JP2010269518A - 射出成形機、および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、効率よく樹脂成形品の多品種少量生産を行うことができる射出成形機、およびその方法を提供する。
【解決手段】本発明の射出成形機は、金型３０、３４に成形材料を射出充填するための複数の射出装置１１、１２・・・と、射出装置１１、１２・・・以上の数の型締装置２１、２２・・・と、射出装置１１、１２・・・が型締装置２１、２２・・・に対して対応してその金型３０の導入部と接続可能である接続位置Ｐ３、Ｐ４・・・と、射出装置１１、１２・・・が型締装置２１、２２・・・に対して対応しない準備位置Ｐ１、Ｐ２とに、各射出装置１１、１２・・・と各型締装置２１、２２・・・をそれぞれ独立して相対移動させる移動手段と、射出装置１１、１２・・・と各型締装置２１、２２・・・の相対的な移動を制御する制御手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機、および射出成形方法に関し、特に、成形材料を色や材質などが異なるものに交換して成形する多品種少量生産や、または、省エネルギ化を図るのに適した射出成形機、および射出成形方法に関するものである。

射出成形機は一般に、金型が取り付けられ所定の力で型締する型締装置と、金型内に形成されるキャビティに加熱することにより溶融可塑化された樹脂などの成形材料を射出充填する射出装置とを備えており、型締装置と射出装置は１対１で対応するよう設けられている（例えば、特許文献１を参照）。そして、このような射出成形機を用いて成形品を成形する場合には、金型を型締装置に取り付けて型締めし、内部に成形品の形状に応じた所定形状のキャビティを形成して、射出装置によって所定の種類（材質）や色の樹脂からなる成形材料を金型の内部に形成されたキャビティに射出充填する。

また、特許文献２には、固定ダイプレートを有する型締ユニットと射出ユニットからなる射出成形機において、油圧シリンダと保圧シリンダとよりなる保圧装置を、前記射出ユニットに対向する面側に設けられた固定ダイプレートに装着し、前記保圧装置の溶融樹脂通路は、前記固定ダイプレートに設けられたキャビティの開口部に連通可能とし、前記溶融樹脂通路には前記油圧シリンダと前記保圧シリンダが略直角に配設され、かつ該溶融樹脂通路の開口部と前記保圧シリンダの間にはシャットオフバルブが配設されており、前記射出ユニットのノズルが、前記保圧装置の開口部に接触した後、ノズルから溶融樹脂が射出されることを特徴とし、さらに、前記保圧装置を装着した型締ユニットを複数以上並列に配置し、射出ユニットをレール上に横移動可能に配置した保圧装置を有する射出成形機が開示されている。

そして、特許文献２には、「複数の型締ユニットと、１台の射出ユニットよりなる射出成形機において、樹脂の可塑化時間および冷却時間の長短に関係なく、成形サイクル時間を短縮できる射出成形機を提供することを目的とするものである。」（公報第２頁右欄第３行〜同欄第７行）、「射出ユニットのノズルが固定ダイプレートに接触して溶融樹脂が射出されてキャビティ及び保圧装置の通路及び保圧シリンダ下部にも充填することになり、保圧装置の油圧シリンダ及び保圧シリンダが作用し、金型内で樹脂が冷却し、樹脂がキャビティ内で収縮しても保圧シリンダの加圧により収縮分の溶融樹脂を供給し、従って気泡、ヒケ等のない成形品を成形するものである。さらに、保圧装置の溶融樹脂通路にはシャットオフバルブが配設されているため、溶融粘度の低い樹脂材料の場合、成形機ノズルよりドローリングと呼ばれる液だれ現象が生じない。これは、シャットオフバルブが溶融樹脂の逆流を防止できる。また、従来の保圧装置のようにノズルが接触していなくても、保圧力をかけることができるため、射出完了で射出ユニットが可塑化しながら後退できるため、成形サイクルを短縮できる。また、冷却時間中もノズル後退と可塑化ができるため、サイクル短縮が可能となるのである。また複数以上の型締ユニットを配置し、１台の射出ユニットで成形する場合には、射出ユニットは射出完了後可塑化作用と横移動を同時に行うことができ１サイクルの時間が短縮され、連続生産が可能となるものである。」（公報第２頁右欄第３４行〜第３頁左欄第１３行）などと記載されている。

ところで、樹脂の種類や色が異なる成形品を成形する場合には、それまでに使用して射出装置内に残留している樹脂を除去（パージ）し、次に使用する樹脂を射出装置に供給して所定の温度に加熱するとともに混錬することにより溶融・可塑化し準備する樹脂交換を行っている（例えば、特許文献３を参照）。

特許文献３には、マシンボディ上に型締装置と射出装置とが略水平な状態で設置される横型射出成形機において、前記マシンボディ上に鉛直軸を中心にして回転するロータリーテーブルを設置するとともに、このロータリーテーブルに、少なくとも二つの前記射出装置を、その射出方向をロータリーテーブルの回転軸に対し略１８０度反対向きに配して設置し、かつ、ロータリーテーブルを回転させ、一方の射出装置が型締装置に対する射出位置に位置するとき、他方の射出装置がパージ位置に位置し、また、他方の射出装置が型締装置に対する射出位置に位置するとき、一方の射出装置がパージ位置に位置するように、各射出装置を移動させる回転機構と、各射出装置をそれぞれ射出位置ならびにパージ位置に停止させる位置決め機構とを備えることを特徴とする横型射出成形機が開示されている。

また、特許文献３には、その従来の技術として「樹脂成形品の多品種少量生産を余儀なくされる場合、射出装置における加熱シリンダ内の樹脂材料の交換（同じ材料でも色の交換もある）工程、すなわち加熱シリンダ内の樹脂材料のパージを行って加熱シリンダ内に新たな樹脂材料を供給するといった作業に費やす時間が占める割合が大きくなってしまい、非効率的である。この問題を改善した射出成形機として、２つあるいはそれ以上の複数の射出装置を、その先端の射出ノズルを型締装置に向けた状態で機械長手方向と直交する方向に沿ってスライド可能に設け、１つの射出装置を金型に対する射出位置に停止させてその射出装置により金型中に樹脂材料を射出する形式のものが知られている。」（０００２）などと記載されている。

すなわち、特許文献３とその従来の技術においては、いずれの場合にも、単一の型締装置に対して複数の射出装置を設けて、一方の射出装置が型締装置に対する射出位置に位置するとき、他方の射出装置がパージ位置に位置するよう構成している。従って、常に一基の射出装置は、成形に使用することができない。

特開２００８−１１０５５７号公報 特公平３−７４８９２号公報 特開平６−５５５６９号公報

しかしながら、上記従来の技術のうち、特許文献１にあっては、常に型締装置と射出装置が対応して作動しているため、冷却時間が長い成形品の場合、射出装置側の待機時間が長くなり、従って、射出装置の加熱筒内の成形材料を保温するための加熱手段に無駄なエネルギが必要となることから、エネルギ効率を向上させることが困難であるという問題があった。

また、上記従来の技術のうち、特許文献２にあっては、１台の射出ユニットによって複数の型締ユニットに成形材料を射出充填するものであるため、樹脂交換を行う場合には、かかる１台の射出ユニットのパージと次の成形材料の準備を行うことから成形機の稼動をすべて停止することとなるため、成形材料を色や材質などが異なるものに交換して成形する多品種少量生産に適したものではないという問題があった。

また、上記従来の技術のうち、特許文献３にあっては、単一の型締装置に対して複数の射出装置を設けて、一方の射出装置が型締装置に対する射出位置に位置するとき、他方の射出装置がパージ位置に位置するよう構成したものであり、型締装置とこれに対して射出位置に位置する射出装置とが１対１で対応する関係であることから、従来の一般的な射出成形機と同様であり、特に冷却時間が長くかかる成形品の成形などの場合に、エネルギ効率を含む成形効率を向上させることができないなどの問題があった。

また、上記特許文献３にあっては、ロータリーテーブルに複数の射出装置を設けていたため、各射出装置を独立して移動させることができないことから、たとえば一方の射出装置による成形が完了しても、他方の射出装置のパージが終了するまで（パージに時間がかかる場合など）、あるいは逆に、他方の射出装置のパージが完了しても、一方の射出装置による成形が終了するまで（成形品の冷却固化に時間がかかる場合など）は、ロータリーテーブルを回転駆動することができず、効率よく樹脂成形品の多品種少量生産を行うことができなかった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、効率よく樹脂成形品の多品種少量生産を行うことができ、または、成形サイクルが長い成形品を成形する場合であっても省エネルギ化を図ることができる射出成形機、およびその方法を提供することを目的とする。

請求項１の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、金型内に成形材料を射出充填するための複数の射出装置と、該射出装置以上の数の型締装置と、射出装置が型締装置に対して対応してその金型と接続可能である接続位置と、射出装置が型締装置に対して対応しない準備位置とに、各射出装置または各型締装置の少なくとも一方を移動させる移動手段と、前記各射出装置または前記各型締装置の少なくとも一方を前記接続位置、または、前記準備位置に移動させるよう前記移動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項２の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記接続位置において、射出装置と、型締装置または金型とを結合してノズルタッチ力を付与する結合手段を備えていることを特徴とするものである。
請求項３の射出成形機に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２に記載の発明において、射出装置のノズルから成形材料が漏れ出るのを防止するノズル閉鎖手段を備えていることを特徴とするものである。
また、請求項４の射出成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、金型内に成形材料を射出充填するための複数の射出装置と、該射出装置以上の数の型締装置と、射出装置が型締装置に対して対応してその金型と接続可能である接続位置と、射出装置が型締装置に対して対応しない準備位置とに、各射出装置または各型締装置の少なくとも一方を移動させる移動手段とを予め設け、前記移動手段により、前記複数の射出装置または型締装置の少なくとも一方を前記接続位置、または、前記準備位置に移動させることを特徴とするものである。
請求項５の射出成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４に記載の発明において、前記接続位置で対応する射出装置と型締装置により型締された金型に射出成形を行うと共に、準備位置で射出装置内に残留する成形材料を除去し成形材料の交換を行うことを特徴とするものである請求項４に記載の射出成形方法。
請求項６の射出成形方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項４または５に記載の発明において、前記複数の射出装置と型締装置のいずれか一方を配列固定するとともに、前記複数の射出装置と型締装置のいずれか他方を、いずれか一方の配列と並行して直線移動させることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、制御手段によって各射出装置または各型締装置の少なくとも一方を接続位置、または、準備位置にそれぞれ互いの状況に影響されることなく独立して移動させるよう移動手段を制御することができ、したがって、他の射出装置により各型締装置の金型に成形材料を射出充填して成形している間に、一の射出装置を確実に準備位置に移動させて、例えばパージして樹脂交換するなどの次の成形に必要な準備をすることができ、また、他の射出装置を各型締装置の金型と順次対応させて成形することが可能となるため、効率よく樹脂成形品の多品種少量生産を行うことができる。または、型締装置よりも成形に用いる射出装置の数が少ない場合に、射出装置の成形材料を加熱するための消費エネルギが少なくて済む。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、接続位置において、射出装置と、型締装置または金型とを結合してノズルタッチ力を付与する結合手段を備えていることにより、接続位置で対応する射出装置と型締装置または金型とを確実に結合させて、成形材料を適切にキャビティ内に射出充填することができる。
請求項３の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、ノズル閉鎖手段を備えていることにより、射出装置のノズルと金型とが離れた場合にも、ノズルから成形材料が漏れ出るのを防止することができ、したがって、ノズルから漏れ出た成形材料が射出成形機の周囲を汚すことがなく、また、精度よく確実に成形材料の計量を行うことができる。
また、請求項４の発明によれば、移動手段によって複数の射出装置とこの射出装置以上の数の型締装置との少なくとも一方を接続位置、または、準備位置にそれぞれ互いの状況に影響されることなく独立して移動させることができ、したがって、一の射出装置が準備位置にあるときに他の射出装置が各接続位置に順次移動して型締装置の金型に成形材料を射出充填して成形することが可能となるため、効率よく樹脂成形品の多品種少量生産を行うことができる。または、型締装置よりも成形に用いる射出装置の数が少ない場合に、射出装置の成形材料を加熱するための消費エネルギを少なくすることができる。
請求項５の発明によれば、請求項４に記載の発明において、他の射出装置により各型締装置の金型に成形材料を射出充填して成形している間に、一の射出装置内に残留する成形材料を確実に除去し成形材料の交換を行うことができ、したがって、効率よく樹脂成形品の多品種少量生産を行うことができる。
請求項６の発明によれば、請求項４または５に記載の発明において、複数の射出装置と型締装置のいずれか一方を配列固定するとともに、前記複数の射出装置と型締装置のいずれか他方を、いずれか一方の配列と並行して直線移動させることにより、確実に移動手段によって射出装置または各型締装置の少なくとも一方を所定の接続位置、または、準備位置にそれぞれ互いの状況に影響されることなく独立して移動させることができる。

本発明の射出成形機の実施の一形態を説明するために概略で示した平面図である。 本発明の射出成形機の別の実施の形態を説明するために概略で示した平面図である。 １成形サイクルに要する時間の一例を示した説明図である。 図１に示した射出成形機による一連の成形サイクルを詳しく説明するために示したタイミングチャートである。 図１に示した射出成形機の作動の実施の一形態として、６色の成形品を成形する場合に必要な時間を示した説明図である。 本発明の比較例として、従来の一般的な射出装置と型締装置が１対１の関係で構成された射出成形機を２基用いて６色の成形品を成形する場合に必要な時間を示した説明図である。

最初に、本発明の射出成形機の実施の一形態を、図１に基づいて詳細に説明する。図において同じ符号は、同様または相当する部分を示すものとする。
本発明の射出成形機は、概略、金型３０、３４内に形成されるキャビティに成形材料を射出充填するための複数の射出装置１１、１２・・・と、この射出装置１１、１２・・・以上の数の型締装置２１、２２・・・と、射出装置１１、１２・・・が型締装置２１、２２・・・に対して対応してその金型３０（３４）の導入部と接続可能である接続位置Ｐ３、Ｐ４・・・と、射出装置１１、１２・・・が型締装置２１、２２・・・に対して対応しない準備位置Ｐ１、Ｐ２とに、各射出装置１１、１２・・・と各型締装置２１、２２・・・の少なくとも一方をそれぞれ独立して移動させる移動手段と、射出装置１１、１２・・・と前記各型締装置２１、２２・・・の少なくとも一方のうちの所定のものを接続位置Ｐ３、Ｐ４・・・または、準備位置Ｐ１、Ｐ２に独立して移動させるよう移動手段を制御する制御手段（図示は省略するが、その制御内容については後に詳述する）とを備えている。
そして、本発明の射出成形機は、さらに、射出装置１１、１２のノズル１４と型締装置２１、２２またはこれに保持された金型３０（３４）の導入部とを着脱可能に結合してノズルタッチ力を付与する結合手段（図示は省略するが、その構成については後述する）と、射出装置１１、１２のノズル１４から成形材料が漏れ出るのを防止するノズル閉鎖手段（図示は省略するが、その構成については後述する）とを備えている。

各射出装置１１、１２は、内部にスクリュが嵌挿されており投入された成形材料（この実施の形態では樹脂）が可塑化される加熱筒１３と、加熱筒１３の先端に設けられて金型３０（３４）の導入部に当接されるノズル１４と、ノズル１４に設けられて金型に対してノズルタッチしていないときなどに成形材料が漏れ出ないようにするシャットオフバルブなどのノズル閉鎖手段とを備えており、それぞれ基台１５上で加熱筒１３の軸方向に進退移動可能に支持されている。図１に示した実施の形態の場合、２基の射出装置１１、１２が設けられている。

各型締装置２１、２２は、固定金型３０が取り付けられる固定盤３１と、この固定盤３１と相対向して平行に配設された受圧盤３２と、固定盤３１と受圧盤３２との間に設けられたタイバー３３と、タイバー３３に摺動可能に挿通され可動金型３４が取り付けられる可動盤３５と、受圧盤３２と可動盤３５との間に設けられて可動盤３５を固定盤３１に対して近接移動させて所定の型締力で可動金型３４を固定金型３０に型締させると共に可動盤３５を固定盤３１から遠退移動させて型開きさせるよう駆動する駆動手段３６とを備えている。駆動手段３６は、油圧ラムやトグル機構などを採用することができる。図１に示した実施の形態の場合、２基の型締装置２１、２２がその型開閉方向を互いに平行となるように配設されている。さらに、金型３０、３４には、射出装置１１、１２のノズル１４が金型３０（３４）のスプールブッシュなどの導入部から離脱した後にもその金型３０、３４内のキャビティに射出充填された成形材料を保圧し冷却・固化による収縮を防止するための保圧手段を備えている。なお、射出装置１１、１２のノズル１４が当接される導入部は、固定金型３０に設けられたスプールブッシュに限定されることはなく、固定金型３０と可動金型３４との衝合面に形成されることもある。そのため、ノズルタッチされる導入部に関しては、金型の符号を３０（３４）と記載することとした。

結合手段は、例えば特許第３９９６５９１号公報に参照されるように、固定金型３０または固定盤３１に設けられた丸棒などの掛合部とこの掛合体と掛合または非掛合となるよう変位する鉤状の掛合体とを備えてなる掛合手段と、この掛合手段が一端に設けられ他端が射出装置１１、１２に設けられて、ノズル１４を所定の力で金型３０（３４）のスプルブッシュなどの導入部に当接させるようノズルタッチ力を付与する牽引手段とを備えたものなどを採用することができる。

移動手段は、この実施の形態においては、２基の射出装置１１、１２がそれぞれ支持されている基台１５を、その加熱筒１３の軸方向が互いに平行となり軸方向に対してほぼ直角な方向に直線移動可能に支持するレール４０と、各射出装置１１、１２を支持している基台１５を独立してそれぞれレール４０上を移動させるよう駆動するサーボモータなどを備えてなる駆動手段（図示は省略する）とを備えている。レール４０は、型開閉方向が平行となるように配設された各型締装置１１、１２に取り付けられた金型３０（３４）の、スプールブッシュなどノズル１４が当接される導入部の前方に臨み、且つ、型締装置２１、２２の配列と対応する位置を超えて外側に延びるように配置されている。このレール４０の型締装置２１、２２の配列と対応する位置を超えて外側に延びる両端の部分は、図１に示したように射出装置１１、１２が移動して、いずれの型締装置２１、２２に対しても対応することがない準備位置Ｐ１、Ｐ２をそれぞれ構成する。なお、レール４０は、この実施の形態の場合、２基の射出装置１１、１２を共に支持するよう敷設されているが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、各射出装置１１、１２を個別にそれぞれ支持するよう敷設することもできる。また、移動手段は、この実施の形態においては固定された型締装置２１、２２に対して射出装置１１、１２を移動させるよう構成した場合で説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、固定された射出装置１１、１２に対して型締装置２１、２２を移動させるよう構成することもでき、さらには、射出装置１１、１２と型締装置２１、２２の双方を移動させるよう構成することもでき、いずれの場合でも、射出装置１１、１２と型締装置２１、２２を相対的に接続位置Ｐ３、Ｐ４と準備位置Ｐ１、Ｐ２に直線的にそれぞれ独立して移動させることができるものであれば、本発明に含まれる。

更に移動手段は、基台１５の上にそれぞれ載置された射出装置１１、１２を型締装置２１、２２に対して前後進させる前後進移動機構を含む。前後進移動機構については、図示は省略するが、サーボモータによって作動されるボールねじ機構または油圧シリンダ等から構成される。そして両準備位置Ｐ１、Ｐ２の間の射出装置１１、１２が移動する経路から所定距離前方の射出装置１１、１２のノズル１４が各型締装置２１、２２の金型３０（３４）の導入部に当接可能な位置は、接続位置Ｐ３，Ｐ４を構成する。なお、前記前後進移動機構の駆動により接続位置Ｐ３、Ｐ４でノズル１４が固定金型３０の導入部に押し付けられ、ノズルタッチ力が付与されるものでもよい。

準備位置Ｐ１、Ｐ２には、射出装置１１、１２内に残留する成形材料を除去するパージ受部５１、５２が設けられている。パージ受部５１、５２は、加熱筒１３内に供給されて、残留していた成形材料を含む状態で加熱筒１３のノズル１４から排出されるパージ材を受けて容易に回収する容器である。なお、準備位置Ｐ１、Ｐ２に射出装置１１、１２が移動されたことを検知して、自動的に射出装置１１、１２がパージを開始するようにしてもよい。

制御手段は、レール４０上の接続位置Ｐ３、Ｐ４と準備位置Ｐ１、Ｐ２の位置情報が入力されており、事前に記憶されたプログラムに従って射出装置１１、１２を接続位置Ｐ３、Ｐ４または準備位置Ｐ１、Ｐ２にそれぞれ独立して移動させるよう、各射出装置１１、１２を支持している基台１５のサーボモータなどの駆動手段にそれぞれ駆動信号を出力するものである。

なお、図１に示した実施の形態においては、２基の射出装置１１、１２と２基の型締装置２１、２２を備えてなる射出成形機に基づいて説明したが、本発明は、たとえば図２に示すように、２基の射出装置１１、１２と３基の型締装置２１、２２、２３を備えるなど、複数の射出装置とこの複数の射出装置以上の数の型締装置とを備えた射出成形機が含まれる。なお、図２に示した実施の形態では、型締装置２３が加わったことにより、レール４０が図１に示したものよりも長く、接合位置Ｐ５が新たに設定されている。

次に、本発明の射出成形方法の実施の一形態を、図１に示したように２基の射出装置１１、１２と２基の型締装置２１、２２を備えてなる射出成形機を使用して、Ａ色〜Ｆ色の合計６色の同一形状の成形品を、各色６０個づつ成形する場合により、上述した射出成形機の作動と共に、図３〜図５に基づいて詳細に説明する。
本発明の射出成形方法は、概略、金型３０、３４内のキャビティに成形材料を射出充填するための複数の射出装置１１、１２・・・と、この射出装置１１、１２以上の数の型締装置２１、２２・・・と、射出装置１１、１２・・・が型締装置２１、２２・・・に対して対応してその金型３０（３４）の導入部と接続可能である接続位置Ｐ３、Ｐ４・・・と、射出装置１１、１２・・・が型締装置２１、２２・・に対して対応しない準備位置Ｐ１、Ｐ２とに、各射出装置１１、１２または各型締装置２１、２２の少なくとも一方をそれぞれ独立して移動させる移動手段とを予め設け、移動手段により、複数の射出装置１１、１２・・・または型締装置２１、２２・・・の少なくとも一方を接続位置Ｐ３、Ｐ４・・・、または、準備位置Ｐ１、Ｐ２に移動させるものである。
また、本発明の射出成形方法は、さらに、複数の射出装置１１、１２と型締装置２１、２２のいずれか一方を配列固定するとともに、複数の射出装置１１、１２・・・と型締装置２１、２２・・・のいずれか他方を、いずれか一方の配列と並行して直線移動させるものであり、また、接続位置Ｐ３、Ｐ４・・・で対応する射出装置１１または１２・・・と型締装置２１、２２・・・により型締された金型３０、３４に射出成形を行うと共に、準備位置Ｐ１、Ｐ２で射出装置１２または１１内に残留する成形材料を除去し成形材料の交換や待機を行うものである、

本発明で使用する射出成形機の構成については上述したとおりであり、したがって、この実施の形態では、型開閉方向が互いに平行となるように配列固定された型締装置２１、２２に対して、レール４０上に支持された射出装置１１、１２が型締装置２１、２２の配列方向と平行にそれぞれ独立して直線移動する。そして、次に前後進移動機構を駆動させて射出装置１１、１２の、そのノズル１４の先端を型締装置２１、２２に取り付けられた金型３０（３４）のスプルブッシュなどの導入部に対して当接させることができる位置が接続位置Ｐ３、Ｐ４となり、レール４０の両端部の型締装置１１、１２から外側に外れた位置が準備位置Ｐ１、Ｐ２となる。射出装置１１は、準備位置Ｐ１と接続位置Ｐ３、Ｐ４に独立して移動することができ、射出装置１２は、接続位置Ｐ３、Ｐ４と準備位置Ｐ２に独立して移動することができる。

この実施の形態では、図３に示すように、射出装置１１および１２がそれぞれ型締装置２１または２２と接合してその金型３０、３４内のキャビティに所定の色の成形材料を射出充填（射出装置側からの保圧を含む）するのに要する時間が約１３秒、射出が完了してから成形材料が冷却されて固化するまでに要する時間が約３７秒、成形品を取り出すのに要する時間が約１０秒であり、冷却と並行して次の成形サイクルのための計量に要する時間が約２０秒であるものとする。

そして、この実施の形態では、図４に示すように、射出装置１１および１２の一方が型締装置２１と２２に対して交互に順次連続して成形する場合であり、射出装置１１または１２の射出と計量との間にはノズル閉鎖手段を構成するシャットオフバルブの開閉動作が行われ、また、射出の前後にはノズル１４の前進および結合手段によるノズルタッチ力の付与と結合手段の解除およびノズル１４の後退とが行われ、ノズル１４の後退と前進との間には接合位置Ｐ３とＰ４との間で射出装置１１または１２の移動（後退移動、平行移動、および前進移動）が行われる。型締装置２１と２２の一方に対する射出の完了から他方に対する射出の完了（または、一方の型締装置２１（または２２）に対する射出開始から他方の型締装置２２（または２１）に対する射出開始でもよい）までが、射出装置１１または１２の１サイクル時間となる。

一方、型締装置２１と２２では、射出が完了してからシャットオフバルブが閉じられてノズル１４が後退されている間は、保圧手段により金型３０、３４内のキャビティに射出充填された成形材料の圧力を保持して冷却・固化による収縮が防止される。そして、型締装置２１と２２の一方に対する射出（接合位置Ｐ３とＰ４の一方）の後、型締装置２１と２２の他方に対する射出（接合位置Ｐ３とＰ４の他方）を行い、その後再び型締装置２１と２２の一方に対する射出（接合位置Ｐ３とＰ４の一方）を行う前までには成形材料が固化して成形品が成形されており、型開きを行って成形品を取り出し、型を閉じて所定の力で型締されている。射出が完了してから型開きを開始するまでの時間が成形品の冷却時間となる。また、型締装置２１と２２の、それぞれ型開き開始から次のサイクルでの型開き開始まで（または、一方の型締装置２１（または２２）に対する射出開始から次の射出開始までの時間でもよい）が、型締装置の１サイクル時間となる。

図５に示すように、最初に、射出装置１１はＡ色の成形材料を供給されており、制御手段は、射出装置１１を型締装置２１と２２に対してそれぞれ対応する接合位置Ｐ３、Ｐ４に順次交互に移動配置させてノズル１４を金型３０（３４）の導入部に接合し、射出装置１１のノズル１４と型締装置２１、２２またはその金型３０、３４とを結合手段により結合してノズルタッチ力を付与した状態で成形材料を射出充填し、同一形状でＡ色の成形品を６０個成形させる。そして、この接合位置Ｐ３とＰ４との間で移動するとき、射出装置１１のノズル１４は、シャットオフバルブなどのノズル閉鎖手段により閉鎖されており、ノズル１４から成形材料が漏れ出ることはなく、型締装置２１と２２の金型３０（３４）の導入部からそれぞれ離れたときから計量を開始することができる。また、型締装置２１と２２の金型３０（３４）は、保圧手段が設けられており、射出装置１１のノズル１４が金型３０（３４）のスプールブッシュなどの導入部から離脱した後にも金型３０、３４内のキャビティに射出充填された成形材料を保圧し固化による収縮を防止することができる。

ここで、射出装置１１によるＡ色の成形品の１個あたりの成形サイクルの時間は、図３および図４に示したように、例えば、射出開始から計量時間を含む冷却完了までの時間を５０秒（１３秒＋３７秒）、型開閉と成形品の取り出しに１０秒で、合計１分を要するものとする。この実施の形態では、射出装置１１により型締装置２１と２２の金型３０、３４内のキャビティに対して交互に成形材料を順次射出充填してそれぞれ３０個づつ交互に成形するために、効率よく成形品を成形することができ、したがって、図５に示したように、１色で６０個成形する場合には３０分で足りることとなる。そのため、成形材料が比較的長い冷却時間を必要とする材質のものである場合にも、確実に効率よく成形することができる。

さらにこのとき、制御手段は並行して同時に、射出装置１２をレール４０の端部に位置する準備位置Ｐ２に移動させ、Ｂ色の供給とその溶融可塑化などの成形材料の射出準備、すなわち、樹脂交換の準備を行わせる。ここで、射出装置１１、１２のパージと次に使用する色の成形材料を加熱・混錬するなど射出することができるよう準備のための時間を２０分とする。したがって、射出装置１１によるＡ色の成形品６０個の成形に要する時間（３０分）よりも準備のための時間（２０分）が短いことから、容易に且つ確実に樹脂交換を行うことができ、しかも、成形材料である樹脂の色だけでなく種類を変更することなどにより、射出装置１１、１２の温度設定も例えば低くするなど変更する必要がありその設定温度に下がるまで待つ必要がある場合であっても、確実にその設定温度に調整することができ、したがって、次の成形品を適切に成形することができる。

Ａ色の成形品６０個の成形が完了すると、制御手段は、射出装置１１をレール４０の端部に位置する準備位置Ｐ１に移動させて、パージ受部５１へ射出装置１１のそれまで使用していたＡ色の成形材料のパージを自動で開始して、Ａ色とは異なるＣ色の供給とその溶融可塑化の成形材料の射出準備、すなわち、樹脂交換の準備を行わせる。ここで、射出装置１１の樹脂交換のための時間を射出装置１２と同様に２０分とする。なお、パージされたそれまでのＡ色の成形材料を含むパージ材は、パージ受部５１の容器に受けられるため、周囲に飛び散るなどして汚染することがない。

これと同時に、制御手段は、Ｂ色の成形材料が供給された射出装置１２を準備位置Ｐ２から射出装置１２を型締装置２１と２２に対してそれぞれ対応する接合位置Ｐ３、Ｐ４に順次交互に移動配置させて、同一形状でＢ色の成形品を６０個成形させる。このＢ色の成形品の１個あたりの成形サイクルの時間は、Ａ色と同様に、合計１分を要し、型締装置２１と２２でそれぞれ３０個づつ成形するために、６０個成形する場合には３０分を要するものとする。

以後同様に、射出装置１１のＡ色からＣ色への樹脂交換が完了して待機している状態で、射出装置１２によるＢ色の成形品の成形が完了すると、制御手段は、射出装置１１を準備位置Ｐ１から移動させ、接合位置Ｐ３、Ｐ４に順次交互に移動配置させて、同一形状でＣ色の成形品を６０個成形させ、その間に、射出装置１２を準備位置Ｐ２に移動させてＢ色の成形材料をパージさせてＤ色の成形材料に樹脂交換する。

続いて、射出装置１２のＢ色からＤ色への樹脂交換が完了して待機している状態で、射出装置１１によるＣ色の成形品の成形が完了すると、制御手段は、射出装置１２を準備位置Ｐ２から移動させ、接合位置Ｐ３、Ｐ４に順次交互に移動配置させて、同一形状でＤ色の成形品を６０個成形させ、その間に、射出装置１１を準備位置Ｐ１に移動させてＣ色の成形材料をパージさせてＥ色の成形材料に樹脂交換する。

その後、射出装置１１のＣ色からＥ色への樹脂交換が完了して待機している状態で、射出装置１２によるＤ色の成形品の成形が完了すると、制御手段は、射出装置１１を準備位置Ｐ１から移動させ、接合位置Ｐ３、Ｐ４に順次交互に移動配置させて、同一形状でＥ色の成形品を６０個成形させ、その間に、射出装置１２を準備位置Ｐ２に移動させてＤ色の成形材料をパージさせてＦ色の成形材料に樹脂交換する。

さらに、射出装置１２のＤ色からＦ色への樹脂交換が完了して待機している状態で、射出装置１１によるＥ色の成形品の成形が完了すると、制御手段は、射出装置１２を準備位置Ｐ２から移動させ、接合位置Ｐ３、Ｐ４に順次交互に移動配置させて、同一形状でＦ色の成形品を６０個成形させ、その間に、射出装置１１を準備位置Ｐ１に移動させてＥ色の成形材料を排出させて、成形を終了し、次いで、射出装置１２を準備位置Ｐ２に移動させてＦ色の成形材料を排出させて、成形を終了する。この射出装置１１のＥ色の成形材料の排出と、射出装置１２のＦ色の成形材料の排出とに必要な時間は、例えばそれぞれ１０分とする。

以上のように、Ａ色〜Ｆ色の６色の同一形状の成形品を各色６０個づつ成形する場合に、本発明では、１色で６０個の成形品の成形に必要な時間３０分の間に、２０分間で樹脂交換を行うため、最後に射出装置１１、１２からそれぞれ成形材料を排出させる時間を含めても、合計で１９０分の所要時間で済むことから、効率よく各色の成形品を成形することができ、消費電力を節約し、省エネルギ化を図ることができる。

次に、本願発明と比較するための従来の一般的な技術の場合を図６に基づいて説明する。図３に示した従来の一般的な技術では、単に射出装置１１’と型締装置２１’、および、射出装置１２’と型締装置２２’がそれぞれ単独で対応する２基の射出成形機を用いて、それぞれ個別に、Ａ、Ｃ、Ｅ色（射出装置１１’と型締装置２１’）と、Ｂ、Ｄ、Ｆ色（射出装置１２’と型締装置２２’）の成形を行う場合を示している。射出装置１１’と型締装置２１’、および、射出装置１２’と型締装置２２’の組み合わせで使用する場合では、それぞれ、上述した本発明の実施の形態と同様に、１色の成形品の１個あたりの成形サイクルに要する時間を、例えば、計量時間を含む冷却時間を５０秒、型開閉と成形品の取り出しに１０秒の合計１分とし、また、樹脂交換のために要する時間を２０分とする。

図６に示した従来の一般的な技術では、射出装置１１’と型締装置２１’、および、射出装置１２’と型締装置２２’の単独の組み合わせ（１対１の関係）でそれぞれ使用するため、各色６０個の成形品を個別に成形するためにそれぞれ６０分かかることとなる。そして、各射出装置１１’、１２’には、各色の個別の成形に要する時間６０分に、樹脂交換に要する時間２０分が加わるため、射出装置１１’と型締装置２１’では合計２３０分である。作業員が１名で樹脂交換を行う場合は、樹脂交換の時間（タイミング）が重なると不都合であるので、射出装置２’と型締装置１２’では２０分ずらして成形を開始しており、２５０分かかることとなり、したがって、６色でそれぞれ６０個の成形品を成形するために２５０分の時間を要する、すなわち、本願発明と比較して１時間も余分にかかり、消費電力の合計も大きくなる。

なお、上述した実施の形態では、図１に示したように２基の射出装置１１、１２と２基の型締装置２１、２２を備えてなる射出成形機を使用した場合により説明したが、
図２に示したように２基の射出装置１１、１２と３基の型締装置２１、２２、２３を備えてなる射出成形機を使用する場合には、射出装置１１、１２のいずれか一方を接合位置Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５に順次移動配置させて型締装置２１、２２、２３と対応させて、所定の色または材質の成形材料を射出充填して成形品を成形するとともに、射出装置１１、１２のいずれか他方を準備位置Ｐ１またはＰ２に移動配置させて樹脂交換を行うことができる。また、型締装置２１、２２、２３による予定個数分の成形時間よりも樹脂交換に要する時間短い場合には、樹脂交換の後に射出装置１１を接合位置Ｐ３、Ｐ４に順次交互に移動配置させて型締装置２１、２２により成形するとともに、射出装置１２を接合位置Ｐ４、Ｐ５に交互に移動配置させて型締装置２２、２３により成形し、あるいは、樹脂交換の後に射出装置１１、１２のいずれか一方を接合位置Ｐ３、Ｐ４、または、Ｐ４、Ｐ５に順次交互に移動配置させて型締装置２１、２２、または２２、２３により成形するとともに、射出装置１１、１２のいずれか他方を接合位置Ｐ３またはＰ５に移動配置させて型締装置２２または２５により成形することもできる。

また、本発明の射出成形機は、樹脂交換を頻繁に行う場合の生産の効率化以外にも、省エネルギ化の目的で使用することができる。図１に示した実施の形態の場合、２回分の計量時間と射出装置の移動時間とを加えた時間よりも両方の型締装置２１、２２の金型３０、３４で成形される成形品の成形サイクルが長い場合は、一基の射出装置１１または１２を完全に休止させて、他の射出装置１２または１１のみで両方の型締装置２１、２２の金型３０、３４に射出して成形を行う。即ち射出装置１１、１２は、加熱筒１３を加熱するための電力などのエネルギを最も消費するので、射出装置１１、１２のうちの１基だけ作動させることにより、消費エネルギを削減することができる。なお、成形サイクルが短い成形品の成形を行う場合は、両方の射出装置１１、１２を接続位置Ｐ３、Ｐ４へ移動させ、対応する型締装置２１、２２へ射出を行って成形品を成形する（通常の成形）。

さらにまた、本発明の各型締装置の種類については、例えば実公昭５０−１７９６３号公報などに知られているように、単一の駆動手段を有しており固定配置された主型締装置と、複数の金型が開閉可能に取付けられ、この金型を主型締装置の駆動方向に対して直交する方向に移動させる副型締装置とを備えてなるものとすることもできる。この場合の射出装置は、固定された主型締装置の位置で射出を行う。そして、射出が完了したら、主型締装置が開放され、副型締装置が主型締装置の駆動方向に対して直交する方向に移動し、射出が完了した金型を取り出し位置に移動させる。この射出が完了して取り出し位置に移動される金型に対しては、副型締装置の移動の間も保圧および冷却が加えられ、冷却完了すると副型締装置が型開きされる。またその間に副型締装置の別の金型が主型締装置により型締され射出が行われる。

本発明は、射出成形機として、金型内に成形材料を射出充填するための射出装置と、取り付けられた金型を型締するための型締装置とが複数設けられており、且つ、型締装置を射出装置と同じか多く配設して、射出装置と型締装置を接合位置と準備位置とに相対的に移動させて成形品を成形するのと並行して成形材料の交換を行うものであれば、適用することができる。それぞれの型締装置に取付けられる金型で成形される成形品は、冷却時間が近いものであればよく、同一の成形品に限定されることはない。

１１、１２：射出装置、 １４：ノズル、 ２１、２２、２３：型締装置、 ３０：固定金型、 ３４：可動金型、 ４０：レール、 ５１、５２：パージ受部、 Ｐ１、Ｐ２：準備位置、 Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５：接合位置

Claims (6)

1. 金型内に成形材料を射出充填するための複数の射出装置と、
   該射出装置以上の数の型締装置と、
   射出装置が型締装置に対して対応してその金型と接続可能である接続位置と、射出装置が型締装置に対して対応しない準備位置とに、各射出装置または各型締装置の少なくとも一方を移動させる移動手段と、
   前記各射出装置または前記各型締装置の少なくとも一方を前記接続位置、または、前記準備位置に移動させるよう前記移動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする射出成形機。
2. 前記接続位置において、射出装置と、型締装置または金型とを結合してノズルタッチ力を付与する結合手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
3. 射出装置のノズルから成形材料が漏れ出るのを防止するノズル閉鎖手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形機。
4. 金型内に成形材料を射出充填するための複数の射出装置と、
   該射出装置以上の数の型締装置と、
   射出装置が型締装置に対して対応してその金型と接続可能である接続位置と、射出装置が型締装置に対して対応しない準備位置とに、各射出装置または各型締装置の少なくとも一方を移動させる移動手段とを予め設け、
   前記移動手段により、前記複数の射出装置または型締装置の少なくとも一方を前記接続位置、または、前記準備位置に移動させることを特徴とする射出成形方法。
5. 前記接続位置で対応する射出装置と型締装置により型締された金型に射出成形を行うと共に、準備位置で射出装置内に残留する成形材料を除去し成形材料の交換を行うことを特徴とする請求項４に記載の射出成形方法。
6. 前記複数の射出装置と型締装置のいずれか一方を配列固定するとともに、前記複数の射出装置と型締装置のいずれか他方を、いずれか一方の配列と並行して直線移動させることを特徴とする請求項４または５に記載の射出成形方法。

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