Ａの型締めを行う。図１２の状態ＳＴ１０は金型１００Ａを型締めした状態において、射出ノズル５２から金型１００Ａの樹脂流路を介して金型１００Ａのキャビティへ樹脂を射出する工程を示している。状態ＳＴ９で金型１００Ａから樹脂成形品Ｐを取り出した後に、金型１００を交換せずに、状態ＳＴ１０で金型１００Ａへ樹脂を射出するため、効率的に工程を進めることができる。その後、Ｓ６及びＳ７へ戻って同様の処理を繰り返すことになり、金型１００Ａに対する射出・保圧→金型１００の入れ替え（金型１００Ａの搬出と金型１００Ｂの搬入）→金型１００Ｂの樹脂成形品の取り出し、と処理が進む。図１２の状態ＳＴ１１は金型１００の入れ替えを、図１２の状態ＳＴ１２は金型１００Ｂから樹脂成形品Ｐを取り出す工程を示している。その後、図１１の状態ＳＴ５～ＳＴ８と同様の状態ＳＴ１３～ＳＴ１６にとなる。このように、状態ＳＴ１６の後は、状態ＳＴ９～ＳＴ１２と同様の状態となる。

以上述べたとおり、本実施形態では、金型１００の冷却を射出成形機２外の搬送装置３Ａまたは搬送装置３Ｂ上で行う。そして、一方の金型１００の冷却中に、他方の金型１００に対して、射出成形機２によって、樹脂成形品の取り出し→型締め→射出・保圧といった各処理を行う。型開きおよび樹脂成形品の取り出しを射出成形機２で行うため、搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂは、型開き機能および樹脂成形品の取り出し機能を有している必要がない。したがって、システムのコストアップを抑制しつつ、一台の射出成形機２に対して、複数の金型１００Ａおよび金型１００Ｂを入れ替えながら樹脂成形品Ｐを製造することができる。

特に一方の金型１００に必要な冷却時間に、金型交換工程の開始から、他方の金型の取り出し工程、射出工程、保圧工程と、再度の金型交換工程の完了までの全工程に要する時間が収まれば、生産性が通常成形に比べ最大２倍に向上する。つまり、コストアップの抑制に加えて、高い生産性を実現できるメリットがある。自動車や家電、事務機器などの外装部品や機構部品に用いられる樹脂成形品の多くは、強度確保のため数ミリメートルの肉厚をもつ。このため、全成形工程中、冷却工程が最も長い時間を占める。全成形工程中、冷却時間が５０％から７０％に達することも珍しくない。この種の樹脂成形品の生産性向上に上記実施形態は特に有効である。

また、肉厚が１ｍｍ程度と比較的薄い場合でも、高い寸法精度が必要な部品や、金型温度として高温が必要な樹脂、或いは、冷却に時間のかかる結晶性樹脂を使用する樹脂成形品の場合は冷却工程が長くなる傾向がある。上記実施形態では、幅広い樹脂成形品で良好な外観と寸法精度を満足した上で、２倍に近い生産性を実現することが可能である。

金型１００Ａと金型１００Ｂは同じ樹脂成形品を成形する金型であってもよいし、異なる樹脂成形品を成形する金型であってもよい。成形する樹脂成形品が同じか否かに関わらず、金型１００Ａと金型１００Ｂとで、Ｙ方向の厚みや型締力が異なる場合がある。しかし、本実施形態の場合、調整機構６７により、タイバ６４に対する可動プラテン６３の固定位置を変化可能であり、かつ、金型を入れ替えた後（図１０（ａ）のＳ９）、設定変更（図１０（ａ）のＳ１１）を行う。そのため、各金型に対応して型締めの設定を行うことができる。

金型１００Ａと金型１００Ｂが異なる樹脂成形品を成形する金型である場合、チャック板７５を樹脂成形品の種類に対応したものに交換する必要がある場合がある。しかし、チャック板７５を交換すると、手動、自動を問わず、時間を要する。

そこで、異なる樹脂成形品にそれぞれ対応した保持部を有するチャック板７５を使用し、樹脂成形品を取り出す金型１００に応じて、チャック板７５を変位させ、樹脂成形品に対応した保持部を樹脂成形品に対向させてもよい。

二つの金型１００Ａおよび金型１００Ｂを入れ替える例を説明したが、三つ以上の金型を入れ替えてもよい。例えば、三つの金型１００Ａ～１００Ｃを入れ替える場合について説明する。金型１００Ａを射出成形機２に搬入し、樹脂成形品の取り出し、型締め、射出・保圧を行う。金型１００Ａを搬出し、金型１００Ｂを射出成形機２に搬入し、樹脂成形品の取り出し、型締め、射出・保圧を行う。金型１００Ｂを搬出し、金型１００Ｃを射出成形機２に搬入し、樹脂成形品の取り出し、型締め、射出・保圧を行う。金型１００Ｃを搬出し、金型１００Ａを射出成形機２に搬入し、樹脂成形品の取り出し、型締め、射出・保圧を行う。以降、同様の手順を繰り返す。三つの金型１００Ａ～１００Ｃの搬送装置としては、これらをＸ方向に並べて共通の支持体で支持し、この支持体をＸ方向に移動するアクチュエータを備えた装置を採用可能である。この構成例の場合、金型１００Ｃを搬出して、金型１００Ａを搬入する際、金型１００Ｂは一時的に射出成形機２内を通過することになる。

金型１００の搬出と搬入を短時間で行うことにより、より高い生産性を実現することができる。そのためには、搬送ユニット３１として、より高出力のユニットの採用が考えられるがコストアップの要因となる。そこで、錘の重力を利用して金型１００の移動を補助するバランサ装置を設けてもよい。

もちろん、同一の射出成形機２において、金型を交換することなく、専ら１つの金型に対して射出工程と中間工程と樹脂成型品の取り出しを繰り返してもよい。

本実施形態では、射出成形機２に一つの射出装置５が設置されている例を説明したが、二つ以上の射出装置５をもつ射出成形機２を使用してもよい。この方法では、それぞれの射出装置５に対する成形条件の変更を行う必要がなく、さらに複数の金型に別の種類の材料を用いて成形をすることができる。

本実施形態では、金型１００に対して、射出、保圧、冷却、取出しの工程からなる一般的な射出成形方法を適用したが、少なくとも一つの金型に対して発泡成形やガスアシスト成形、ヒートアンドクール成形などの公知の成形技術を組み合わせてもよい。一般にこれらの成形方法は冷却時間が長いため、本実施形態と組み合わせて成形することは、生産性を向上させる上で優位である。

成形サイクル中、金型１００に配管を介して温度調節器を常時接続してもよい。温度調節器は、例えば、冷却水等の流体を金型１００と温度調節器との間で循環させることにより、金型１００の温度を調節する。温度調節器は、金型１００Ａおよび金型１００Ｂに共通の温度調節器であってもよいし、金型１００Ａ、金型１００Ｂにそれぞれ設けられてもよい。金型１００Ａ、金型１００Ｂにそれぞれ温度調節器を設けることで、金型１００Ａ、金型１００Ｂを独立して温度調節することができる。

また、成形サイクル中、金型１００に電気配線を常時接続してもよい。電気配線としては、ホットランナーなどへの電力供給用の配線、熱電対やリミットスイッチなどセンサ信号用の配線等を含めることができる。

上述した中間工程におけるバルブピンの挿入および抜去は、特開２００３－１２７１８６号公報に記載されたスタックモールド型射出成形金型にも適用可能である。特開２００３－１２７１８６号公報において、ホットランナーノズル［９］が上述した実施形態における射出ノズルに対応し、中型［２］が上述した実施形態における金型１００に対応する。特開２００３－１２７１８６号公報に対して、可動ピン［１２］によってホットランナーノズル口［１０］を閉じた際に、可動ピン［１２］が、ホットランナーノズル口［１０］を開いた際のホットランナーノズル［９］の先端よりも突出するように変更を加える。射出工程では、可動ピン［１２］を有する固定型［１］のホットランナーノズル［９］から、中型［２］の樹脂通路［６、１１、１８］を介して移動型［３］の成形キャビティ［５］へ樹脂を射出する。中間工程では、ホットランナーノズル［９］の可動ピン［１２］を樹脂通路［１８］に挿入し、ホットランナーノズル［９］の可動ピン［１２］を樹脂通路［１８］から抜去する。

説明した実施形態は、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。なお、本明細書の開示内容は、本明細書に記載したことのみならず、本明細書および本明細書に添付した図面から把握可能な全ての事項を含む。

また本明細書の開示内容は、本明細書に記載した個別の概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「ＡはＢよりも大きい」旨の記載があれば、たとえ「ＡはＢよりも大きくない」旨の記載を省略していたとしても、本明細書は「ＡはＢよりも大きくない」旨を開示していると云える。なぜなら、「ＡはＢよりも大きい」旨を記載している場合には、「ＡはＢよりも大きくない」場合を考慮していることが前提だからである。

５２ 射出ノズル
５６ バルブピン
１１５ スプルー
１０４ キャビティ
１００ 金型

Claims (20)

1. 射出成形を用いた物品の製造方法であって、
   バルブピンを有する射出ノズルから第１金型の樹脂流路を介して前記第１金型のキャビティへ樹脂を射出する第１工程と、
   前記第１工程の後に、前記射出ノズルの前記バルブピンを前記樹脂流路に挿入し、前記射出ノズルの前記バルブピンを前記樹脂流路から抜去し、前記バルブピンの前記抜去の後に前記バルブピンが前記射出ノズルの吐出口を塞いだ状態で前記射出ノズルと前記第１金型との間の距離の増大を開始する第２工程と、
   前記第２工程の後に、前記射出ノズルから第２金型の樹脂流路を介して前記第２金型のキャビティへ樹脂を射出する第３工程と、を有することを特徴とする製造方法。
2. 前記第２工程において、前記抜去の間、前記射出ノズルと前記第１金型とが互いに接触している、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記第２工程において前記射出ノズルの樹脂流路に存在する樹脂を、前記第３工程で射出する、請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記第１金型はコールドランナー構造を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の製造方法。
5. 前記第１金型はホットランナー構造を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の製造方法。
6. 前記射出ノズルの前記バルブピンを第１バルブピンとして、
   前記第１金型は第２バルブピンを有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の製造方法。
7. 前記第２工程において、前記第１金型の前記第２バルブピンを前記射出ノズルの前記吐出口に挿入し、前記第１金型の前記第２バルブピンを前記吐出口から抜去する、請求項６に記載の製造方法。
8. 前記第２工程において、前記第１バルブピンと前記第２バルブピンとが互いに接触した状態を維持しながら前記第２バルブピンの前記抜去が行われる、請求項７に記載の製造方法。
9. 前記第３工程の後に、前記第１金型から樹脂成形品を取り出す第４工程を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の製造方法。
10. 前記第４工程の後に、前記射出ノズルから前記第１金型の前記樹脂流路を介して前記第１金型の前記キャビティへ樹脂を射出する第５工程と、
    前記第５工程の後に、前記第２金型から樹脂成形品を取り出す第６工程を有する、請求項９に記載の製造方法。
11. 射出成形を用いた物品の製造方法であって、
    バルブピンを有する射出ノズルから金型の樹脂流路を介して前記金型のキャビティへ樹脂を射出する第１工程と、
    前記第１工程の後に、前記射出ノズルの前記バルブピンを前記樹脂流路に挿入し、前記射出ノズルの前記バルブピンを前記樹脂流路から抜去し、前記抜去の後に前記バルブピンが前記射出ノズルの吐出口を塞いだ状態で前記射出ノズルと前記金型との間の距離の増大を開始する第２工程と、を有し、
    前記金型はコールドランナー構造を有することを特徴とする製造方法。
12. 前記射出ノズルの前記バルブピンを第１バルブピンとして、
    前記金型は第２バルブピンを有する、請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記増大によって前記射出ノズルを前記第１金型から離間させてから前記第３工程の前記射出までの期間は前記バルブピンが前記射出ノズルの吐出口を塞いでいる、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の製造方法。
14. 前記第２工程において、第１方向において前記射出ノズルと前記第１金型との間の距離を増大させ、
    前記第２工程と前記第３工程の間に、前記第１金型および前記第２金型を前記第１方向とは異なる第２方向に搬送する、請求項１乃至１０のいずれか１項または請求項１３に記載の製造方法。
15. 前記第２工程において、前記抜去の間、前記射出ノズルと前記金型とが互いに接触している、請求項１１または１２に記載の製造方法。
16. 前記第２工程において、前記第１バルブピンと前記第２バルブピンが互いに接触する、請求項６、７または１２のいずれか１項に記載の製造方法。
17. 前記第２工程において、前記第１バルブピンと前記第２バルブピンとが互いに接触した状態を維持しながら前記第１バルブピンの前記抜去が行われる、請求項１６に記載の製造方法。
18. 前記第２工程において、前記第１バルブピンの先端と前記第２バルブピンの先端が互いに嵌合する、請求項６、７、１２、１６または１７のいずれか１項に記載の製造方法。
19. 前記第２工程では、前記射出ノズルの樹脂流路と前記第１金型の樹脂流路との間が閉鎖された状態を含む、請求項１乃至１０のいずれか１項、請求項１３または１４に記載の製造方法。
20. 前記第２工程において、前記射出ノズルを移動させることで前記増大を行う、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の製造方法。

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