JP5559278B2 - 多色成形品の製造方法および射出成形システム - Google Patents

Description

本発明は、多色成形品の製造方法および射出成形システムに関する。

多色成形品とは、一般的に複数種類または複数色の樹脂を、同時にまたは順次射出成形することにより得られる成形品である。ただし、本明細書では、同種類または同色の樹脂でも、複数の射出ユニットにより同時にまたは順次射出成形することで得られる成形品ならば多色成形品と定義する。また、以上の定義より、多色成形とは、複数の射出ユニットを用いて、樹脂を同時にまたは順次射出成形する成形方法であるとする。

さて、多色成形品の製造方法として、（１）多色成形機による製造方法、（２）複数の射出成形機間の成形品移動による製造方法が知られている。（１）には、複数の射出ユニットを持つ射出成形機を用いて、一つの金型に複数種類の樹脂を同時に射出する方法と、複数の射出ユニットと金型を回転させる機構とを備えた射出成形機を用いて、金型を切り替えながら複数種類の樹脂を順次射出成形していく方法とがある。（２）は、第一の射出成形機で射出成形した一次成形品を、次の順番の射出成形機の金型の所定の位置にセットして、該射出成形機で射出成形し、得られた成形品を更に次の順番の射出成形機の金型にセットして射出成形を行うという工程を繰り返すことで、多色成形を行う方法である。 特許文献１には、一次成形品を産業用ロボットにより第二の射出成形機へセットするようにした二色成形品の製造方法が開示されている。

また、特許文献２には、インサート成形品を入子金型ごと金型から取り出して、成形品の回収と入子金型への新たなインサートの装着を行い、再び金型へ取り付けて射出成形を行う、一つの射出成形機によるインサート射出成形の方法が開示されている。なお、特許文献２に開示される成形方法は、一つの射出成形機によるインサート射出成形であり、複数の射出成形機を用いて多色成形を行う本発明とは、扱う射出成形機の数の点で異なる。

特開２００９−７３１５１号公報 特開平４−２６５７１９号公報

背景技術で説明した（１）の方法では、射出成形機および金型を特注する場合がほとんどで、射出成形機および金型共にコストが高く汎用性に欠けるという問題がある。また、（２）の方法では、射出成形機・金型のコストおよび汎用性の問題は解消されるものの、移動した成形品は移動先の金型面に密着していないため、２色目以降の樹脂が、成形品と金型面との間に入り込み、意図しない成形品が製造される場合がある。この問題は、光学素子や外装部品などの、表面形状が重要となる製品で特に大きな問題である。

そこで本発明は、射出成形機・金型を特注することによるコスト・汎用性の問題を回避し、かつ入子金型と成形品との密着により、二色目以降の樹脂が成形品と入子金型との間に浸入することによる意図しない成形品の発生を防ぐことが可能な、多色成形品の製造方法および射出成形システムを提供することを課題とする。

本願の請求項１に係る発明は、多色成形を行うために、射出成形を行う順番があらかじめ決められた複数の射出成形機と、該射出成形機に搭載された金型内の着脱可能な入子金型とを用いて、第一の射出成形機で成形品を射出成形する第１工程と、該成形品を、該成形品が付着した入子金型ごと前記第一の射出成形機の金型から取り外す第２工程と、該入子金型を次の順番の第二の射出成形機まで搬送する第３工程と、該入子金型を前記第二の射出成形機の金型に組み込む第４工程と、該第二の射出成形機で射出成形を行う第５工程とを有し、前記第２工程から第５工程の各工程を、前記あらかじめ決められた順番に従って射出成形を繰り返すことで、多色成形を行うことを特徴とする多色成形品の製造方法である。

請求項２に係る発明は、前記複数の射出成形機のうち、最後の順番の射出成形機による射出成形後に成形品を取り外された入子金型は、該射出成形機の金型から取り外され、再び第一の射出成形機の金型に組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の多色成形品の製造方法である。
請求項３に係る発明は、キャビティ形状の異なる複数の入子金型を同時に使用して、異なるキャビティ形状ごとに成形条件を変更して射出成形を行うことを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の多色成形品の製造方法である。
請求項４に係る発明は、入子金型の取り外しまたは搬送時に、成形品のゲートカットを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の多色成形品の製造方法である。

請求項５に係る発明は、多色成形を行うために、射出成形する順番があらかじめ決められた複数の射出成形機と、該射出成形機に搭載された金型内の着脱可能な入子金型と、該入子金型の取り外しおよび組み込みを行う入子金型着脱機構と、取り外した該入子金型を該射出成形機間で搬送する入子金型搬送機構と、を有し、前記複数の射出成形機のうち、第一の射出成形機が成形品を射出成形し、前記入子金型着脱機構は前記成形品が付着した入子金型を金型から取り外し、前記入子金型搬送機構は前記入子金型を次の順番の第二の射出成形機まで搬送し、前記入子金型着脱機構は前記入子金型を前記第二の射出成形機の金型に組み込み、該第二の射出成形機で射出成形を行い、さらに前記入子金型の取り外し、搬送、組み込み、射出成形の各動作を前記あらかじめ決められた順番に従って繰り返すことで、多色成形を行うことを特徴とする射出成形システムである。

請求項６に係る発明は、前記入子金型着脱機構は、入子金型着脱用ロボット、金型に組み込まれた入子金型エジェクタ機構、金型に組み込まれた入子金型チャック機構の内、一つまたは複数を含んだ装置であることを特徴とする請求項５に記載の射出成形システムである。
請求項７に係る発明は、前記入子金型搬送機構は、入子金型搬送用ロボット、コンベアの内、一つまたは複数を含んだ装置であることを特徴とする請求項５に記載の射出成形システムである。
請求項８に係る発明は、入子金型を搬送する際、入子金型を置く中間ステーションで入子金型に対するチャックまたは吸着を外し、再び入子金型をチャックまたは吸着し直すことを特徴とする請求項５および７に記載の射出成形システムである。

請求項９に係る発明は、前記複数の射出成形機のうち、最後の射出成形機による射出成形後に成形品を取り外された入子金型は、入子金型着脱機構と、入子金型搬送機構とによって、該射出成形機の金型から取り外され、再び第一の射出成形機の金型に組み込まれることを特徴とする、請求項５〜８に記載の射出成形システムである。
請求項１０に係る発明は、キャビティ形状の異なる複数の入子金型を同時に使用して、異なるキャビティ形状ごとに成形条件を自動で変更して射出成形を行うことを特徴とする請求項５〜９に記載の射出成形システムである。
請求項１１に係る発明は、入子金型の取り外しまたは搬送時に、ゲートカット装置による成形品のゲートカットを自動で行うことを特徴とする請求項５〜１０に記載の射出成形システムである。

本発明により、射出成形機・金型を特注することによるコスト・汎用性の問題を回避し、かつ入子金型と成形品との密着により、二色目以降の樹脂が成形品と入子金型との間に浸入することによる意図しない成形品の発生を防ぐことが可能な、多色成形品の製造方法および射出成形システムを提供できる。

一つの入子金型を二台の射出成形機間で交互に入れ替えて二色成形を行うシステムを真上から見た図である。 二つの入子金型を二台の射出成形機間で入れ替えて二色成形を行うシステムを真上から見た図である。 二つの入子金型を三台の射出成形機間で入れ替えて三色の多色成形を行うシステムを真上から見た図である。 ４つの入子金型を三台の射出成形機間で入れ替えて三色の多色成形を行うシステムを真上から見た図である。 四つの入子金型を四台の射出成形機間で入れ替えて四色の多色成形を行うシステムを真上から見た図である。 ｎ番目の射出成形機による射出成形が完了すると、その信号を受け取って入子金型着脱機構と入子金型搬送機構が動作を始め、入子金型の組み付けまで完了すると、ｎ＋１番目の射出成形機が射出成形を開始する、という工程を繰り返して成形を行うことを説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜実施形態１＞
図１は、一つの入子金型を二台の射出成形機Ｍ１，Ｍ２間で交互に入れ替えて二色成形を行うシステムを真上から見た図である。実施形態１のシステムは、第１射出成形機Ｍ１、第２射出成形機Ｍ２、各射出成形機Ｍ１，Ｍ２の金型からの入子金型Ｄの取り外し、前記金型への取り付けを行うロボットアーム、および、これらの装置を制御する制御装置（図示せず）から構成される。制御装置によって射出成形機、ロボットアーム、入子金型着脱機構および入子金型搬送機構は制御される。ここで、入子金型着脱機構は例えば金型に取り付けられたガイドピンおよびボールネジなどから構成される。前記ボールネジを駆動することで入子金型の金型への取り付け取り外し（着脱）を行うことができる。

入子金型Ｄは初めに第１射出成形機Ｍ１の金型に搭載され、一次成形品が射出成形される。その後、ロボットアームＲＡが一次成形品ごと金型から入子金型Ｄを取り出し、第２射出成形機Ｍ２の金型に組み込む。必要ならば、この工程でゲートカットを行ってもよい（特許請求の範囲のゲートカットを行うことに対応）。そして、第２射出成形機Ｍ２により二色成形品が射出成形され、製品として取り外される。最後に、ロボットアームＲＡが残った入子金型Ｄを取り出し、再び第１射出成形機Ｍ１の金型（図１の斜線部分を参照）に組み込むことで、新たな成形が開始される。
なお、この例で示したように、入子金型着脱用ロボットと、入子金型搬送用ロボットは、同一のロボットでもよい。また、ロボットアームＲＡが行う工程を、人間の作業者が行ってもよい。

＜実施形態２＞
図２は、実施形態１を発展させ、二つの入子金型Ｄ１，Ｄ２を二台の射出成形機Ｍ１，Ｍ２間で入れ替えて二色成形を行うシステムを真上から見た図である。使用するロボットアームは２台である。初めに、第１射出成形機Ｍ１の金型には入子金型Ｄ１、第２射出成形機Ｍ２の金型には一次成形品付き入子金型Ｄ２がそれぞれ搭載され、それぞれの射出成形機Ｍ１，Ｍ２で射出成形が行われる。その後、ロボットアームＲＡ１が第１射出成形機Ｍ１の金型から一次成形品付き入子金型Ｄ１を取り出し、中間ステーションＩＳへ搬送する。この時同時にロボットアームＲＡ２が、完成した二色成形品を取り外された入子金型Ｄ２を第２射出成形機Ｍ２の金型から取り外し、中間ステーションＩＳへ搬送する。図２には中間ステーションＩＳへ取り外した金型を搬送途中の状態が示されている。
そして、それぞれのロボットアームＲＡ１，ＲＡ２が他方の搬送してきた入子金型に持ち替え、ロボットアームＲＡ１が入子金型Ｄ２を第１射出成形機Ｍ１の金型へ、ロボットアームＲＡ２が一次成形品付き入子金型Ｄ１を第２射出成形機Ｍ２の金型へ、それぞれ組み付けることで、新たな成形が開始される。

実施形態１では、一方の射出成形機が成形を行っている間は他方の射出成形機は成形しておらず、稼動効率が低かったが、実施形態２のように、複数の入子金型Ｄ１，Ｄ２を用いることで、射出成形機Ｍ１，Ｍ２の稼動効率を高めることが可能である。
なお、使用する入子金型Ｄ１，Ｄ２のキャビティ形状は異なっていてもよい。その場合は、毎回の射出成形においてそれぞれのキャビティ形状に最適な射出率・射出圧・射出量等を設定した成形条件ファイルを、手動または自動で選択する。

＜実施形態３＞
図３は、二つの入子金型Ｄ１，Ｄ２を三台の射出成形機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３間で入れ替えて三色の多色成形を行うシステムを真上から見た図である。使用するロボットアームは一台である。図３では、第２射出成形機Ｍ２に搭載された入子金型Ｄ１を用いて、２色目の成形を行っている間に、第３射出成形機Ｍ３の成形を終えて、成形品を取り外された入子金型Ｄ２を、ロボットアームＲＡが第１射出成形機Ｍ１の金型へ搬送している場面が示してある。このように、一方の入子金型の射出成形中に、他方の入子金型の取り外し・搬送・組み付けを行うことで、ロボットアームＲＡの稼働率を高めることが可能である。

一方、図４は、４つの入子金型Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を三台の射出成形機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４間で入れ替えて三色の多色成形を行うシステムを真上から見た図である。使用するロボットは４台である。図４では、三台の射出成形機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３それぞれでの成形が終わった後に、ロボットアームＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４が入子金型Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４をそれぞれ取り出し、ロボットアームＲＡ２，ＲＡ３は第２，３射出成形機Ｍ２，Ｍ３の金型に、成形品の付いた入子金型Ｄ２，Ｄ３をそれぞれ組み込み、ロボットアームＲＡ４は、成形品の取り外された入子金型Ｄ４をコンベアに載せる。この時同時に、ロボットアームＲＡ１はコンベアＣにより搬送された成形品の付いていない入子金型Ｄ１を第１射出成形機Ｍ１に組み込むことで、３台の射出成形機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３で新たな成形が開始される。また、コンベアＣの長さ・速度や、成形のサイクルタイムによっては、更に多くの入子金型を同時に使用して、コンベアＣにより複数の入子金型を搬送してもよい。
以上、図３、図４に示したように、システム構成、成形のサイクルタイム等の条件に応じて、使用する入子金型の数は適切な数を選択してよい。

＜実施形態４＞
図５は、四つの入子金型Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を四台の射出成形機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４間で入れ替えて四色の多色成形を行うシステムを真上から見た図である。図５では、基本的には図２に示したシステムと同様に、入子金型Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４はロボットアームＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４によって、中間ステーションＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ４を経由して第１，２，３，４射出成形機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の金型に順番に組み付けられ、それぞれの射出成形機で射出成形が行われることで、成形品が製造される。

また、図５のシステムは、二色成形を行うシステムを二系統つなげたものとして扱うこともできる。すなわち、第１，２射出成形機Ｍ１，Ｍ２と第３，４射出成形機Ｍ３，Ｍ４とで、それぞれ二色成形品を製造することも可能である。更に、入子金型の相手型は、二色成形システムの系統ごとに異なる金型でもよい。

また、実施形態２と同様に、使用する四つの入子金型Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４も、それぞれキャビティ形状が同一である必要はない。従って、図５のシステムを、二系統の二色成形を行うシステムとして使用し、異なるキャビティ形状の入子金型を用いると、最大で８種類の二色成形品を製造することが可能である。

なお、実施形態１〜４の実際のシステムにおいては、各射出成形機・入子金型着脱機構・入子金型搬送機構は、互いに信号をやり取りする機能を持ち、図６に示すように、ｎ番目の射出成形機Ｍｎによる射出成形（型締め、射出、冷却、および、型開き）が完了すると、その信号を受け取って入子金型着脱機構および入子金型搬送機構Ｅが動作を始め、入子金型の組み付けまで完了すると、ｎ＋１番目の射出成形機Ｍｎ＋１が射出成形を開始する、という工程を繰り返して成形を行う。ただし、便宜上図６では、入子金型着脱機構と入子金型搬送機構間での信号のやり取りは省略している。

Ｍ１ 第１射出成形機
Ｍ２ 第２射出成形機
Ｍ３ 第３射出成形機
Ｍｎ 第ｎ射出成形機
Ｍｎ＋１ 第ｎ＋１射出成形機

Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ 入子金型

Ｅ 入子金型着脱機構および入子金型搬送機構

ＲＡ，ＲＡ１，ＲＡ２，ＲＡ３，ＲＡ４ ロボットアーム

ＩＳ，ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ４ 中間ステーション

Ｃ コンベア

Claims (11)

1. 多色成形を行うために、射出成形を行う順番があらかじめ決められた複数の射出成形機と、該射出成形機に搭載された金型内の着脱可能な入子金型とを用いて、
   第一の射出成形機で成形品を射出成形する第１工程と、
   該成形品を、該成形品が付着した入子金型ごと前記第一の射出成形機の金型から取り外す第２工程と、
   該入子金型を次の順番の第二の射出成形機まで搬送する第３工程と、
   該入子金型を前記第二の射出成形機の金型に組み込む第４工程と、
   該第二の射出成形機で射出成形を行う第５工程とを有し、
   前記第２工程から第５工程の各工程を、前記あらかじめ決められた順番に従って射出成形を繰り返すことで、多色成形を行うことを特徴とする多色成形品の製造方法。
2. 前記複数の射出成形機のうち、最後の順番の射出成形機による射出成形後に成形品を取り外された入子金型は、該射出成形機の金型から取り外され、再び第一の射出成形機の金型に組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の多色成形品の製造方法。
3. キャビティ形状の異なる複数の入子金型を同時に使用して、異なるキャビティ形状ごとに成形条件を変更して射出成形を行うことを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の多色成形品の製造方法。
4. 入子金型の取り外しまたは搬送時に、成形品のゲートカットを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の多色成形品の製造方法。
5. 多色成形を行うために、射出成形する順番があらかじめ決められた複数の射出成形機と、
   該射出成形機に搭載された金型内の着脱可能な入子金型と、
   該入子金型の取り外しおよび組み込みを行う入子金型着脱機構と、
   取り外した該入子金型を該射出成形機間で搬送する入子金型搬送機構と、
   を有し、
   前記複数の射出成形機のうち、第一の射出成形機が成形品を射出成形し、前記入子金型着脱機構は前記成形品が付着した入子金型を金型から取り外し、前記入子金型搬送機構は前記入子金型を次の順番の第二の射出成形機まで搬送し、前記入子金型着脱機構は前記入子金型を前記第二の射出成形機の金型に組み込み、該第二の射出成形機で射出成形を行い、さらに前記入子金型の取り外し、搬送、組み込み、射出成形の各動作を前記あらかじめ決められた順番に従って繰り返すことで、多色成形を行うことを特徴とする射出成形システム。
6. 前記入子金型着脱機構は、入子金型着脱用ロボット、金型に組み込まれた入子金型エジェクタ機構、金型に組み込まれた入子金型チャック機構の内、一つまたは複数を含んだ装置であることを特徴とする請求項５に記載の射出成形システム。
7. 前記入子金型搬送機構は、入子金型搬送用ロボット、コンベアの内、一つまたは複数を含んだ装置であることを特徴とする請求項５に記載の射出成形システム。
8. 入子金型を搬送する際、入子金型を置く中間ステーションで入子金型に対するチャックまたは吸着を外し、再び入子金型をチャックまたは吸着し直すことを特徴とする請求項５および７に記載の射出成形システム。
9. 前記複数の射出成形機のうち、最後の射出成形機による射出成形後に成形品を取り外された入子金型は、入子金型着脱機構と、入子金型搬送機構とによって、該射出成形機の金型から取り外され、再び第一の射出成形機の金型に組み込まれることを特徴とする、請求項５〜８に記載の射出成形システム。
10. キャビティ形状の異なる複数の入子金型を同時に使用して、異なるキャビティ形状ごとに成形条件を自動で変更して射出成形を行うことを特徴とする請求項５〜９に記載の射出成形システム。
11. 入子金型の取り外しまたは搬送時に、ゲートカット装置による成形品のゲートカットを自動で行うことを特徴とする請求項５〜１０に記載の射出成形システム。

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