JP2009196377A - 射出成形機を用いた成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形でき、成形品の品質低下を抑制することが可能な射出成形機を用いた成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】 低圧型締工程、高圧型締工程、計量工程にて計量された樹脂を射出する射出工程および前記射出した樹脂を冷却する冷却工程を含む成形サイクルで成形された成形品を、ストッカに蓄積した後、後工程に供給する、射出成形機を用いた成形品の製造方法であって、
成形サイクルは、成形サイクルの時間を伸縮させる工程を有し、
成形サイクルの時間を伸縮させる工程は、
ストッカにおける成形品の蓄積量に応じて遅延時間を決定する工程と、
樹脂の計量工程の開始時間と、低圧型締工程後の高圧型締工程開始時間または高圧型締工程後の射出工程開始時間とを、遅延時間遅らせる工程と、を含んでいる構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形機を用いた成形品の製造方法に関する。

射出成形機と後工程を直結した生産システムでは、成形数を後工程の処理数に合わせる必要がある。従って従来は後工程の異常時には過剰供給を防ぐために、成形品を破棄しており非常に不経済であった。このような状況下でオペレータ、もしくは後工程からの異常信号により、射出成形機を自動停止させることは可能であるが、射出成形機を一旦停止させると金型温度が低下し、シリンダ内の樹脂の温度等が変化する。そのため、射出成形機の再起動時には金型温度、樹脂温度が安定するまでに長時間を要し、作業能率の低下を招く。

このようなことから、特許文献１のように射出成形機とそれと直結した後工程と、それらとは別の成形品を蓄積するストッカを設け、後工程の異常時に発信された信号を射出成形機で受信し、成形品をストッカに搬送すると同時に、成形サイクルを延長させる方法が提案されている。この方法によると、ストッカを設けることで、後工程の異常時に成形機を止めることなく成形でき、また成形サイクルを延長することによって、ストッカの増加を抑えることができる。
また、別の方法として、特許文献２のように射出成形機と後工程を直結せずに、それらの間に成形品を蓄積するストッカを設け、成形数、後工程の処理数、ストッカの蓄積数をセンサで検出し、成形サイクルを伸縮させることによって生産システムを制御する方法が提案されている。

これらのいずれの発明も、成形サイクルの伸縮は、冷却時間または型閉動作前の中間時間をタイマ制御することにより行われるものであるが、ここで図２を用いて、これらの従来例での通常の成形サイクル時における動作の１サイクルと、成形サイクル伸縮時における動作の１サイクルの関係について、説明しておく。図２は、成形サイクルにおける射出成形工程の動作を示す図である。図２の動作Ｃは通常成形時の動作を示している。
図２において、１１は型閉工程、１２は低圧型締工程、１３は高圧型締工程、１４は射出工程、１５は保圧工程、１６冷却工程である。また、１７は計量工程、１８は型開工程、１９はエジェクタ工程、２０は待機工程、２１は中間時間延長工程である。

動作Ｃにおいて、まず型閉１１から始まり低圧型締１２、高圧型締１３ののちにシリンダ内の樹脂が金型内に射出１４される。次いで保圧工程１５の後に冷却工程１６に入ると同時に、次の射出のための樹脂をシリンダ先端に送る計量動作１７を行う。冷却工程１６の後、型開１８しエジェクタ１９して成形品を取出す。成形品の取出し中における成形機の待機２０から次の成形サイクルの型閉１１までが、通常成形時の動作Ｃの１サイクルである。

以上に対して、動作Ｄはストッカ数をカウントしたセンサから射出成形機が信号を受信した際の、成形サイクル伸縮時の動作を示す。
なお、この図２では、成形サイクルの伸縮を、成形品の取出し中における成形機の待機２０から次の成形サイクルの型閉１１までの中間時間を延長して調整する場合の例である。上記従来例ではこのような中間時間の調整（延長）以外に、冷却時間の調整（延長）して成形サイクルの伸縮を行うことが開示されている。
成形サイクル伸縮時にも型閉１１からエジェクタ１９後の待機２０までは通常成形時の動作Ｃと同様であるが、その後の中間時間２１をタイマにより制御する。タイマはストッカ数が多ければ長く、少なければ短くセットされる。タイマにセットされた中間時間２１の経過後から型閉を行うまでが、成形サイクル伸縮時の動作Ｄの１サイクルである。なお、従来例では上記のような中間時間の調整（延長）以外に、冷却時間の調整（延長）により成形サイクルの伸縮を行うことについても開示されている。

特開２００１−１２９８６３号公報 特公平７−１２１５４７号公報

しかしながら、上記特許文献１の方法では、ストッカに搬送された成形品の後処理のために別途工程を設けなければならないことから、生産効率の点で問題を有している。これに対して、上記特許文献２の方法では、ストッカに搬送された成形品の後処理のために別途工程を設ける点の問題点は解消し得るとしても、これらの従来例では、成形サイクルを伸縮させる方法として、上記したように冷却時間、あるいは中間時間を調整するようにしている点で、つぎのような問題を有している。

すなわち、通常の成形では、金型温度は樹脂の射出時に高くなり、冷却、型開閉工程を経て徐々に低下する。また樹脂は計量時のスクリュ回転によってせん断発熱し、シリンダ温度よりも樹脂温度が高くなる。計量完了から次の成形サイクルの射出開始までの間、シリンダから外気への放熱によって、樹脂温度は時間とともに低下する。
したがって、成形サイクルが一定であれば、射出時の金型温度、樹脂温度はほぼ一定であると見なせる。しかし成形サイクルが一定でない場合は射出から次の射出までの時間、計量完了から射出開始までの時間が異なることにより、射出時の金型温度、樹脂温度に差が生じてしまうこととなる。

特に、上記従来例のように、成形サイクルの伸縮を冷却時間、あるいは中間時間の調整によって行うものにおいては、成形品の品質に及ぼす影響がきわめて大きくなる。
すなわち、冷却時間の調整による場合には、成形品の取出温度を変化させ、後収縮による寸法差を生じさせ、また中間時間の調整による場合には上記したように計量完了から次の成形サイクルの射出開始までの時間が異なることにより、射出時の金型温度、樹脂温度に著しく差を生じさせてしまうこととなる。
これらは樹脂の充填性を変化させ、金型内の樹脂圧力に影響を及ぼし、成形品の寸法差を生じさせる原因となる。したがって、上記冷却時間、中間時間の調整による成形サイクルの伸縮は、良品条件範囲がきわめて限定されたものとなる。

本発明は、上記課題に鑑み、成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形することができ、成形品の品質低下を抑制することが可能となる射出成形機を用いた成形品の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した射出成形機を用いた成形品の製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明の射出成形機を用いた成形品の製造方法は、低圧型締工程、高圧型締工程、計量工程にて計量された樹脂を射出する射出工程および前記射出した樹脂を冷却する冷却工程を含む成形サイクルで成形された成形品を、ストッカに蓄積した後、後工程に供給する、射出成形機を用いた成形品の製造方法であって、
前記成形サイクルは、前記成形サイクルの時間を伸縮させる工程を有し、
前記成形サイクルの時間を伸縮させる工程は、
前記ストッカにおける前記成形品の蓄積量に応じて遅延時間を決定する工程と、
前記樹脂の計量工程の開始時間と、前記低圧型締工程後の高圧型締工程開始時間または高圧型締工程後の射出工程開始時間とを、前記遅延時間遅らせる工程と、
を含んでいることを特徴としている。
また、本発明の射出成形機を用いた成形品の製造方法は、前記計量工程の開始時間は、前記冷却工程開始時に、タイマに前記遅延時間をセットすることで遅らせることを特徴としている。

本発明によれば、成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形することができ、成形品の品質低下を抑制することが可能となる射出成形機を用いた成形品の製造方法を実現することができる。

本発明の実施例１における成形サイクル伸縮時の射出成形工程の動作図。 従来例における成形サイクル伸縮時の射出成形工程の動作図。 本発明の実施例２における生産システムの構成を示す図。 本発明の実施例２におけるストッカの蓄積数、信号と射出成形機の動作の説明図。 本発明の実施例２を説明する射出成形機の動作のフローチャート。

本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。

［実施例１］
実施例１は、上記した本発明の構成を、射出成形方法に適用したものであり、これらを図を用いて説明する。
図１は、本実施例における成形サイクル伸縮時の射出成形工程の動作を示す図である。
図１の動作Ａでは、高圧型締を開始する時間、あるいは計量を開始する時間を調整する場合の構成例について説明する。
また、図１の動作Ｂでは、射出を開始する時間を調整する場合の構成例について説明する。なお、図１に示す射出成形工程において、従来例と同一の構成については同一符号が付されていることから、重複する構成についてはその説明を省略する。
図１において、２２は高圧型締遅延工程、２３は計量遅延工程、２４は射出遅延工程である。
本実施例では、図１の動作Ａにおいて、低圧型締工程１２完了後、高圧型締１３に入るまでの高圧型締遅延工程２２において、高圧型締遅延時間をタイマ制御するように構成されている。ここで、タイマはストッカ数が多ければ長く、少なければ短くセットされる。タイマにセットされた高圧型締遅延時間の経過後に、高圧型締１３を開始する。
また、本実施例では、高圧型締工程１３の後、射出工程１４を経て、保圧工程１５で保圧を行う。保圧工程１５の後、冷却工程１６に入ると同時に、計量開始までの計量遅延工程２３において、計量遅延時間をタイマ制御するように構成されている。

本実施例では、冷却１６後に型開１８し、エジェクタ１９後の待機２０から次の成形サイクルの型閉１１までが、成形サイクル伸縮時の１サイクルである。
本実施例では、成形サイクルを伸縮させるための時間調整が、金型温度の変化の少ない型閉工程後の高圧型締め開始前でなされているため、上記従来例のように金型温度が低下する型開工程後の中間時間延長工程で行われているものに比して、金型温度の低下を著しく抑制することが可能となる。
また、本実施例では、高圧型締遅延工程２２においてタイマ制御によって遅延させた時間分と同じ時間分、計量遅延工程においてタイマ制御によって計量開始時間を遅延させることができるため、計量完了から次の成形サイクルの射出開始までの間に、シリンダから外気への放熱によって、樹脂温度を時間とともに低下させるものに比して、樹脂温度の低下を著しく抑制することが可能となる。

本実施例においては、図１の動作Ｂに示されているように、成形サイクルを伸縮させるための時間調整を、射出遅延工程あるいは上記動作Ａと同様に計量遅延工程で行うようにしても、上記動作Ａの場合と同様に、金型温度あるいは樹脂温度の低下を著しく抑制することが可能となる。

以上のことから、本実施例によると、成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形することが可能となる。
なお、上記した本実施例の説明では、成形サイクルを伸縮させるための時間調整を行う工程を個別に説明したが、本実施例における成形サイクルの伸縮は、高圧型締工程の高圧型締開始時間及び／又は射出工程の射出開始時間の調整によっても行うことができ、また、前記高圧型締工程の高圧型締開始時間及び／又は射出工程の射出開始時間における調整時間に相当する時間分、前記計量工程の計量開始時間を調整することによっても実施することが可能である。

［実施例２］
実施例２は、上記した実施例１の射出成形方法を、生産システムに適用したものであり、これらを図を用いて説明する。
図３は、本実施例における生産システムの構成を示したものである。
図３において、３０は射出成形機、３１は後工程、３２は搬送手段、３３はストッカ、３４はセンサである。
射出成形機３０は、公知の工程によってペレット樹脂からプラスチック成形品を得る装置であり、１台でも複数台あってもよい。
また、後工程３１は、例えば射出成形機３０で成形された成形品と他の部品、または複数の射出成形機３０によって成形された成形品同士の組立処理を行う。
搬送手段３２は射出成形機３０で成形された成形品を金型から取り出し後、後工程３１に搬送すると同時に、射出成形機３０から後工程３１までの間に成形品を冷却する役割も持ち、射出成形機３０から後工程３１まで所定の冷却時間になるよう一定の速度で動作する。
ストッカ３３は、射出成形機３０で成形され搬送手段３２で搬送された成形品を一時的に蓄積し、例えば図に示したような下から積み上げられる形のものが用いられ、成形品がストッカ３３に到達した順に後工程３１に渡される。
センサ３４は、ストッカ３３に設置され、ストッカ３３に蓄積された成形品数を任意の蓄積数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の３段階に検出し、段階に応じた信号４２を射出成形機３０に発信することができる。

図４は、本実施例におけるストッカの蓄積数、信号と射出成形機の動作の説明図である。
図４において、４１はストッカ３３の蓄積数、４２は蓄積数４１を検出したセンサ３４が発信する蓄積数４１に応じた信号、４３は信号４２、そしてそれを受信した射出成形機３０の動作を示している。
センサ３４はストッカ３３の任意の蓄積数４１を３段階Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３（Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３）に検出し、ストッカ３３の蓄積数４１がＮ１のときは信号４２はＳ１を、蓄積数４１がＮ２のときは信号４２はＳ２を、蓄積数４１がＮ３のときは信号４２はＳ３を射出成形機３０に発信する。
射出成形機３０は信号４２のＳ１を受信した場合は、保圧完了後から計量開始までの遅延時間、およびまたは型閉完了後から型締開始までの遅延時間Ｔ１を、信号４２のＳ２を受信した場合は、保圧完了後から計量開始までの遅延時間、およびまたは型閉完了後から型締開始までの遅延時間Ｔ２を、信号４２のＳ３を受信した場合は成形を停止し待機する。

図５は射出成形機３０の成形動作フローチャートを示したものである。ここでは高圧型締を開始する時間を調整して成形サイクルを伸縮させる場合について述べるが、射出を開始する時間を調整する場合も同様である。
１サイクルの成形工程は、まず型閉５１することから始まる。型閉後、低圧型締５２に入り、ここでストッカ３３の蓄積数４１に応じた信号４２によって動作を決定する。
信号４２のＳ１を受信した場合は低圧型締５２から高圧型締５３までの遅延時間Ｔ１のタイマを、信号４２のＳ２を受信した場合は低圧型締５２から高圧型締５３までの遅延時間Ｔ２のタイマをセットしカウントする。

信号４２のＳ３を受信した場合は成形を停止し待機６１する。低圧型締後５２から高圧型締５３までの遅延時間Ｔ１、Ｔ２経過後６０に高圧型締５３を行い、シリンダ内の樹脂を射出５４する。その後、保圧５５に移り保圧完了後に冷却５６に入ると同時にストッカ３３の蓄積数４１に応じた信号４２によって保圧完了５５から計量開始６３までの遅延時間の設定を行う。
この計量開始６３までの遅延時間の設定に際し、信号４２のＳ１を受信した場合は、保圧完了後５５から計量開始６３までの遅延時間Ｔ１、信号Ｓ２を受信した場合は保圧完了後５５から計量開始６３までの遅延時間Ｔ２のタイマをセットする。保圧完了５５から計量開始６３までの遅延時間Ｔ１，Ｔ２経過後６２に計量を開始６３する。
遅延時間のセットと平行して冷却５６、型開５７、エジェクタ５８、成形品の取出し等のための待機５９を行い、１サイクルを終了する。

つぎに、本実施例の生産システムを、図１、図３を参照して説明する。
射出成形機３０で成形された成形品は金型から取出された後、搬送手段３２にのせられ、所定の時間冷却後にストッカ３３に到達する。後工程３１はストッカ３３に到達した順に成形品を受け取り、後処理を行う。
ストッカ３３の蓄積数４１がＮ１以下のときはセンサ３４から信号４２はＳ１が発信されている。
射出成形機３０は型閉５１、低圧型締５２の完了後に信号４２のＳ１に応じて、低圧型締５２から高圧型締５３まで遅延時間Ｔ１のタイマが設定される。遅延時間Ｔ１経過後６０に高圧型締５３を行い射出５４する。
次いで、保圧後５５、冷却５６に入ると同時に保圧完了５５から計量開始６３まで遅延時間Ｔ１のタイマが設定される。遅延時間Ｔ２経過後６２、計量６３を開始する。同時に冷却５６、型開５７、エジェクタ５８、成形品の取出し中の待機５９を行う。このときの成形サイクルは通常サイクルであり、後工程３１のタクトと一致しているため、ストッカ３３の蓄積数４１は増加しない。

後工程３１で異常が発生して成形品を処理できなくなった場合、成形品はストッカ３３に蓄積されていく。やがて蓄積数４１がＮ２に達したときセンサ３４により信号４２のＳ２が発信される。射出成形機３０は型閉５１、低圧型締５２の完了後に信号４２のＳ１に応じて、低圧型締５２から高圧型締５３まで遅延時間Ｔ１のタイマが設定される。遅延時間Ｔ１経過後６０に高圧型締５３を行い射出５４する。次いで保圧後５５、冷却に入ると同時に保圧完了５５から計量開始６３まで遅延時間Ｔ１のタイマが設定される。遅延時間Ｔ２経過後６２、計量６３を開始する。同時に冷却５６、型開５７、エジェクタ５８、成形品の取出し中の待機５９を行う。この動作により型閉状態で待機することにより金型温度の低下を防ぎ、また計量完了６４から射出開始５１までの時間を通常サイクルと同等に保つことにより樹脂温度低下を防ぎながら、成形サイクルを伸縮する。後工程３１が復帰すると、射出成形機３０の延長時のサイクルに対し後工程３１のタクトが短くなるため、成形品の供給量に対し後工程３１の消化量が上回り、ストッカ３３に蓄積された成形品は徐々に減少していく。ストッカ３３の蓄積数４１が再びＮ１以下に戻った時にセンサ３４より信号Ｓ１が発信される。射出成形機３０は型閉５１、低圧型締５２の完了後に信号４２のＳ１に応じて、低圧型締５２から高圧型締５３までの遅延時間Ｔ１、および保圧完了５５から計量開始６３まで遅延時間Ｔ１が設定され通常サイクルに戻る。一方、後工程３１に異常が発生し、復帰までの時間が長くなった場合、ストッカ３３に蓄積される成形品は蓄積数４１はＮ２を超えて増加し続け、やがて蓄積数４１がＮ３に達したときセンサ３４から信号Ｓ３が発信される。射出成形機３０は信号４２のＳ３に応じて、型閉５１、低圧型締５２後に型閉状態のまま停止し待機６１する。

１１：型閉工程
１２：低圧型締工程
１３：高圧型締工程
１４：射出工程
１５：保圧工程
１６：冷却工程
１７：計量工程
１８：型開工程
１９：エジェクタ工程
２０：待機工程
２２：高圧型締遅延工程
２３：計量遅延工程
２４：射出遅延工程

Claims (2)

1. 低圧型締工程、高圧型締工程、計量工程にて計量された樹脂を射出する射出工程および前記射出した樹脂を冷却する冷却工程を含む成形サイクルで成形された成形品を、ストッカに蓄積した後、後工程に供給する、射出成形機を用いた成形品の製造方法であって、
   前記成形サイクルは、前記成形サイクルの時間を伸縮させる工程を有し、
   前記成形サイクルの時間を伸縮させる工程は、
   前記ストッカにおける前記成形品の蓄積量に応じて遅延時間を決定する工程と、
   前記樹脂の計量工程の開始時間と、前記低圧型締工程後の高圧型締工程開始時間または高圧型締工程後の射出工程開始時間とを、前記遅延時間遅らせる工程と、
   を含んでいることを特徴とする射出成形機を用いた成形品の製造方法。
2. 前記計量工程の開始時間は、前記冷却工程開始時に、タイマに前記遅延時間をセットすることで遅らせることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機を用いた成形品の製造方法。

Images