JP2022532911A - 製造方法および射出成形システム - Google Patents

Abstract

射出成形機と搬送装置とを含む製造システムは、前記射出成形機内の成形動作位置で金型に射出して前記金型を冷却し、前記成形動作位置で前記金型から成形品を取り出し、前記金型を前記搬送装置の経路に搬送し、前記経路上で前記金型を加熱する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年５月１７日に出願された、米国仮出願６２／８４９６６４号の利益を主張する。

本開示は、射出成形システムに関する。

射出成形機による成形品の製造は、型締め後の金型への樹脂の射出、樹脂の固化による体積減少を補うための高圧での金型への樹脂の押し込み、樹脂が固化するまでの金型内での成形品の保持、および金型からの成形品の取り出しが含まれる。

上述の成形方法において、生産性を高めるために、１台の射出成形機に対して、２つの金型を用いる方法が提案されている。例えば、米国特許第２０１８／０００９１４６号／日本特許公開第２０１８－００１７３８号／ＶＮ２０１６０００２５０５号では、射出成形機２の両側に、搬送装置３Ａおよび３Ｂを配置するシステムが論じられている。このシステムでは、１台の射出成形機２に対して、搬送装置３Ａおよび３Ｂによって複数の金型を入れ替えながら成形品を製造する。図１～図４は、米国特許第２０１８／０００９１４６号／日本特許公開第２０１８－００１７３８号／ＶＮ２０１６０００２５０５号の射出成形システムを示す。

このシステムでは、金型１００Ａまたは１００Ｂの冷却を射出成形機２外の搬送装置３Ａまたは３Ｂ上で行う。一方の金型１００Ａ／１００Ｂの冷却中に、他方の金型１００Ａ／１００Ｂに対して、成形品の取り出し→型締め→射出／保圧といった各処理を射出成形機２によって行う。型開きおよび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３Ｂには、型開き機能および成形品の取り出し機能は不要である。

これは、１台の射出成形機２により複数の金型を入れ替えながら成形品Ｐを製造することを可能にする。これにより、システム全体のコストを低減することができる。

一方の金型の冷却に要する時間に、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、保圧工程までと、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、生産性が通常の成形に比べて最大２倍に向上する。すなわち、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。

ヒートアンドクール成形の技術が知られている。この技術では、予め金型を樹脂の熱変形温度よりも高い温度に加熱し、樹脂を金型に射出後に金型を冷却する。この技術は、成形品の外観不良を防止することができるものの、強制加熱および冷却用の装置が必要となる。さらに、成形工程が一般的な成形方法よりも長いという欠点がある。

日本特許公開第Ｈ７－１１９０１２号のシステムでは、射出成形機外で成形品の取り出しを行うため、金型の開閉機構を各取り出し装置に設ける必要がある。また、成形品の取り出し機構も各取り出し装置に設ける必要がある。したがって、金型の開閉機構や成形品の取り出し機構が複数必要となり、システム全体としてのコストが高額になる。

日本特許公開第Ｈ７－１１９０１２号のシステムは、射出成形機の内部と外部の両方で冷却工程を実行することで、通常の成形に比べて生産性を高めることができるものの、さらなる改善の余地がある。例えば、射出成形機の内外の工程時間を、全成形工程の半分ずつに割り当てれば、生産性が最大となる。

日本特許公開第Ｈ１０－１８０７９７には、インサート成形に関する技術が開示されている。部品を金型内に移送後に射出成形を行って、当該部品と樹脂との一体成形を行うインサート成形技術が広く知られている。ただし、多くのインサート部品は予め用意しておく。

必要とされるのは、複数の金型を入れ替える射出成形システムにおけるヒートアンドクール成形の技術である。

本開示の少なくとも一態様によれば、射出成形機と搬送装置とを含む製造システムの方法は、前記射出成形機内の成形動作位置で金型に射出し、前記金型を冷却する第１のステップと、前記成形動作位置で前記金型から成形品を取り出す第２のステップと、前記金型を前記搬送装置の経路に搬送し、前記経路上で前記金型を加熱する第３のステップと、を含む。

本開示のこれらの実施形態、特徴および利点、ならびにその他の実施形態、特徴および利点は、以下の本開示の例示的実施形態の詳細な説明を添付の図面および提供する特許請求の範囲と併せ読めば、明らかになるであろう。

射出成形システムを示す。

射出成形機の側面図である。

固定プラテンの端面図であり、図２のＩ－Ｉ線の矢印方向から見た図である。

成形動作位置周辺の構成を説明するための部分斜視図である。

金型の温度を制御する構成を示す。

ヒートアンドクール成形の条件を示す一覧である。

加熱処理が射出成形機の外部で行われる射出成形処理を示すフローチャートである。

金型１００Ａと金型１００Ｂの両方の温度の推移を示すグラフである。

加熱処理が射出成形機の内部で行われる射出成形処理のフローチャートである。

金型１００Ａと金型１００Ｂの両方の温度の推移を示すグラフである。

図面全体を通して、別段の記載がない限り、同一の参照番号および符号は、図示する実施形態の同様の特徴、要素、構成要素、または部分を示すために用いられる。さらに、これから図面を参照して本開示を詳細に説明するが、これは説明のための例示的な実施形態に関連して行われる。添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の真の範囲および趣旨を逸脱することなく、説明される例示的な実施形態に対して変更および修正を加えることができることを意図する。

本開示は、いくつかの例示的な実施形態を説明しており、当業者に既知の詳細については、特許、特許出願、および他の参考文献に依拠する。したがって、本明細書において、特許、特許出願、または他の参考文献が引用される、または繰り返されるとき、それらは、記載されている提案だけでなくあらゆる目的のために、参照によりその全体が本明細書に組み込まれることを理解されたい。

図面を参照して、各図中の矢印ＸおよびＹは、互いに直交する水平方向を示し、矢印Ｚは、地面に対して垂直（直立）方向を示す。

図１～図４は、米国特許第２０１８／０００９１４６号／日本特許公開第２０１８－００１７３８号／ＶＮ２０１６０００２５０５号の射出成形システム１を示しており、本明細書では情報／説明の目的のためだけに提供されている。

射出成形システム１は、射出成形機２と、搬送装置３Ａおよび３Ｂと、制御装置４とを含む。射出成形システム１は、１台の射出成形機２に対して、搬送装置３Ａおよび３Ｂを用いて、複数の金型を入れ替えながら成形品を製造する。２つの金型１００Ａおよび１００Ｂを用いる。

金型１００Ａ／１００Ｂ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。成形品は、固定金型１０１と可動金型１０２との間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出することで成形される。固定金型１０１および可動金型１０２には、それぞれ取付板１０１ａおよび１０２ａが固定されている。取付板１０１ａおよび１０２ａは、金型１００Ａ／１００Ｂを射出成形機の成形動作位置１１（型締位置）に固定するために用いられる。

金型１００Ａ／１００Ｂには、固定金型１０１と可動金型１０２との間を閉状態に維持する自己閉鎖部１０３が設けられている。自己閉鎖部１０３により、射出成形機２から金型１００Ａ／１００Ｂを搬出した後も、金型１００Ａ／１００Ｂが開くことを防止することが可能となる。自己閉鎖部１０３は、磁力を利用して金型１００Ａ／１００Ｂを閉状態に維持する。自己閉鎖部１０３は、固定金型１０１および可動金型１０２の対向面に沿って複数の箇所に配置されている。自己閉鎖部１０３は、固定金型１０１側の要素と可動金型１０２側の要素との組み合わせである。通常、金型１００Ａおよび１００Ｂの１つに対して２組以上の自己閉鎖部１０３が設けられる。

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軸方向に並ぶように配置されている。言い換えれば、搬送装置３Ａおよび搬送装置３Ｂは、射出成形機２をＸ軸方向において挟むように、射出成形機２に対して横方向に配置されている。搬送装置３Ａおよび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とを含む。

フレーム３０は、搬送装置３Ａおよび３Ｂの骨格であり、搬送ユニット３１と、複数のローラ３２および３３とを支持する。搬送ユニット３１は、金型１００Ａ／１００ＢをＸ軸方向に往復移動させ、成形動作位置１１に対して金型１００Ａ／１００Ｂを排出および挿入する装置である。

搬送ユニット３１は、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含む。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により、金型１００Ａ／１００Ｂの搬送時に、その位置や速度の制御精度の向上を図ることができる。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、電動シリンダに加えて、モータを駆動源としたラックアンドピニオン機構、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。

搬送ユニット３１は、搬送装置３Ａと３Ｂのそれぞれに独立して配置されている。しかし、金型１００Ａおよび１００Ｂ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単一の共通の搬送ユニット３１を配置してもよい。搬送ユニット３１を搬送装置３Ａと３Ｂのそれぞれに独立して配置した場合は、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に対応することが可能となる。例えば、金型の幅（Ｘ方向の幅）が異なっていたり、金型の厚み（Ｙ方向の幅）が異なっていたりして、金型を同時に搬送できない場合である。

複数のローラ３２は、Ｘ軸方向に配列されたローラ列を構成しており、Ｙ軸方向に離間して２列構成されている。複数のローラ３２は、Ｚ軸方向の回転軸を中心に回転し、金型１００Ａ／１００Ｂの側面（取付板１０１ａおよび１０２ａの側面）に接触して、金型１００Ａ／１００Ｂを横から支えて金型１００Ａ／１００ＢのＸ軸方向の移動をガイドする。複数のローラ３３は、Ｘ軸方向に配列されたローラ列を構成しており、Ｙ軸方向に離間して２列構成されている。複数のローラ３３は、Ｙ軸方向の回転軸を中心に回転し、金型１００Ａ／１００Ｂの底面（取付板１０１ａおよび１０２ａの底面）を支持して、金型１００Ａ／１００Ｂを下から支えて金型１００Ａ／１００ＢのＸ軸方向の移動を円滑にする。

制御装置４は、射出成形機２を制御するためのコントローラ４１と、搬送装置３Ａを制御するためのコントローラ４２Ａと、搬送装置３Ｂを制御するためのコントローラ４２Ｂとを含む。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装置と、センサやアクチュエータに接続されるインタフェース（図示せず）とを含む。プロセッサは、記憶装置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）の一例は後述する。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１００Ａ／１００Ｂ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１００Ａ／１００Ｂ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に送信する。さらに、コントローラ４２Ａおよび４２Ｂは、異常発生時に非常停止信号をコントローラ４１に送信する。

射出成形機２、搬送装置Ａおよび搬送装置Ｂのそれぞれには、コントローラが配置されているが、１つのコントローラで３台全ての装置を制御してもよい。より確実に協調的に動作させるために、搬送装置Ａと搬送装置Ｂとを単一のコントローラで制御してもよい。

図２は、射出成形機２の側面図である。図３は、固定プラテン６１の端面図であり、図２のＩ－Ｉ線の矢印方向から見た図である。図４は、成形動作位置１１周辺の構成を説明するための部分斜視図である。

図１および図２を参照して、射出成形機２は、射出装置５と、型締装置６と、成形品を取り出す取出機７とを含む。射出装置５および型締装置６は、フレーム１０上にＹ軸方向に配置されている。

射出装置５は、Ｙ軸方向に延びるように配置された射出シリンダ５１を含む。射出シリンダ５１は、バンドヒータ等の加熱装置（図示せず）を含み、ホッパ５３から導入された樹脂を溶融する。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を回転させることで射出シリンダ５１内に導入された樹脂が可塑化され、計量される。スクリュ５１ａの軸方向（Ｙ軸方向）への移動により、射出ノズル５２から溶融樹脂を射出することができる。

図２に、ノズル５２としての遮断ノズルの一例を示す。吐出口５２ａを開閉するピン５６ａが、図２の開閉機構５６として配置されている。ピン５６ａは、リンク５６ｂを介してアクチュエータ（シリンダ）５６ｃに連結されており、アクチュエータ５６ｃの動作により吐出口５２ａが開閉される。

射出シリンダ５１は、駆動部５４に支持されている。駆動部５４には、スクリュ５１ａを回転駆動させて樹脂の可塑化と計量を行うモータと、スクリュ５１ａを軸方向に進退させる駆動モータとが配置されている。駆動部５４は、フレーム１０上のレール１２に沿ってＹ軸方向に進退可能である。また、駆動部５４には、射出装置５をＹ軸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が配置されている。

型締装置６は、金型１００Ａ／１００Ｂの型締めおよび型開閉を行う。型締装置６には、Ｙ軸方向に順に、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。プラテン６１～６３には、複数のタイバー６４が通過している。各タイバー６４は、Ｙ軸方向に延びる軸であり、その一端部が固定プラテン６１に固定されている。各タイバー６４は、可動プラテン６２に形成された各貫通穴に挿入されている。各タイバー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軸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が配置されている。トグル機構６５は、可動プラテン６３に対して（言い換えれば、固定プラテン６１に対して）、可動プラテン６２をＹ軸方向に進退させる。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に回転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、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軸方向に延びるボールねじ軸６６ａに係合し、ボールねじ軸６６ａの回転によりＹ軸方向に進退する。ボールねじ軸６６ａは、可動プラテン６３によって回転自在となるように支持されており、モータ６６は、可動プラテン６３に支持されている。モータ６６は、モータ６６の回転量を検出しながら、ボールねじ軸６６ａを回転駆動する。モータ６６の回転量を検出しながらモータ６６を駆動することにより、金型１００Ａ／１００Ｂの型締めおよび型開閉を行うことが可能となる。

射出成形機２は、型締力を計測するためのセンサ６８を含み、各センサ６８は、例えばタイバー６４に設けられた歪みゲージであり、タイバー６４の歪みを検出することで型締力を算出する。

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とを含む。各タイバー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を回転させることにより、ナット６７ｂとタイバー６４との間のＹ軸方向の係合位置が変化する。すなわち、タイバー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との間の間隔を変化させることができるため、型締力等を調整することができる。

成形動作位置１１は、固定プラテン６１と可動プラテン６２との間の領域である。

成形動作位置１１に導入された金型１００Ａ／１００Ｂは、固定プラテン６１と可動プラテン６２との間に挟まれ、それによって型締めされる。可動プラテン６２の移動により、可動金型１０２の移動に基づく開閉が行われる。

図３は、固定プラテン６１の中央部の開口部６１ａを示しており、ノズル５２がこの開口部を通って進退する。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が回転自在となるように支持されている。複数のローラＢＲは、回転軸を中心としてＹ軸方向に回転し、金型１００Ａ／１００Ｂの底面（取付板１０１ａの底面）を支持して、金型１００Ａ／１００Ｂを下から支えて金型１００Ａ／１００ＢのＸ軸方向の移動を円滑にする。固定プラテン６１のＸ軸方向の両側には、ローラ支持体６２０が固定されており、このローラ支持体６２０によって、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軸方向に延びる溝６１ｂが形成されている。

溝６１ｂは、上下に離間して２列形成されている。各溝６１ｂには、ローラユニット６４０が配置されている。ローラユニット６４０には、複数のローラＳＲが回転自在となるように支持されている。複数のローラＳＲは、回転軸を中心としてＺ軸方向に回転し、金型１００Ａ／１００Ｂの外面（取付板１０１ａの外面）に接触して、金型１００Ａ／１００Ｂを横から支えて金型１００Ａ／１００ＢのＸ軸方向の移動をガイドする。ＩＩ－ＩＩ線断面図に示すように、ローラユニット６４０は、バネ６４１の付勢により、ローラＳＲが溝６１ｂから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から突出しない位置に位置する。ローラユニット６４０は、金型１００Ａ／１００Ｂの入れ替え時には、金型１００Ａ／１００Ｂ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１００Ａ／１００Ｂとが密接することを妨げない。

固定プラテン６１のＸ軸方向の両側には、ローラ支持体６３０が固定されており、このローラ支持体６３０によって、複数のローラＳＲが支持されている。

固定プラテン６１には、固定金型１０１を固定プラテン６１に固定するための複数の固定機構（クランプ）６１０が配置されている。各固定機構６１０は、取付板１０１ａと係合する係合部６１０ａ、および係合位置と係合解除位置との間で係合部６１０ａを移動させる内蔵アクチュエータ（図示せず）を含む。

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と、ローラ支持体６２０および６３０と、ローラユニット６４０と、可動金型１０２を固定するための固定機構６１０とが配置されている。

図４に示すように、型締装置６の周囲は、安全性のためにカバー（外装板）６０で囲まれているが、金型１００Ａ／１００Ｂの入れ替えのために、成形動作位置１１の側方に金型１００Ａ／１００Ｂが通過する開口部６０ａが形成されている。各開口部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１００Ａ／１００Ｂの自由な排出および挿入が可能となっている。

図２に戻り、次に、取出機７について説明する。取出機７は、Ｘ軸方向に延びるレール７１と、レール７１上をＸ軸方向に移動可能な可動レール７２とを含む。可動レール７２は、Ｙ軸方向に延びるように配置されており、可動レール７２上にはスライダ７３が配置されている。スライダ７３は、可動レール７２にガイドされてＹ軸方向に移動し、昇降軸７３ａをＺ軸方向に昇降させる。昇降軸７３ａの下端部には、真空ヘッド７４が配置されており、真空ヘッド７４には、成形品に特化したチャック板７５が取り付けられている。

取出機７は、型開き後、レール７１、可動レール７２、およびスライダ７３により、図２中に破線で示すように、真空ヘッド７４を固定金型１０１と可動金型１０２との間に移動し、成形品に吸着して、成形品を金型１００Ａ／１００Ｂの外に搬送する。

金型１００の温度を制御する構成について、図５を参照して説明する。本例示的実施形態では、高温調節器８０Ａおよび８０Ｂ、ならびに低温調節器８１Ａおよび８１Ｂが、ヒートアンドクール成形のために設けられている。高温調節器８０Ａおよび低温調節器８１Ａは、金型１００Ａに接続され、高温調節器８０Ｂおよび低温調節器８１Ｂは、金型１００Ｂに接続されている。別の例示的な実施形態では、単一の高温調節器により金型１００Ａと金型１００Ｂの両方の温度を上昇させることができ、単一の低温調節器により金型１００Ａと金型１００Ｂの両方の温度を低下させることができる。

ホットランナーを用いる別の例示的な実施形態では、ホットランナーの温度を調整するためのホットランナー調節器が含まれる。ホットランナーは、金型に射出された成形材料の温度を任意の温度に維持する。これにより、成形材料の不要な廃棄を防止することができる。ホットランナー調節器は、金型１００Ａと金型１００Ｂとにそれぞれ設けてもよい。単一のホットランナー調節器で、金型１００Ａと金型１００Ｂの両方の温度を調整してもよい。コールドランナーを用いるさらに別の例示的な実施形態では、コールドランナーの温度は金型の温度とほぼ同じである。この例示的な実施形態では、射出成形システムに対して温度調節器をさらに追加する必要はない。

本例示的実施形態では、金型が射出成形機２外にある状態で加熱処理を行うか、金型が射出成形機２内にある状態で加熱処理を行うかは、加熱時間および冷却時間の長さによって変わる。加熱時間が冷却時間よりも長い場合には、射出成形機２外で加熱処理を行う。加熱時間が冷却時間より短い場合には、射出成形機２内で加熱を行う。加熱時間と冷却時間のうち長い方が、金型が射出成形機２外で待機する待機時間に含まれる。したがって、射出成形システム１の生産性が向上する。射出成形システム１は、２つのシーケンスのどちらを実行するかを選択することができる。制御装置４は、加熱時間および冷却時間の長さに基づいて、いずれかのシーケンスを自動的に選択することができる。ユーザは、操作パネル（図示せず）からいずれかのシーケンスを選択することができる。

図６は、ヒートアンドクール成形の条件の例示的な一覧を示す。記載されている条件は一例に過ぎず、本実施形態の実施を可能にする項目に置き換えてもよいし、追加項目を例示的な一覧に追加してもよい。

射出成形機２外で加熱処理を行う例では、加熱媒体としてオイルまたは高温水を用い、冷却媒体として冷却水を用いる。例示的な成形材料はＡＢＳ樹脂であり、例示的な成形対象はＴＶフレームおよびプリンタフレームである。射出成形機２内で加熱処理を行う例では、加熱媒体として電磁誘導装置を用い、冷却媒体として冷却水を用いる。例示的な成形材料はＧＦ（ガラス繊維）を添加したＰＣ（ポリカーボネート）であり、例示的な成形対象はＰＣフレームである。

２つの例を比較すると、オイルまたは高温水を用いるときの加熱時間は、電磁誘導装置を用いるときの加熱時間よりも長い。その結果、オイルまたは高温水を用いるときの加熱時間が冷却時間よりも長くなるので、射出成形機２外で加熱処理を行う方がよい。オイルや高温水の使用にかかる設備コストは通常、電磁誘導装置の使用にかかる設備コストよりも安価である。

オイルまたは高温水を用いるときの金型１００Ａ／１００Ｂの最高温度は、通常、約１００度である。電磁誘導装置を用いるときの金型１００Ａ／１００Ｂの最高温度は、通常、約１６０度である。この差に基づいて、射出成形機２が射出成形を行うことができる成形材料に制約が生じる。ＡＢＳ樹脂は８８度で溶融し、ＰＣ＋ＧＦは１４７度で溶融する。射出成形システム１が、金型の温度を成形材料が溶融する温度よりも高く上昇させることができなければ、ヒートアンドクール成形を行うことは困難である。したがって、成形材料としてＰＣ＋ＧＦを用いるときには、電磁誘導装置を設置するべきである。成形材料としてＡＢＳ樹脂を用いるときには、オイルまたは高温水、あるいは電磁誘導装置を加熱媒体として用いることができる。

図７は、加熱処理が射出成形機２の外部で行われる射出成形処理を示すフローチャートである。図７のフローチャートに基づく制御は、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、制御装置４に含まれるＣＰＵによって実行される。図８は、金型１００Ａと金型１００Ｂの両方の温度の推移を示すグラフである。図７のステップ番号は、図８のステップ番号に対応している。図８に示すように、金型１００Ｂに対する加熱処理の一部のステップは、図７のフローチャートの開始に関連するタイミングで完了する。図７のフローチャートの開始時に、金型１００Ａは射出成形機２外に位置し、金型１００Ｂは射出成形機２内に位置する（成形動作位置１１）。

まず、制御装置４は、高温調節器８０Ａを制御して、射出成形機２外に位置する金型１００Ａの温度を上昇させる（Ｓ３０１）。金型１００Ａの加熱処理を行っている間に、制御装置４は、射出成形機２内に位置する金型１００Ｂの処理を行う。

モータ６６を駆動してトグル機構６５を駆動することで、固定プラテン６１と可動プラテン６２とによる金型１００Ｂの型締めを行う（Ｓ４０１）。アクチュエータ５５を駆動して射出装置５を移動し、ノズル５２を金型１００Ｂに接触させる。金型１００Ｂへの溶融樹脂の射出および保圧を行う（Ｓ４０２）。より具体的には、射出装置５を駆動して、ノズル５２から金型１００Ｂ内のキャビティに溶融樹脂を充填し、樹脂の固化による体積減少を補うために、シリンダ５１内の樹脂を金型１００Ｂ内に高圧で押し込む。

金型１００Ｂを射出成形機２内で冷却する。金型１００Ｂを冷却後、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が離間し、金型１００Ｂが型開きされる。

取出機７を駆動して、金型１００Ｂの可動金型１０２側に残留している成形品を取り出し、金型１００Ｂの外部へ搬送する（Ｓ４０５）。

次いで、金型１００Ｂを型閉じする（Ｓ４０６）。固定機構６１０を解除し、金型１００Ｂのロックを解除する（Ｓ４０７）。ステップＳ４０２から所定時間の遅延後、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、型締力が消失し、固定プラテン６１に対して可動プラテン６２が僅かに離間して、金型の入れ替えが可能となる空間を形成する。

次いで、金型１００Ａ／１００Ｂの入れ替えを行う（Ｓ３０２、Ｓ４０８）。金型１００Ｂを成形動作位置１１から搬送装置３Ｂに搬出し、金型１００Ａを搬送装置３Ａから成形動作位置１１に搬入する。コントローラ４１は、コントローラ４２Ｂに金型１００Ｂの搬出指示を送信し、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から搬出する。搬出が完了すると、コントローラ４２Ｂからコントローラ４１へ搬出完了を示す信号が送信される。

次いで、制御装置４は、高温調節器８０Ｂを制御して、射出成形機２外に位置する金型１００Ｂの温度を上昇させる（Ｓ４０９）。

金型１００Ｂの加熱処理を行っている間に、制御装置４は、射出成形機２内に位置する金型１００Ａの処理を行う。モータ６６を駆動してトグル機構６５を駆動することで、固定プラテン６１と可動プラテン６２とによる金型１００Ａの型締めを行う（Ｓ３０３）。アクチュエータ５５を駆動して射出装置５を移動し、ノズル５２を金型１００Ａに接触させる。

次いで、金型１００Ａへの溶融樹脂の射出および保圧を行う（Ｓ３０４）。より具体的には、射出装置５を駆動して、ノズル５２から金型１００Ａ内のキャビティに溶融樹脂を充填し、樹脂の固化による体積減少を補うために、シリンダ５１内の樹脂を金型１００Ａ内に高圧で押し込む。金型１００Ａを射出成形機２内で冷却する。

金型１００Ａを冷却後、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が離間し、金型１００Ａが型開きされる。

取出機７を駆動して、金型１００Ａの可動金型１０２側に残留している成形品を取り出し、金型１００Ａの外部へ搬送する（Ｓ３０７）。

次いで、金型１００Ａを型閉じする（Ｓ３０８）。固定機構６１０を解除し、金型１００Ａのロックを解除する（Ｓ３０９）。ステップＳ３０４から所定時間の遅延後、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、型締力が消失し、固定プラテン６１に対して可動プラテン６２が僅かに離間して、金型の入れ替えが可能となる空間を形成する。

再度、金型１００Ａ／１００Ｂの入れ替えを行う（Ｓ３１０、Ｓ４１０）。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に搬入する。

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へ搬出完了を示す信号が送信される。上述の処理を繰り返すことで、金型１００Ａおよび金型１００Ｂのヒートアンドクール成形を効率的に行う。

図９は、加熱処理が射出成形機２の内部で行われる射出成形処理のフローチャートである。図９のフローチャートに基づく制御は、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、制御装置４に含まれるＣＰＵによって実行される。図１０は、金型１００Ａと金型１００Ｂの両方の温度の推移を示すグラフである。図９のステップ番号は、図１０のステップ番号に対応している。図９のフローチャートの開始時に、金型１００Ａは射出成形機２内（成形動作位置１１）に位置し、金型１００Ｂは射出成形機２外に位置する。

まず、制御装置４は、高温調節器８０Ａを制御して、金型１００Ａの温度を上昇させる（Ｓ１０１）。アクチュエータ５５を駆動して射出装置５を移動し、ノズル５２を金型１００Ａに接触させる。次いで、金型１００Ａへの溶融樹脂の射出および保圧を行う（Ｓ１０２）。より具体的には、射出装置５を駆動して、ノズル５２から金型１００Ａ内のキャビティに溶融樹脂を充填し、樹脂の固化による体積減少を補うために、シリンダ５１内の樹脂を金型１００Ａ内に高圧で押し込む。

次に、固定機構６１０を解除し、金型１００Ａのロックを解除する（Ｓ１０３）。

ステップＳ１０２から所定時間の遅延後、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、型締力が消失し、固定プラテン６１に対して可動プラテン６２が僅かに離間して、金型の入れ替えが可能となる空間を形成する。

次いで、金型１００の入れ替えを行う（Ｓ１０４、Ｓ２０１）。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に搬入する。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へ搬出完了を示す信号が送信される。

金型１００Ａを搬送装置３Ａ上で冷却する（Ｓ１０５）。金型１００Ａの冷却処理を行っている間に、制御装置４は、金型１００Ｂの処理を行う。モータ６６を駆動してトグル機構６５を駆動することで、固定プラテン６１と可動プラテン６２とによる金型１００Ｂの型締めを行う（Ｓ２０２）。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が離間し、金型１００Ｂが型開きされる（Ｓ２０３）。取出機７を駆動して、金型１００Ｂの可動金型１０２側に残留している成形品を取り出し、金型１００Ｂの外部へ搬送する（Ｓ２０４）。次いで、金型１００Ｂを型閉じして型締めする（Ｓ２０５）。

次に、制御装置４は、高温調節器８０Ｂを制御して、金型１００Ｂの温度を上昇させる（Ｓ２０６）。アクチュエータ５５を駆動して射出装置５を移動し、ノズル５２を金型１００Ｂに接触させる。次いで、金型１００Ｂへの溶融樹脂の射出および保圧を行う（Ｓ２０７）。より具体的には、射出装置５を駆動して、ノズル５２から金型１００Ｂ内のキャビティに溶融樹脂を充填し、樹脂の固化による体積減少を補うために、シリンダ５１内の樹脂を金型１００Ｂ内に高圧で押し込む。

固定機構６１０を解除し、金型１００Ｂのロックを解除する（Ｓ２０８）。ステップＳ２０７から所定時間の遅延後、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、型締力が消失し、固定プラテン６１に対して可動プラテン６２が僅かに離間して、金型の入れ替えが可能となる空間を形成する。

次いで、金型１００の入れ替えを行う（Ｓ１０６、Ｓ２０９）。金型１００Ｂを成形動作位置１１から搬送装置３Ｂに搬出し、金型１００Ａを搬送装置３Ａから成形動作位置１１に搬入する。コントローラ４１は、コントローラ４２Ｂに金型１００Ｂの搬出指示を送信し、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から搬出する。搬出が完了すると、コントローラ４２Ｂからコントローラ４１へ搬出完了を示す信号が送信される。

金型１００Ｂを搬送装置３Ｂ上で冷却する。金型１００Ｂの冷却処理を行っている間に、制御装置４は、金型１００Ａの処理を行う。モータ６６を駆動してトグル機構６５を駆動することで、固定プラテン６１と可動プラテン６２とによる金型１００Ａの型締めを行う（Ｓ１０７）。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が離間し、金型１００Ａが型開きされる（Ｓ１０８）。取出機７を駆動して、金型１００Ａの可動金型１０２側に残留している成形品を取り出し、金型１００Ａの外部へ搬送する（Ｓ１０９）。次いで、金型１００Ａを型閉じして型締めする（Ｓ１１０）。上述の処理を繰り返すことで、金型１００Ａおよび金型１００Ｂのヒートアンドクール成形を効率的に行う。

上述の実施形態では、金型１００Ａ／１００Ｂが射出成形機２外にある状態で、加熱処理または冷却処理のいずれかを行う。別の例示的な実施形態では、金型１００Ａ／１００Ｂが射出成形機２外にある状態で、加熱処理と冷却処理の両方を行うことができる。

例えば、１つの射出成形動作を、加熱処理、射出／保圧処理、冷却処理、取り出し処理の４つの処理に分割する。金型１００Ａの加熱処理を行っている間に、金型１００Ｂの取り出し処理を行う。次に、金型１００Ａ／１００Ｂの入れ替えを行う。金型１００Ａの射出／保圧処理を行っている間に、金型１００Ｂの加熱処理を行う。次に、金型１００Ａ／１００Ｂの入れ替えを行う。金型１００Ａの冷却処理を行っている間に、金型１００Ｂの射出／保圧処理を行う。次に、金型１００Ａ／１００Ｂの入れ替えを行う。金型１００Ａの取り出し処理を行っている間に、金型１００Ｂの冷却処理を行う。

〔定義〕
説明においては、開示する実施例が完全に理解されるように、具体的な詳細を記載している。他の例では、周知の方法、手順、構成要素、および回路については、本開示を不要に長くすることを避けるために、詳細には説明していない。

本明細書では、ある要素または部分が、別の要素または部分「の上にある」、「に接している」、「に接続されている」、または「に結合されている」と言及される場合、それは、直接にその別の要素または部分「の上にある」、「に接している」、「に接続されている」、または「に結合されている」こともあるし、あるいは介在する要素または部分が存在することもあることを理解されたい。これに対して、ある要素が、別の要素または部分「の上に直接にある」、「に直接に接続されている」、または「に直接に結合されている」と言及される場合には、介在する要素または部分は存在しない。「および／または」という用語を用いるときには、関連して列挙されている項目があれば、そのうちの１つまたは複数のあらゆる組合せを含む。

本明細書では、「の下（ｕｎｄｅｒ）」、「の真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「の下方（ｂｅｌｏｗ）」、「の下側（ｌｏｗｅｒ）」、「の上方（ａｂｏｖｅ）」、「の上側（ｕｐｐｅｒ）」、「近位（ｐｒｏｘｉｍａｌ）」、「遠位（ｄｉｓｔａｌ）」等の空間的に相対的な用語を、様々な図面に示すある要素または特徴の別の（１つまたは複数の）要素または特徴に対する関係を記述する際に、説明を容易にするために用いることがある。しかし、これらの空間的に相対的な用語は、図面に示す配向に加えて、使用時または動作時における装置の様々な配向をも包含することを意図するものと理解されたい。例えば、図中の装置を反転した場合には、別の要素または特徴の「下方（ｂｅｌｏｗ）」または「真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された要素が、それらの別の要素または特徴の「上方（ａｂｏｖｅ）」に配向されることになる。したがって、「の下方（ｂｅｌｏｗ）」等の相対的な空間用語は、上および下の両方の配向を包含することができる。装置は、その他の配向にすることもでき（９０度またはその他の配向に回転させることもでき）、本明細書で用いる空間的に相対的な記述語は、それに応じて解釈されるものとする。同様に、「近位（ｐｒｏｘｉｍａｌ）」および「遠位（ｄｉｓｔａｌ）」という相対的な空間用語も、適用可能な場合には、入れ換えることができることもある。

本明細書で用いる「約」という用語は、例えば、１０％以内、５％以内、またはそれ未満を意味する。いくつかの実施形態では、「約」という用語は、測定誤差内を意味することもある。

本明細書では、第１、第２、第３等の用語を、様々な要素、構成要素、領域、部分、および／または区画を説明するために用いることがある。これらの要素、構成要素、領域、部分、および／または区画は、これらの用語によって限定されないものと理解されたい。これらの用語は、単にある要素、構成要素、領域、部分、または区画を、別の領域、部分、または区画と区別するために用いているに過ぎない。したがって、以下に論じる第１の要素、構成要素、領域、部分、または区画は、本明細書の教示を逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、部分、または区画と呼ぶこともできる。

本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することは意図していない。本開示を説明する文脈における（中でも、添付の特許請求の範囲の文脈における）「１つの（ａ，ａｎ）」および「前記／その（ｔｈｅ）」という用語ならびに類似の指示語の使用は、本明細書で別段の指示がない限り、またはそうでないことが文脈から明らかでない限り、単数形および複数形の両方を含むと解釈されるものとする。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、別段の言及がない限り、非限定用語（すなわち、「含むが、それに限定されない」を意味する）と解釈されるものとする。具体的には、本明細書でこれらの用語を用いるとき、記載する特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを指定するが、明示的には述べられていない１つまたは複数のその他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループが存在すること、あるいは追加されることを排除するものではない。本明細書における値の範囲の記載は、本明細書で別段の指示がない限り、単にその範囲に該当する各別個の値について個々に言及する簡略表記法として機能するよう意図するものに過ぎず、各別個の値は、それが本明細書においては個々に記載されたかのごとく本明細書に組み込まれる。例えば、１０～１５の範囲を開示する場合には、１１、１２、１３および１４もまた開示される。本明細書に記載する全ての方法は、本明細書で別段の指示がない限り、またはそうでないことが文脈から明らかでない限り、任意の適切な順序で実施することができる。本明細書に提示するあらゆる例または例示的な言葉（例えば「等の（ｓｕｃｈ ａｓ）」）の使用は、単に本開示をより明確にすることを意図するものに過ぎず、別段に特許請求の範囲に記載がない限り、本開示の範囲を限定するものではない。本明細書中のいかなる言葉も、特許請求の範囲に記載のない任意の要素が、本開示の実施に必須であることを示すものではないと解釈されたい。

本開示の方法および構成は、様々な実施形態の形で組み込むことができ、そのほんの一部が本明細書に開示されているに過ぎないことを理解されたい。それらの実施形態の変形形態は、上述の説明を読めば、当業者には明白であろう。本発明者らは、当業者がそのような変形形態を必要に応じて採用するものと想定しており、また、本開示が、本明細書に具体的に記載されたものとは別様に実施されることを意図している。したがって、本開示は、適用法により許容されるように、本明細書に添付される特許請求の範囲に記載される主題の全ての修正形態および均等物を含む。さらに、本明細書で別段の指示がない限り、またはそうでないことが文脈から明らかでない限り、その全ての可能な変形形態における上記要素の任意の組み合わせが、本開示に包含される。

上記に開示される例示的実施形態のいかなる組み合わせも、本開示の実施形態として含まれる。上記の例示的実施形態は説明のための実施形態について論じるが、これらの実施形態に限定されるものではない。

Claims (7)

1. 射出成形機と搬送装置とを含む製造システムの方法であって、
   前記射出成形機内の成形動作位置で、金型に射出し、前記金型を冷却する第１のステップと、
   前記成形動作位置で、前記金型から成形品を取り出す第２のステップと、
   前記金型を前記搬送装置の経路に搬送し、前記経路上で前記金型を加熱する第３のステップと、
   を含む、製造システムの方法。
2. 前記射出成形機内の金型は、別の金型に交換され、第１の金型に対して前記第１のステップが行われている間に、第２の金型に対して前記第３のステップが行われる、請求項１に記載の方法。
3. 射出成形機と搬送装置とを含む製造システムの方法であって、
   前記射出成形機内の成形動作位置で、金型を加熱し、前記金型に射出する第１のステップと、
   前記金型を前記搬送装置の経路に搬送し、前記経路上で前記金型を冷却する第２のステップと、
   前記金型を前記成形動作位置に搬送し、前記成形動作位置で前記金型から成形品を取り出す第３のステップと、
   を含む、製造システムの方法。
4. 前記射出成形機内の金型は、別の金型に交換され、第１の金型に対して前記第１のステップが行われている間に、第２の金型に対して前記第２のステップが行われる、請求項４に記載の方法。
5. 射出成形機と、
   金型を前記射出成形機に搬送するように構成される搬送装置と、
   前記射出成形機および前記搬送装置を制御するように構成される制御装置と、
   を備える射出成形システムであって、
   前記制御装置は、第１の成形工程および第２の成形工程を実行し、
   前記第１の成形工程は、前記搬送装置の経路上で前記金型を加熱すること、前記金型を前記射出成形機内の成形動作位置に搬送すること、前記成形動作位置で前記金型に射出すること、および前記成形動作位置で前記金型を冷却することを含み、
   前記第２の成形工程は、前記成形動作位置で前記金型を加熱すること、前記成形動作位置で前記金型に射出すること、前記金型を前記搬送装置の経路に搬送すること、および前記経路上で前記金型を冷却することを含む、
   射出成形システム。
6. 第１の金型の温度を設定し、金型温度を前記第１の温度よりも高い第２の温度に設定するように構成される第１の温度調節器と、第２の金型の温度を設定するように構成される第２の温度調節器とをさらに備える、請求項７に記載の射出成形システム。
7. 射出成形機と搬送装置とを含む製造システムの方法であって、
   成形条件を複数の成形工程のうちの一方に設定する設定ステップを含み、
   前記複数の成形工程のうちの一方は、前記搬送装置の経路上で金型を加熱すること、前記金型を前記射出成形機内の成形動作位置に搬送すること、前記成形動作位置で前記金型に射出すること、および前記成形動作位置で前記金型を冷却することを含み、
   前記複数の成形工程のうちのもう一方は、成形動作位置で金型を加熱すること、前記成形動作位置で前記金型に射出すること、前記金型を前記搬送装置の経路に搬送すること、および前記経路上で前記金型を冷却することを含む、
   製造システムの方法。

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