JPH05305633A - プラスチック成形システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の温度範囲から外れることなく、かつ、
所定のタクトで各工程が実施されるようにして、高精度
の成形を所定タクトによる量産性の高いシステムの流れ
の中で実現できるようにしたプラスチック成形システム
を提供する。 【構成】 複数の金型を、昇温工程、射出充填工程、冷
却工程及び成形品取出工程に順次移送する過程で、前記
金型により所要の成形品を成形するプラスチック成形シ
ステムにおいて、前記昇温工程で使用する昇温装置およ
び前記冷却工程で使用する冷却装置の少なくとも一方の
温度制御のために、金型温度を調整する温度調整部材
と、前記温度調整部材を金型に接触および退避・離間さ
せる駆動手段と、金型温度を検出する金型温度検出手段
と、昇温や冷却を行なっている時間を計測するタイマー
とを具備し、前記金型が予め定められた設定時間に達す
る前に、予め定められた設置温度に達した場合には、前
記駆動手段により、前記温度調整部材を金型から、退避
・離間し、前記設定時間まで待機させるようにしたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の金型を昇温工
程、射出成形工程、冷却工程及び成形品取出工程の各工
程に順次移送する過程で、前記金型で成形品を成形する
プラスチック成形方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックの射出成形においては、通
常、射出成形機に金型を取り付け、その金型内に加熱溶
融された樹脂を射出し、その樹脂の冷却硬化を待って、
金型より取出し、その空になった金型に、次の溶融樹脂
を射出するという繰返し工程を採っている。

【０００３】しかしながら、このようなプロセスで成形
する場合には、厚肉のものや高精度が要求されるもの
（たとえば、光学系におけるプラスチックのレンズ、プ
リズム、ミラーなど）は、冷却時間を長くする必要があ
るために、樹脂が冷却硬化するまでの長い時間、金型が
空かないから、射出成形機は、その間、次の樹脂の射出
に用いることができない。このため、前記射出成形機の
使用効率が悪く、生産性が上がらないという問題点を有
する。

【０００４】そこで、複数の金型を用意し、これらを順
次、射出成形機に装填して、そこで溶融樹脂を射出し、
射出充填された金型を別の場所へ移動し、そこで冷却
し、一方、射出成形機では、直ちに、次に装填された金
型に溶融樹脂を射出するという、成形方法が提案されて
いる。本明細書では、以後、このような複数の金型を用
いて射出充填工程及び冷却工程をそれぞれ別の場所で行
なう成形法を、ロータリー成形法と呼び、その成形方法
に使用する装置全体をロータリー成形システムと呼ぶこ
とにする。

【０００５】前記ロータリー成形システムにおいて、本
出願人は、射出成形機および複数のプレス機を備え、前
記射出成形機により樹脂を充填された金型を移送し、複
数のプレス機の１つに装填し、そこで加圧状態のまま、
冷却するシステムを提案した（例えば、特開昭６１−８
９０１９号公報を参照）。このシステムでは、プレス機
に付設されている温度調整部材を金型表面に接触させ
て、双方の間の熱交換により、金型を冷却するものであ
るため、温度調整部材の熱容量、冷却エネルギーの供給
量、双方の熱勾配などを配慮することで、微妙な温度制
御がなされ、成形品の冷却時に発生する収縮歪み、内部
応力歪みなどを最少限に抑えつつ、効率よく成形品を冷
却することができる。

【０００６】ところで、射出充填工程で樹脂を金型に射
出する時には、キャビティに対する樹脂の転写性を向上
するために、前記金型は予め所定温度に昇温して使用す
る場合が多い。すなわち、このロータリー成形システム
では、金型を樹脂のガラス転移点（液体から固体に変化
する温度）以上の温度に上げておいて、そこに樹脂を射
出し、その後、プレス機において、両者（金型および樹
脂）をともにガラス転移点以下の温度に下げることによ
って、樹脂の表面のみが先に固化してヒケを生ずること
の弊害を防止するのである。

【０００７】このため、ロータリー成形システムにおい
ては、射出成形機の使用効率の向上などの目的のため
に、昇温工程は、前記射出成形機とは別の場所で行い、
昇温された金型を、射出充填工程で前記射出成形機に搬
送して、溶融樹脂を射出するのが好ましい。

【０００８】そこで、本出願人は、射出充填工程とは別
に設けられた、金型表面と接合する温度調整部材を備え
ている昇温装置も、既に提供している（実開平０２−０
２２８１１）。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
述のロータリー成形システムでは、成形品の量産性およ
びシステムの円滑な処理ルーチンの確立の観点から、複
数の金型の射出充填、冷却、取出、昇温の各工程間の移
送を或るタクト（時間ピッチ）、または、その整数倍で
行なっている。そのため、前記冷却工程あるいは昇温工
程において、金型表面と接合する温度調整部材の接触時
間も、前記タクトに合わせているので、次のような欠点
があった。 （１） 所望の温度（たとえば８０℃）より低い温度
（たとえば７０℃）の金型が昇温装置に入ってきた場
合、昇温が定時間管理で行なわれると、ある所望の温度
（たとえば１２０℃）まで充分に型の温度が上がりきら
ない内に、昇温が終了（たとえば１１０℃）してしまう
ので、その後、射出充填工程に金型が移送されるが、所
望の温度（たとえば１２０℃）より低い温度（たとえば
１１０℃）であり、適正温度の場合よりも、樹脂の流
れ、転写性に悪影響を与える。また、その後、金型が冷
却装置（プレス機）に装填されると、そこでも、冷却が
定時間管理で行なわれているために、当該金型（設定温
度に達しない金型）は、冷却終了時、本来の冷却終了時
の温度（たとえば８０℃）より低い温度（例えば７０
℃）にまで冷却されてしまう（図１１（ｂ）参照）。

【００１０】このように、一度、低い温度になると、そ
の金型は、昇温工程と冷却工程との繰返しの過程で、或
る設定温度範囲（たとえば、１２０℃から８０℃）より
も全体的に低い温度範囲（たとえば１１０℃から７０
℃）で昇温と冷却がくり返されることになる。すなわ
ち、この場合には、所望の金型温度（たとえば１２０
℃）より低い金型温度（たとえば１１０℃）で樹脂を型
内に射出充填し、所望の金型温度（たとえば８０℃）よ
り低い金型温度（たとえば７０℃）で、成形品を型から
取り出すことになる。その結果、成形品の精度悪化、ひ
け、ウエルド、ワレ、クラックなどの不良現象をひき起
こすことになる。 （２） 所望の温度（たとえば８０℃）より高い温度
（たとえば９０℃）の型が昇温装置に入ってきた場合、
昇温が定時間管理で行われると、上述とは逆に、ある所
望の温度（たとえば１２０℃）より高い温度（たとえば
１３０℃）まで昇温されることになり、その後、射出充
填工程を経て、冷却工程に金型が移送された時点で、金
型温度が高く、冷却時間の終了時に或る所望の温度（た
とえば８０℃）まで充分に冷却されない（たとえば、９
０℃である）。そして、このまま、成形品取出工程に金
型が移送され、再び、昇温装置に装填されてしまう。す
なわち、一度、高い温度になると、或る温度範囲（たと
えば１２０℃から８０℃）よりも全体的に高い温度範囲
（たとえば１３０℃から９０℃）で昇温と冷却がくり返
されることになる（図１１（ｃ）参照）。すなわち、こ
の場合には、所望の金型温度（たとえば１２０℃）より
高い金型温度（たとえば１３０℃）で樹脂を型内に射出
充填し、所望の金型温度（たとえば８０℃）より高い金
型温度（たとえば９０℃）で成形品を型から取り出すこ
とになる。その結果、成形品の精度悪化、バリ、ハリツ
キ、とられなどの不良現象をひき起こすことになる。

【００１１】このようなロータリー成形システムにおい
て、金型に温度のバラツキが発生するのは、成形の立上
げ時や装置のトラブルにより、金型が長く昇温装置や冷
却装置内にとどまってしまった場合であるが、このよう
に一度、外れてしまった金型温度を、通常の昇温工程お
よび冷却工程における定時間管理だけで、設定温度範囲
内に戻すことは不可能であった。

【００１２】また、複数の金型を使用する関係上、前記
昇温及び冷却装置内で同じ時間だけ温度調整部材を当接
していたとしても、個々の金型の製作のバラツキによ
り、前記温度調整部材に対する金型面の接触状態が一様
でなく、昇温装置あるいは冷却装置内での金型への熱交
換効率に影響があり、所望の熱量の移動が十分に行なわ
れない場合があるという問題点もあった。

【００１３】そこで、タイムチャートに関係なく、金型
温度を目標値まで昇温・冷却する方式を採用すると、高
精度な成形が可能となる反面、各工程時間（タクト）が
一定せず、所要時間に過不足を生じ、円滑なシステムの
流れを阻害し、量産性を著しく悪化させてしまうことに
なる。

【００１４】

【発明の目的】本発明は、上記事情に基いてなされたも
ので、所定の温度範囲から外れることなく、かつ、所定
のタクトで各工程が実施されるようにして、高精度の成
形を所定タクトによる量産性の高いシステムの流れの中
で実現できるようにしたプラスチック成形システムを提
供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のプラ
スチック成形システムでは、複数の金型を、昇温工程、
射出充填工程、冷却工程及び成形品取出工程に順次移送
する過程で、前記金型により所要の成形品を成形するプ
ラスチック成形システムにおいて、前記昇温工程で使用
する昇温装置および前記冷却工程で使用する冷却装置の
少なくとも一方の温度制御のために、金型温度を調整す
る温度調整部材と、前記温度調整部材を金型に接触およ
び退避・離間させる駆動手段と、金型温度を検出する金
型温度検出手段と、昇温や冷却を行なっている時間を計
測するタイマーとを具備し、前記金型が予め定められた
設定時間に達する前に、予め定められた設置温度に達し
た場合には、前記駆動手段により、前記温度調整部材を
金型から、退避・離間し、前記設定時間まで待機させる
ようにしている。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
具体的に説明する。図１には本実施例の成形システムの
全体的構成が示されている。すなわち、符号２５で示す
ロータリー成形システム２５は、Ａ：昇温工程、Ｂ：射
出充填工程、Ｃ：冷却工程、Ｄ：成形品取出工程の４工
程を、移送手段を介して移送される金型に対して順次、
実施する構成になっている。前記昇温工程Ａと射出充填
工程Ｂとの間はコロを用いた金型搬送路１で接続され、
射出充填工程Ｂと冷却工程Ｃとの間はコロを用いた金型
搬送路５及びＮＣトラバース装置２で接続され、また、
冷却工程Ｃと成形品取出工程Ｄとの間はＮＣトラバース
装置２で接続されている。さらに、トラバース装置２に
はトラバース装置制御部２２が接続されており、トラバ
ース装置制御部２２は中央制御盤１７と接続されてい
る。なお、中央制御盤１７は前記ロータリー成形システ
ムの他の装置とも接続されている（配線省略）。

【００１７】次に、前記ロータリー成形システム２５に
係る各装置について説明する。

【００１８】前記昇温工程Ａにおいては、射出充填工程
Ｂにおける所定のタクトよりもより長い時間（例えば、
２倍のタクト相当時間）を必要とするため、２個の昇温
装置６を設け、１タクト分、作業時間ピッチをずらせた
状態で、一方の装置において金型の昇温を行なっている
最中に、他方の装置でも同様に他の金型の昇温を行なう
ことができるように構成されている。各昇温装置６の前
には、コロを用いた方向変換機２３が設けられていて、
成形品取出装置１５より送られてきた金型を受け入れ、
次いで９０度回転して、前記金型を昇温装置６内へ送
り、また、昇温工程後の、昇温装置６内の金型を受け入
れ、逆に９０度回転して、前記金型を射出成形機７へ向
けて送ることができるようになっている。なお、前記方
向変換機２３のコロは内蔵した駆動源により回転駆動で
きるようになっている。前記方向変換機２３と昇温装置
６との間は、コロを用いた搬送路２４で接続されてお
り、このコロも同様に内蔵した駆動源により回転駆動で
きるようになっている。

【００１９】前記金型は、前記昇温装置６において、所
定時間、待機され、その間に、後述する手段で所定温度
まで加熱される。特に、本実施例では、昇温工程Ａにお
いて、加圧冷却工程Ｃ（後述する）にて最低８０℃まで
キャビティ内が冷却された金型を、最長６０秒かけて、
キャビティ内が最高１００℃まで昇温するように、その
仕様を設定している。

【００２０】昇温工程Ａと射出充填工程Ｂとの間は、金
型搬送路１で接続されており、前記金型搬送路１は、途
中で直角に曲がった２つの部分にエレベータ２６および
９０度反転装置３ａを備えており、また、金型搬送方向
に並べられたコロを、内蔵した駆動源により回転させる
ように構成されていて、そこでは、金型がコロの上に載
置された状態で搬送方向に移動される。昇温装置６から
方向変換機２３を経て金型搬送路１に搬送された金型
は、エレベータ２６において、その向きを変えずに、そ
の移動方向だけを９０度だけ変え、更に、金型搬送路１
上を搬送され、前記９０度反転装置３ａへと進むことが
できる。

【００２１】９０度反転装置３ａは、射出部７ａが横方
向に設けられた射出成形機７に対処して、そこに搬入さ
れた金型が、そのスプルー部を前記射出部７ａに接続で
きるように、前記金型を９０度反転させる働きをするも
のである。この９０度反転装置３ａを通過した後、金型
は、射出成形機７前方の金型待機位置４に搬送され、こ
の金型待機位置４において、温度センサ（図示せず）に
よりその金型温度を計測される。

【００２２】なお、この実施例では、既に、昇温工程Ａ
において１００℃までキャビティ内が昇温された金型
は、射出成形機７内に搬入されるまでの時間経過のうち
に、その金型表面から内部への熱伝導により、そのキャ
ビティ付近の温度が所定の成形温度１２０℃になるよう
に昇温される。そして、この状態で、射出成形機７内に
搬入され、射出成形が行なわれる。この場合、金型が昇
温工程Ａを終了してから射出成形機７前の待機場所４に
至り、射出成形機７に搬入されるまでの（成形温度１２
０℃に昇温するまでの）設定時間は、１２０秒とされて
いる。

【００２３】射出充填工程Ｂにおいて、金型が射出成形
機７に搬入されると、成形機７のダイセットの型締が行
なわれ、２４０℃の樹脂が金型に射出される。その後、
金型は、一定時間保圧され、次いでダイセットの型開が
行なわれた後、射出成形機７から搬出されて９０度反転
装置３ｂへ送られる。なお、要すれば、射出成形機７に
は、金型を射出充填に必要な温度に温度調整するための
温度調節機８が設けられていると良い。

【００２４】なお、この実施例では、金型が射出成形機
７に搬入された後、射出成形機７より搬出されてＮＣト
ラバース装置２（後述するベースポイント１３の地点）
に至るまでに要する時間は、６０秒とされている。

【００２５】また、前記９０度反転装置３ｂは、射出成
形機７の後方に配置されており、ここでは、射出が終っ
た金型が、そのスプルー部を上向きになるように、その
姿勢を元の状態に復帰される。すなわち、この実施例で
は、金型は、前記９０度反転装置３ａ，３ｂの働きによ
り、射出充填工程Ｂにおいてそのスプルー部を横にした
状態を保ち、冷却工程Ｃ、取出工程Ｄ、昇温工程Ａにお
いてそのスプルー部を上向きにした状態を保つ。なお、
射出成形機での射出が下向きに行われるように構成され
ている場合、すなわち、堅形の射出成形機が用いられた
場合、または、金型が冷却工程Ｃ、取出工程Ｄ、昇温工
程Ａのいずれにおいてもそのスプルー部を横向きにした
状態で処理される場合には、前記９０度反転装置３ａ，
３ｂは不要である。

【００２６】金型搬送路５は、９０度反転装置３ｂを経
た金型をＮＣトラバース装置２のベースポイント１３
（ＮＣトラバース装置２が金型を受け取る地点）へ搬送
するために設けられたもので、金型搬送路１の場合と同
様、搬送方向に並べられたコロを備え、これを、内蔵さ
れた駆動源により回転することで、コロの上に載置され
た金型を移動する構成になっている。前記ＮＣトラバー
ス装置２は、この実施例では、２本のガイドレール９及
びその上を移動するトラバーサ１０で構成されており、
前記トラバーサ１０は左右一対の投入コンベア１１、取
出コンベア１２により構成されている。投入コンベア１
１は、そこに内蔵された駆動源により作動して、図１に
おいて、金型を下方向から取入れてその内部に保持し、
また、そこから上方向へ送り出すことができ、このよう
な機能によって、金型をベースポイント１３から各プレ
ス機１８へ搬送することができる。同様に、取出コンベ
ア１２は、そこに内蔵された駆動源により作動して、図
１において、金型を上方向から取り入れ、その内部に保
持し、また、そこから下方向へ送り出すことができ、こ
のような機能によって、金型を各プレス機１８から成形
品取出装置１５へ搬送することができる。

【００２７】なお、この実施例では、トラバース装置２
を用いることで、前記金型がベースポイント１３より各
プレスユニット１８に到達するまでに要する時間を３０
秒に設定しており、また、前記金型が各プレスユニット
１８より成形品取出装置１５に到達するまでに要する時
間を３０秒に設定している。

【００２８】冷却工程においては、８つのプレスユニッ
ト１８（Ｎｏ．Ｉ〜Ｎｏ．ＶＩＩＩ）が用いられる。各
プレスユニット１８（Ｎｏ．Ｉ〜Ｎｏ．ＶＩＩＩ）は、
ＮＣトラバース装置２のレール９に対して、所定距離離
れて、側方に並設されていて、トラバーサ１０が移動し
て各プレスユニット１８の前に来たとき、搬送路１４を
介して、トラバーサ１０と各プレスユニット１８との間
で、金型のやりとりができるようになっている。前記搬
送路１４は、そこに内蔵された駆動源により作動し、そ
こに保持した金型をトラバーサ１０と各プレスユニット
１８との間で搬送することができる。前記プレスユニッ
ト１８は、上下一対の温度調整部材を有しており、それ
ぞれのダイセットの中に冷媒を流すための管路を設けて
おり、これを冷却媒体供給手段の管路２７ａ，２７ｂに
接続している（図示省略）。

【００２９】しかして、金型が上下一対の温度調整部材
の中に挿入されると、上下の温度調整部材が相対的に移
動して、金型を加圧し、その表面に接触し、ダイセット
内の管路を流れる冷媒によって前記金型を冷却する。こ
れにより、成形品の冷却時に発生する収縮歪み及び内部
応力歪みを最小限に抑えつつ、効率よく成形品の冷却を
行うことができる。

【００３０】なお、前記冷却工程Ｃにおいて、金型は、
温度センサにより計測されながら、そのキャビティが１
２０℃付近より８０℃付近の温度に達するまで、前記温
度調整部材で冷却される。金型を所定時間冷却すると、
温度センサを金型から離脱して、ダイセットを相対的に
開き、金型を搬送路１４を至てトラバーサ１０の取出コ
ンベア１２に搬送する。この場合、冷却工程Ｃに要する
時間、即ち、金型がプレスユニット１８の搬送路１４に
搬入され、その後、冷却を終り、搬送路１４を出て行く
までに要する時間は、例えば、４８０秒となるように設
定される。

【００３１】成形品取出工程Ｄは、この実施例では、図
１におけるＮＣトラバース装置２の右端下方部において
なされるのであり、その位置には、成形品取出装置１５
が装備してあり、また、その取出装置１５の右側には、
ストッカー２１が据付けられている。そして、トラバー
サ１０が移動して、成形品取出装置１５の前に来たと
き、トラバーサ１０の取出コンベア１２と成形品取出装
置１５の搬送路１６との間で、金型の授受が行われるよ
うに、前記取出装置１５はレール９より所定距離離れて
設置されている。金型がトラバーサ１０により搬送路１
６を至て成形品取出装置１５に装着されると、前記金型
に設けられた開き止め機構が解除され、金型が型開きさ
れる。この状態で、成形品突出し棒の突き出しにより、
成形品が金型より取出され、ストッカー２１に貯蔵され
る。前記成形品が取出された後の金型は、型締され、開
止めロックされ、昇温工程Ａへ移行するために、前記昇
温装置へと搬送される。

【００３２】なお、この実施例では、取出工程Ｄに要す
る時間、即ち、金型が取出装置１５の搬送路１６に搬入
されてから、成形品の取り出しがなされ、その後、金型
が昇温工程Ａに移動するまでに要する時間は、６０秒に
設定されている。また、この実施例では、プレスユニッ
ト１８で金型の加圧・冷却がなされ、成形が完了した後
で、成形品はプレスユニット上で金型から取出されず、
上述のように、別の位置に設けられた成形品取出装置１
５において集中して取出される。これは、プレスユニッ
ト１８上に取出装置を設けると、プレスユニットの構造
が複雑、大型化し、また、各プレスユニット１８に取出
装置を設けなければならないため、プレスユニット群Ｎ
ｏ．Ｉ〜Ｎｏ．ＶＩＩＩの占める占有面積が大きくな
り、更に、取出工程の管理も複雑になるという事情があ
るからで、この実施例のように、取出作業を１ケ所で行
うことは有利である。

【００３３】トラバース装置制御部２２は、中央制御盤
１７の指令のもとに、ＮＣトラバース装置２の動作を定
まったプログラムに従って指令するなどの機能を持つも
のであり、トラバーサ１０の待機、速度調整を行うこと
ができる。前記中央制御盤１７は、ロータリー成形シス
テム２５における各装置の制御部（図示省略）に接続さ
れており、全体として所定のタクトで各装置をプログラ
ム制御する。

【００３４】なお、前記ロータリー成形システム２５に
は、各工程を順次経過する金型がそれぞれ所定の位置に
あるか否かを検知するために、その所定の位置にセンサ
が設けられている。この実施例では、例えば、搬送路５
のベースポイント地点、トラバース１０の投入コンベア
１１および取出コンベア１２内、各プレスユニット１８
（Ｎｏ．Ｉ〜Ｎｏ．ＶＩＩＩ）内の金型が装着される部
分、成形品取出装置１５内の金型が装着される部分に
は、マイクロスイッチなどの検出手段が設けられ、この
検出手段からの情報を上記中央制御盤１７にもたらし、
金型が所定の位置にあるか否かを判定し、これらの個所
の各工程に対応する指令信号の出力制御ができるように
なっている。

【００３５】次に、この実施例に係るロータリー成形シ
ステムにおける金型の配置、流れについて図２を参照し
ながら説明する。

【００３６】図２は金型のタイムチャートであり、横軸
にタイムを１分＝１タクトとして示し、ロータリー成形
システムでの時間経過にともなう各金型の位置を示して
いる。ここでは、射出充填工程および金型のベースポイ
ントへの搬送に要する時間を基本時間の１分とし、射出
充填工程で１分ごとに樹脂が金型に射出されるように、
所定タクトでシステムを制御する。このため、各金型を
１分ずつ遅れてシステム内に流すように設計されてい
る。特に、この実施例では、昇温工程および金型の射出
成形機への搬送に計３分、射出充填工程および金型のベ
ースポイントへの搬送に１分、ＮＣトラバース装置２で
の目的プレスユニットへの金型の搬送に０．５分、冷却
工程に８分、ＮＣトラバース装置２での取出装置１５へ
の金型の搬送に０．５分、取出工程に１分を要するよう
に設定されている。このため、この実施例では、金型が
サイクルを１巡するのに要する時間は合計の１４分であ
り、従って、１４÷１＝１４個の金型をシステム内に装
備する必要がある。図１には、タイム１４の時点におけ
る１４個の金型ａ〜ｎの夫々の位置が示してある。図２
に示すように、金型ａ〜ｎは、この状態より、例えば、
タイム１５の時点に時間が進むと、金型ａが金型ｎの位
置に、金型ｎが金型ｆの位置に、金型ｆが金型ｅの位置
へ・・・戻る。更に、時間が経過して、タイム１６の時
点となると、金型ａは、金型ｎの位置よりプレスユニッ
トＶＩＩの位置に至る。

【００３７】しかしながら、実際のロータリー成形シス
テムにおいては、金型の搬送を上記のタイムチャート通
りに行なった場合、各金型の温度特性に違いがあった
り、装置のトラブルなどにより、昇温装置や冷却装置に
金型が所望の時間以上にとどまってしまった場合、金型
温度にバラツキが生じ、成形条件範囲を外れてしまうお
それがある。このため、過去のロータリー成形システム
では、高精度な成形が望めない。又、タイムチャートに
関係なく金型温度を目標値まで冷却、昇温する方式を採
用すると、高精度な成形が可能となるが、各工程時間に
過不足を生じ、円滑なシステムの流れを阻害し、量産性
を著しく悪化させる。しかし、本発明の実施例において
は、円滑なシステムの流れを最優先に考え、決められた
タイムチャート内で正確な昇温および／または冷却を行
なう方法が実現できるのである。この点を以下に詳述す
る。

【００３８】まず、昇温に用いる装置及び、昇温の制御
方法について説明する。この実施例に用いられる金型
は、図４に示すように略直方体形状であり、上型取付板
１０１、上型型板１０２、下型型板１０３、下型受板１
０４、下型取付板１０５などをその構成部品として備え
ている。上型取付板１０１および下型取付板１０５に
は、その端面の長手方向稜線に位置して、つかみ部１０
６が設けられている。また、上型取付板１０１の端面略
中央部には、樹脂をキャビティ内に流すためのスプルー
部１０７が設けられている。なお、この実施例に用いら
れる金型１０８は上型型板１０２と下型型板１０３との
間で型開きされるようになっており、上型型板１０２と
下型型板１０３との接触面（パーティング・ライン）の
略中央部に成形品の形状を形どるキャビティ部が形成さ
れている（図示省略）。上型取付板１０１と上型型板１
０２とは一体的に固着されて、上型１０９を構成し、ま
た、下型型板１０３と下型受板１０４と下型取付板１０
５とは一体的に固着されて下型１１０を構成している。
そして、成形品取出工程で成形品を取出す場合には、上
型１０９のつかみ部１０６および下型１１０のつかみ部
１０６をつかんで、相対的に引き離し、金型１０８の型
開きを行う。なお、金型１０８の、つかみ部１０６が設
けられていない側の側面１１１には、コンセント１１２
が設けられていて、キャビティ部の温度測定などのため
に金型１０８内部に埋め込まれた熱電対などの検出手段
（図示省略）の配線を、金型１０８外部に設けられた配
線に接続する役目を果している。

【００３９】次に、この実施例に係る昇温装置の構造を
図３を用いて説明する。前記昇温装置６は、金型１０８
が搬入される昇温室１１６に、温度調整部材（ここでは
ヒーター板を示す）１１７，１１８、および、１１９、
１２０を、それぞれ、左右の位置および上下の位置に配
設している。また、前記温度調整部材１１７、１１８は
左右方向に移動可能に、前記温度調整部材１１９、１２
０は上下方向に移動可能に構成されている。そして、要
すれば、上記昇温室１１６には、金型１０８の上型１０
９の左右のつかみ部１０６をガイド、支持するためのガ
イド部材１２１，１２２が設けられている。

【００４０】前記昇温室１１６は、左右および奥部にそ
れぞれ設けられた壁１２３，１２４，１４２、並びに、
上下にそれぞれ設けられた天井１３０、床１３１で囲ま
れた構成である。なお、この実施例では、前部が開口し
ているが、前部に扉などを設けて、前記昇温室１１６内
で発生した熱を、その外部に逃さないようにしてもよ
い。

【００４１】前記昇温室１１６内には、左右に位置して
ヒーター板１１７，１１８が配設してあり、前記壁１２
３，１２４に左右対称に固定されたエアーシリンダー１
２５，１２６のピストン軸１２７，１２８にそれぞれ固
着されている。そして、前記エアーシリンダー１２５，
１２６を作動させることにより、前記ヒーター板１１
７，１１８は、それぞれピストン軸１２７，１２８の軸
線方向に移動できるようになっている。この場合、前記
ヒーター板１１７，１１８は、上型１０９のつかみ部１
０６をガイドするためにガイド部材１２２によって占有
される部分を除いて、金型１０８の側面１１３の全高さ
に対応する上下方向の長さを持っており（図５（ｂ）お
よび（ｃ）参照）、また、前記ヒーター板１１７，１１
８の奥行き方向の長さは、金型１０８の長手方向の長さ
と略等しくしてある。また、前記ヒーター板１１７，１
１８にはヒーターを内蔵するための孔部１２９が設けら
れている。

【００４２】昇温室１１６内には、上下に位置してヒー
ター板１１９，１２０が配設してあり、前記天井１３０
および床１３１に上下対称に固定されたエアーシリンダ
ー１３２，１３３のピストン軸１３４，１３５にそれぞ
れ固着されている。そして、エアーシリンダー１３２，
１３３を作動させることにより、前記ヒーター板１１
９，１２０は、それぞれピストン軸１３４，１３５の軸
線方向に移動できるようになっている。前記ヒーター板
１１９，１２０は、金型１０８の横幅に相当する幅を持
っており（図５（ｂ）および（ｃ）参照）、また、金型
１０８の長手方向の長さと略等しい奥行方向の長さを持
っている。また、前記ヒーター板１１９，１２０には、
ヒーター板１１７，１１８と同様に、ヒーターを内蔵す
るための孔部１２９が設けられている。

【００４３】前記ガイド部材１２１，１２２は、金型１
０８が前記昇温室１１６の中に搬入された時の、上型１
０９の左右のつかみ部１０６に相当する位置に、支持部
材１３６によって、それぞれ天井１３０から吊持された
状態で、支持されている。前記ガイド部材１２１，１２
２の左右の間隔は、金型１０８の幅とほぼ等しく設定さ
れている。前記ガイド部材１２１，１２２は、下ローラ
ー１３９および横ローラー１４０をガイド部材１２１，
１２２の長手方向に多数配列していて、前者は上型１０
９のつかみ部１０６の下面１３７をガイドし、また、後
者は上型１０９のつかみ部１０６の横面１３８をガイド
する。そして、下ローラー１３９は所定の駆動機構（図
示省略）により自走可能となっている。なお、前記ガイ
ド部材１２１，１２２の長手方向（奥行き方向）の長さ
は金型１０８の長手方向の長さと略等しく、あるいは、
それ以上の長さに設定されている。

【００４４】このような昇温装置の上部に設けられた計
器類１４１は、金型１０８のキャビティ内部の温度、ヒ
ーター板１１７，１１８，１１９，１２０の温度などを
表示するとともに、金型１０８のキャピティ内部の温度
のチェック、その他に用いられる。

【００４５】次に、この実施例に係る動作について図
３、図５および図６を用いて具体的に説明する。図６
は、昇温工程において金型１０８の昇温制御の様子を示
したフローチャートである。ここでは、金型１０８を昇
温室１１６に搬入するのに先立って、左右のヒーター板
１１７，１１８および上下のヒーター板１１９，１２０
を相対的に開いておき、金型１０８をヒーター板１１
７，１１８，１１９，１２０で囲まれた内部空間部分に
挿入できるようにしておく（図５（ａ））。また、ヒー
ター板１１７，１１８，１１９，１２０を内蔵されたヒ
ーターに電流を流すことにより、予め温めておく。そし
て、成形品取出工程Ｄにおいて成形品を取出した後の、
空になった金型１０８を、その上型１０９のつかみ部１
０６をガイド部材１２１，１２２にガイドさせながら、
昇温室１１６の中に搬入する。この時、金型１０８の上
型１０９の左右のつかみ部の下面１３７を下ローラー１
３９でガイドし、上下方向の位置を確保させ、横面１３
８を横ローラー１４０でガイドし、左右方向の位置を確
保させる。このようにして、金型１０８をヒーター板１
１７，１１８，１１９，１２０で囲まれた内部空間内に
搬入する（図５（ｂ）および図６のＳａ１参照）。

【００４６】次に、エアーシリンダー１２５，１２６，
１３２，１３３を作動させて、ヒーター板１１７，１１
８，１１９，１２０を、それぞれ金型１０８に近づけ、
金型１０８の表面すなわち上下面及び左右側面に接触さ
せる（図５（ｃ）および図６のＳａ２参照）。なお、金
型１０８にヒーター板１１７，１１８，１１９，１２０
が接触すると同時に、金型の裏側の面１１１に設けられ
た金型温度センサのコンセント１１２が、昇温装置１１
５に取り付けられたプラグに自動的に接続されて、キャ
ピティ内部の温度などの計測が行なわれる（図６のＳａ
３参照）。それと同時に、昇温時間を計測するタイマー
が作動する（図６のＳａ４参照）。ヒーター板１１７，
１１８，１１９，１２０から金型１０８への熱伝導によ
り、金型１０８は昇温状態に置かれる。

【００４７】前記タイマーの測定時間が、前記設定時間
に達する以前に、金型温度センサの測定温度が、予め設
定した温度に達した場合には（図６のＳａ６参照）、そ
の時点で金型温度センサを金型から外し、ヒーター板を
金型から離し、昇温を停止する（図６のＳａ１０および
Ｓａ１１参照）。これによって、所謂「過昇温」を防止
することになる。そして、設定時間がくるまで、金型を
昇温装置内に留め、設定時間に到達した段階（図６のＳ
ａ１２参照）で、シリンダー機構（図示せず）により、
昇温装置から金型を搬出する（図６のＳａ１３参照）。
これによって、設定時間を多少長めに取ることにより、
昇温工程に入ってきた金型の温度が低いような場合で
も、所定の温度まで昇温させることができ、昇温工程に
入ってきた金型の温度が多少高いような場合でも、昇温
しすぎることがない。この時の金型温度の変化は、例え
ば、図１０（ｃ）のように、異常から正常に戻る。しか
し、設定時間になるまでに設定温度にならなかった場合
には（図６のＳａ５参照）、その時点で、金型温度セン
サを金型から外し、（図６のＳａ７参照）、続いて、ヒ
ーター板１１７，１１８，１１９，１２０を金型から離
し、昇温を停止する（図６のＳａ８参照）。その後、シ
リンダー機構（図示せず）などにより、昇温装置から金
型を搬出する（図６のＳａ９参照）。この時は、金型の
昇温が不充分な状態にあるわけで、前記金型温度センサ
は異常信号を出力し、これに基いて制御系が働いて、そ
の金型については、射出成形機において樹脂の射出を止
め、あるいは、樹脂の射出をしたとしても、その成形品
が不良品として、成形品取出し工程で容易に弁別出来る
ように不完全な形に成形する。この不良品は、上述のよ
うに、成形品取出し工程などで選別し、良品のストック
場所とは別の場所にストックするとよい。

【００４８】なお、この実施例では、ガイド部材１２
１，１２２が昇温装置内での金型１０８の支持装置に兼
用されているので、単にヒーター板１１７，１１８，１
１９，１２０、を金型から離すだけで、金型１０８は昇
温装置内にとどまっていても、実質的に昇温を行なわな
いようにすることが可能である（図５ｂの状態）。しか
し、前記昇温装置が、このような機構を備えない場合に
は、ヒーター板を金型から離した後、金型１０８を図１
の符号２４の位置、すなわち、金型が搬送されるライン
内ではなく、後からくる金型の搬送に邪魔にならないと
ころまで搬出することが必要である。因に、所定時間に
達する前に、金型が搬送されるライン内に前記金型を流
してしまうと、システムの円滑な流れを阻害し、量産性
を著しく悪化させてしまう。実質的に昇温を行なってい
ない状態で、昇温装置内に留止っている金型や、図１の
符号２４の位置に搬出された金型は、或る所定の時間
（タクトあるいはその整数倍の時間）が来ると（図６の
Ｓａ１２参照）、自動的に方向変換機２３へ送られ、そ
の後、射出成形機７の方に送られることになる。

【００４９】なお、この実施例では、上型１０９のつか
み部を、これをガイドするガイド部材１２１，１２２で
支持する構造としたが、下型１１０のつかみ部を、これ
をガイドするガイド部材で支持する構造としてもよい。
また、つかみ部１０６をガイドするガイド部材１２１，
１２２は、つかみ部１０６の下面１３７を多数の下ロー
ラー１３９で支持し、横面１３８を多数の横ローラー１
４０で支持する構造としたが、つかみ部をガイドするガ
イド部材による金型の支持構造には、他にも種々の構成
が採用できる。更に、金型の表面に当接させて金型を昇
温させる温度調整部材としては、ヒーター板以外にも、
例えば水蒸気を通すパイプを埋め込んだ温度調節板など
の種々の形式が考えられるし、また、温度調節部材とし
ては、その他にも高周波誘導加熱の誘導コイルや、直
接、金型内に水蒸気あるいは熱水を通すオートコネクタ
ー（コネクターの脱着方法式）なども考えられる。

【００５０】次に、他の実施例として、金型に樹脂を充
填した後の冷却に用いる装置および、その装置内での冷
却の制御方法について説明する。

【００５１】図７および図８に示す冷却装置２３１は、
プレス機１８に取りつけられているものである。前記冷
却装置は、基台２３２に４本のガイドポスト２３３を立
脚し、そのガイドポスト２３３に摺動可能に温度調整部
材である第１温調板２３４を嵌合した構成になってお
り、更に、前記基台２３２上に、これも温度調整部材で
ある第２温調板２３５を取り付けている。そして、第１
温調板２３４の上にはプレスシリンダー２５６が接触さ
れている。

【００５２】前記ガイドポスト２３３には、コイルスプ
リング２３７が外嵌され、また、前記コイルスプリング
２３７を挟んだ状態で、その上下に第１カラー２３８，
第２カラー２３９が外嵌されており、更に、第１温調板
２３４は第１カラー２３８に設けられた鍔部２４０の上
に保持、固定されている。従って、第１温調板２３４及
び第１カラー２３８は、プレスシリンダー２５６によ
り、第１温調板２３４が下方向に押圧されると、コイル
スプリング２３７のバネ力に抗して、ガイドポスト２３
３に沿って下がり、また、プレスシリンダー２５６の力
が解除されると、コイルスプリング２３７の復元力によ
り、上昇し、元の位置に戻る。なお、第１温調板２３４
には液体，気体などの冷媒を流すために、孔２４１が設
けられている。

【００５３】また、前記第２温調板２３５は基台２３２
にボルトで固定されている。第２温調板２３５には、バ
ネ支持球面ころ２５０が左右に２列設けられており、金
型１０８を矢印２６０方向より挿入するときに、金型１
０８を下方向より支えて、金型１０８のすべりをよく
し、金型を搬入する際に、金型の重みで完全に沈み込ま
ないようになっており、プレスシリンダー２５６により
プレスされる時、金型１０８の底面と第２温調板２３５
の上面とが当接するようになっている。

【００５４】なお、第２温調板２３５には、ガイドロー
ラー２５１が左右に２列設けられ、金型１０８を矢印２
６０方向より挿入するときに左右方向のガイドとする働
きをしている。また、第２温調板２３５の奥部には、矢
印２６０方向より挿入された金型１０８を停止させるた
めの停止ブロック２５２が設けられている。更に、第２
温調板２３５には、第１温調板の場合と同様、液体，気
体などの冷媒を流すための孔２５３が設けられている。
なお、この実施例では、基台２３２にも液体，気体等の
冷媒を流すための孔２５４が設けられており、金型１０
８の冷却能力を更に高めるようになっている。

【００５５】次に、この実施例に係るプレス・冷却機構
の動作、および、この機構における冷却の制御方法につ
いて説明する。この前段では、金型に対して、射出成形
機７より溶融樹脂が射出充填される。そして、９０度反
転装置３ｂを通り、ベースポイント１３に到達した金型
１０８は、ＮＣトラバース装置２の働きによって、所定
のプレス機１８に対応する位置に移動され、前記プレス
機１８に取りつけられている冷却装置２３１内へと、矢
印方向２６０より搬入される。そして、金型１０８の後
面が停止ブロック２５２と当接する段階で、停止され、
金型１０８が冷却装置２３１の第２温調板２３５の上に
装着される。この場合、金型１０８は、ガイドローラー
２５１によりその左右方向の位置が決定される。（図８
（ａ）および図９のＳａ１参照）。この時点では、バネ
支持球面ころ２５０により、金型１０８が第２温調板２
３５から浮いているので、金型１０８の上面の場合と同
様、下面からも熱の移動はなく、まだ、冷却は実質的に
行なわれていない。

【００５６】次に、プレス機１８のプレスシリンダー２
５６を作動させて、第１温調板２３４を下方向に移動さ
せる。この場合、孔２４１には冷媒が流されているた
め、第１温調板２３４が金型１０８の上面と接触する
と、金型１０８の熱が第１温調板２３４を伝って上方へ
移動する。前記プレスシリンダー２５６を、更に作動さ
せて、第１温調板２３４を更に下げると、バネ支持球面
ころ２５０が沈み、金型１０８の下面と第２温調板２３
５の上面とが互いに接触するとともに、金型１０８の熱
が第２温調板２３５を伝って下方へ移動する（図８
（ｂ）および図９のＳａ２参照）。

【００５７】その後、直ちに金型温度センサ（図示せ
ず）を金型に連結、装置し（図９のＳｂ３参照）、同時
に、冷却時間を計測するタイマーが作動する（図９のＳ
ｂ４参照）。金型１０８から第１温調板２３４、第２温
調板２３５への熱伝導により、金型１０８は冷却され
る。

【００５８】前記タイマーの測定時間が設定時間に達す
る以前に、金型温度センサの測定温度が、設定温度に達
した場合には（図９のＳｂ６参照）、その時点で金型温
度センサを金型より外し（図９のＳｂ１０参照）、プレ
スシリンダー２５６の力を解除し、第１，第２温調板を
金型より離し、冷却を停止する（図９のＳｂ１１参照）
ことによって、「過冷却」を防止することになる。その
後、設定時間に達するまでは、冷却装置内に金型を留
め、設定時間を経過して、シリンダー機構で金型を搬出
する（図９のＳｂ１３）。この場合、設定時間を多少長
めにとることにより、冷却工程に入ってきた金型の温度
が高いような場合でも、所定の温度まで冷却させること
ができ、冷却工程に入ってきた金型の温度が多少低いよ
うな場合でも、冷却し過ぎることはない。この時の金型
温度の変化は、例えば、図１０（ｂ）のように、異常か
ら正常に戻る。

【００５９】しかし、設定時間になるまでに設定温度に
ならなかった場合には（図９のＳｂ５参照）、その時点
で、金型温度センサを金型より外し（図９のＳｂ７参
照）、続いて、プレスシリンダー２５６の力を解除する
ことにより、第１温調板２３４が金型１０８の上面より
離れ、それと同時にバネ支持球面ころ２５０により金型
１０８の下面も第２温調板２３５より離れ、冷却を停止
する（図８（ａ）および図９のＳｂ８参照）。その後、
冷却装置よりシリンダー機構（図示せず）などによっ
て、金型が搬出される（図９のＳｂ９参照）。この時
は、金型が冷却不充分な状態にあるわけで、金型温度セ
ンサは異常信号を出し、その成形品を不良品として、例
えば、成形品取出し工程で弁別し、良品のストック場所
とは別の場所にストックする。

【００６０】なお、この実施例では、冷却装置におい
て、金型１０８を矢印２６０方向より挿入するときに、
金型１０８を下方向より支えて金型１０８のすべりをよ
くするためのバネ支持球面ころ２５０が、冷却装置内で
の金型１０８の浮上支持装置として機能しているので、
単に、プレスシリンダー２５６の力を解除するだけで、
金型１０８が冷却装置内に留止っていても、金型の冷却
は、実質的に行なわない（図８（ａ）の状態）。なお、
このような機構を備えない冷却装置においては、プレス
シリンダー２５６の力を解除した後、金型１０８を図１
の符号１４の位置まで搬出することが必要である。実質
的に冷却を行なっていない状態で冷却装置内に留止って
いる金型や、図１の符号１４の位置に搬出された金型
は、或る所定の時間（タクトあるいはその整数倍の時
間）が来ると（図９のＳｂ１２参照）、自動的にトラバ
ース装置２へ送られ、成形品取出装置１５の方へ送られ
ることになる。

【００６１】なお、この実施例では、冷却装置２３１内
で、実質的に冷却を行なわない状態で、金型１０８を支
持する方法として、バネ支持球面ころ２５０を設けた
が、このような金型１０８を浮上支持する方法以外に
も、前述の昇温装置の場合のように、金型１０８のつか
み部１０６をガイド、支持する方法でも良い。

【００６２】また、本実施例では温度調整部材として、
冷却プレートを型に当接させる方法について述べたが、
冷水やフロンなどを型に直接流すためのオートコネクタ
ー（コネクターの脱着方式）でも良い。

【００６３】以上述べた昇温の制御と冷却の制御とは、
両方、同時に行なってもよい。両方を同時に行なえば、
昇温と冷却との一巡の間に正常な温度サイクルに戻るこ
とは、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように明らかであ
る。しかし、特に、温度のバラツキが大きい昇温または
冷却のどちらか一方のみを行なってもよい。この場合、
前述したように、設定時間を多少長めにとれば、昇温あ
るいは冷却の一工程のみで正常な温度サイクルに戻すこ
とが可能である。

【００６４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、ロータ
リー成形システムにおける温度制御のために、金型の温
度を調整する温度調整部材と、前記温度調整部材を金型
に接触および退避させる駆動手段と、金型の温度を検出
する金型温度検出手段と、温度制御している時間を計測
するタイマーとを具備し、金型が予め定められた設定時
間に達する前に予め定められた設定温度に達した場合に
は、前記駆動手段により前記温度調整部材を金型から退
避させ、前記設定温度に達するまでは金型搬送ライン中
には流さないで待機することで、システムの円滑な流れ
を維持しながら、しかも、求められた温度範囲の中で、
バラ付きの少ない、安定した温度制御を実施でき、高精
度な成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るロータリー成形システム
の全体的構成図である。

【図２】上記ロータリー成形システムにおける金型のタ
イムチャートである。

【図３】昇温装置の全体斜視図である。

【図４】金型の外観斜視図である。

【図５】昇温装置の動作を示す説明図である。

【図６】昇温工程での動作を示すフローチャートであ
る。

【図７】冷却装置の全体斜視図である。

【図８】冷却装置の動作を示す説明図である。

【図９】冷却工程での動作を示すフローチャートであ
る。

【図１０】本発明のロータリー成形システムにおける成
形金型のキャビティ温度変化のタイムテーブルである。

【図１１】従来方式によるロータリー成形システムにお
ける成形金型のキャビティ温度変化のタイムテーブルで
ある。

【符号の説明】

２ トラバース装置 ６ 昇温装置 ７ 射出成形機 １３ ベースポイント １５ 成形品取出装置 １７ 中央制御盤 １８ プレスユニット ２５ ロータリー成形システム ａ〜ｎ 金型（１０８） １０６ つかみ部 １１７〜１２０ 温度調整部材（ヒーター板） １２１，１２２ ガイド部材 ２３１ 冷却装置 ２３４，２３５ 温度調整部材（第１，第２温調板） ２５０ バネ支持球面ころ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬籠 敏明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 祖母井 隆 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の金型を、昇温工程、射出充填工
   程、冷却工程及び成形品取出工程に順次移送する過程
   で、前記金型により所要の成形品を成形するプラスチッ
   ク成形システムにおいて、前記昇温工程で使用する昇温
   装置および前記冷却工程で使用する冷却装置の少なくと
   も一方の温度制御のために、金型温度を調整する温度調
   整部材と、前記温度調整部材を金型に接触および退避・
   離間させる駆動手段と、金型温度を検出する金型温度検
   出手段と、昇温や冷却を行なっている時間を計測するタ
   イマーとを具備し、前記金型が予め定められた設定時間
   に達する前に、予め定められた設置温度に達した場合に
   は、前記駆動手段により、前記温度調整部材を金型か
   ら、退避・離間し、前記設定時間まで待機させるように
   したことを特徴とするプラスチック成形システム。
2. 【請求項２】 前記設定温度に達するまでの金型の待機
   は、その温度制御領域で行なわれるように構成したこと
   を特徴とする請求項１に記載のプラスチック成形方法。
3. 【請求項３】 前記設定温度に達するまでの金型の待機
   は、その温度制御領域の外側に定めた待機位置で行なわ
   れるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の
   プラスチック成形方法。