Sumitomo
Heavy Industries
Technical Review

Apr.2021
No.203

203

住友重機械

技報

プラスチック機械特集
この印刷物は再生紙を使用しています

Printed in Japan

Special Issue for Plastics Machinery

ISSN 0387-1304

住友重機械技報
報

o

羽野勝之

ICT活用による成形セルのIoT化
射出成形機における高剛性・高耐久フレーム設計技術

山中一真，松浦大志

金型温度分布最適化計算手法によるコンフォーマル冷却金型Kool+の開発
川崎一真，張昕，石田浩修昕，石田浩修，平田徹，川崎一真３次元コンフォーマル冷却金型の製造技術開発
張

技

1

13

1

高速自動金型交換による生産性向上

助田直史

23

容器専用全電動射出成形機 SEEV-A-HD CT-６spec.

伊藤陽介

2

インジェクションブロー成形機 SE130NP

深山寿秀

2

全電動２材射出成形機 SE400HS-CI

石井

努

31

PET市場の最新動向に対応するSP500Eの技術紹介

竹内

滋

33

トータルコスト削減に寄与するSE30EV-A

森谷知寛

3

Sumitomo Heavy Industries
Technical ReviewoSpecial Issue for Plastics Machinery
Adaptation of Modeling Cells to IoT by Utilizing ICT

1

Katsunobu HANO

Design Technology for Highly Rigid and Durable Frame Structure for Injection
Molding Machines

Kazuma YAMANAKA, Taishi MATSUURA

Development of Optimized Mold Cooling Concept, Kool+ Based on Homogeneous Thermal
Distribution Analysis

Kazuma KAWASAKI, Xin ZHANG, Hironobu ISHIDA

Development of Fabrication Technology for ３D Conformal Cooling Mold
Xin ZHANG, Hironobu ISHIDA, Toru HIRATA, Kazuma KAWASAKI

Higher Productivity Due to Automatic Quick Mold Change
Naofumi SUKEDAAll Electric Injection Molding Machine for Packaging SEEV-A-HD CT-６ spec.
Yosuke ITO

Injection Blow Molding Machine SE130NP
Toshihide MIYAMAAll Electric Injection Molding Machine Double-Shot SE400HS-CI
Tsutomu ISHIITechnical Introduction of SP500E for Current Trend of PET Molding Market
Shigeru TAKEUCHI

SE30EV-A That Contributes to Total Cost Reduction
Tomohiro MORIYA

13
1
23
2
2
31
33
3

プラスチック機械特集
Special Issue for Plastics Machineryプラスチック機械特集 論文・報告による

ルの o 化ICT活用による成形セルのIoT化
Adaptation of Modeling Cells to IoT by Utilizing ICT
●羽

野

勝

Katsunobu HANO

之＊

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などをネットワークで相互接続し，データを活用する取組みが行われている。これにより生産現場の効率化，見える化お
ドイツのインダストリー4.0や中国の中国製造2025と並び ，よび自動化などを進め，スマートファクトリーの実現を目指

日本では2018年に第５期科学技術基本計画においてしている。このようななか，当社はプラスチック射出成形セSociety 5.0という概念が提唱され，超スマート社会の実現をル（成形セル）
向けIoTアイテムの開発および商品化を行って目指し産学共同でICTの活用を進めている。この流れを受け，きた。本報では，成形セル向けIoTの特長を説明し，成形セ製造業においてもデジタル化およびネットワーク化の流れがル向け生産管理システムi-Connectの特長や導入事例を紹介

進んできており，産業分野のIoTであるIIoT（Industrial

する。

Internet of Things）
により機械，各種設備，ITシステム，人1

機械

住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告による

ルの o 化温Management screen of mold temperature controllerル

o のプラスチック射出成形にて成形品を生産するには，射出成速データ通信が可能となっている。このことから，ホットラ
ンナコントローラなど比較的データ量の多い設備との通信にModbus TCPが用いられるケースが多い。

形機
（成形機）
や金型以外にさまざまな設備が必要となる。成一方，データ量の少ない温調機や乾燥機では，シリアル通形品を金型から取り出す取出しロボットをはじめ，金型の温信であるModbus RTUがSPICCP同様に使用されている。成度を調整する温調機やホットランナコントローラ，樹脂内の形機がこれら設備と通信することで，水分を除去する乾燥機などがあげられる。これらの生産設備

画面に温調機の設定画面が表示され，成形機側から温調機をにより成形セルが構成されており，成形セル内にある設備

コントロールできる。また，成形条件と温調機の条件をリンがM２M（Machine to Machine）
により相互に情報の交換を行う

クさせることができるので，設定忘れやミスによる品質トラ

ことで，生産の自動化や省力化が可能となる。通常，このよ

ブルを防ぐ効果がある。
ル

うな成形セルは成形工場の規模により数十〜数百あることかのように成形機ののら，これらの設備を一元管理するMES（ Manufacturing

通常，射出成形では１工程で１個または複数のプラスチッ

Execution System）などの上位システムが利用されている。

ク成形品が製造され，１工程をショットという言葉で定義し当社でも成形セル内のデータを収集し，モニタリング可能なている。これにより，成形品の品質に関するデータはショッ

生産品質管理システム（i-Connect）を開発して2019年に商品

トごとに管理することが一般的である。また，１工程にかか化した。

る時間は成形品により異なっており，狭ピッチコネクタなど

ところで，M２Mのような成形セル内の設備間の情報交換の小物成形品では，数秒オーダーで複数の成形品が製造されや，管理システムによる成形セルのデータ収集を行うには，ることもある。成形セル内の設備および成形品質に関するデそれぞれの設備やシステムをネットワーク化し通信を行う必

ータは成形機にて集約され，MESなどの管理システムへ送信要がある。成形セルおよびその管理システム向けに利用されされる。成形機と管理システム間の通信は，TCP/IPによるている主な通信仕様について次に示す。

ソケット通信が主流だが，その上位層で定義される通信プロ

ル の設備によっては，通信規格対応の世代により仕様や機能にトコルは，装置メーカーや管理システムごとに異なる場合が多い。

制約がある。このようななかで20年以上前から利用されてい一方，ヨーロッパでは，プラスチック・ゴム用加工機械業

る通信規格が，SPICCP（The Socienty of the Plastics Industry,

界を傘下とした組織であるEUROMAPが主体となり，inc. Committee on Communication Protocol）である。これはアメ

EUROMAP63というファイルベースの通信仕様を20年近く

リカのプラスチック産業協会により提唱されたRS422/485によ前に策定し展開している。本仕様はSPICCPを策定したアメるシリアル通信用のプロトコルで，単純な通信のコマンドでデリカのプラスチック産業協会も参画しており，誰でも利用可

ータの送受信が可能である。また，同じシリアル通信として能となっていることから，欧米の多くの成形機メーカーと管Modbusがある。ModbusはModicon社がPLC（Programmable

理システムメーカーで利用されてきた。国内でも，2016年にLogic Controller）
向けのデータ通信用に開発した通信プロト

経済産業省の委託事業として近畿経済産業局，ムラテック情

コルで，仕様が公開されていることから産業分野で幅広く採報システム株式会社，一般社団法人西日本プラスチック製品

用されている。さらにModbusには，シリアル通信以外に工業協会が主体となり進めた「プラスチック企業における成TCP/IPに対応したModbus TCPがある。Modbus TCPによる

形条件情報の共通化およびシステムオープン化」事業にて

通信は，RS422/485によるシリアル通信と比べ10倍以上の高EUROMAP63が採用された（）。i-Connectには，この事
住友重機械技報 No.203 20212

論文・報告〈全体の調整〉
西日本プラスチック製品工業協会（IoT特別部会）加工メーカー３３０社

成形機メーカー〈データフォーマットの共通化〉システム開発協力 Middlewareの提供
住友重機械工業株式会社〈データ統合システムの開発〉（Middleware）
システム ムラテック情報システム株式会社
開発
株式会社日本製鋼所 協力

東洋機械金属株式会社
日精樹脂工業株式会社

ファナック株式会社
システム開発協力
五十音順
オブザーバー

情報提供

情報提供〈情報提供＆業界標準化の検討〉

会員企業

一般社団法人日本産業機械工業会プラスチック機械部会
周辺機メーカー

他社成形機

援情報の共通化（EUROMAP63通信）支

Middleware( 生産関連情報の集約化 )経済産業省・近畿経済産業局

生産管理「MOTHER PC」

住友成形機

ルの o 化

加工メーカー

機器発信データの収集・活用

現場と直結した一元的,
効率的な生産管理体制
の実現

による

会員企業

株式会社カワタ 株式会社松井製作所 生産管理メーカー 株式会社アスコット

報の化ーBusiness image of standardization of molding condition information

New communication standards for injection molding machines
旧通信規格
名

称

長

名

称

特

長

共通

・なし

・なし

・EUROMAP83(OPC 40083)

成形機−MES・EUROMAP63
・メーカーオリジナル
・DIO信号・ファイルベース
・TCP/IP 通信
・稼働/ショット数のみ

・EUROMAP77(OPC 40077)

・OPC-UA＋MES連携用
情報モデル

成形機−温調機（MTC）

・EUROMAP66
・SPICCP・DIO信号

・CAN バス
・RS422/485
・異常信号のみ

・EUROMAP82.1(OPC 40082-1)

・OPC-UA＋MTC連携用
情報モデル

成形機−ホットランナ（HRD)

・Modbus TCP・DIO信号

・TCP/IP通信・異常, 動作信号のみ

・EUROMAP82.2(OPC 40082-2)

・OPC-UA＋HRD連携用
情報モデル

・異常, 動作信号のみ

・EUROMAP82.3(OPC 40082-3)

・OPC-UA＋LIMS 連携用
情報モデル

成形機−LIMS（Liquid Injection Molding System） ・DIO信号

・OPC-UA共通定義情報

成形機−取出し機・EUROMAP67
・SPI
・個別DIO信号

全てDIO信号で, 動作仕様が定義されている・EUROMAP79（OPC 40079）

・OPC-UA TSN：１ms
以下のリアルタイム通信（データ＋信号）成形機−材料供給機

・Modbus RTU
・DIO信号

・RS422/485
・異常信号のみ

・OPC40086

・MES 連携機能あり業で開発されたデータ統括ソフトであるミドルウェアと連携

一方，日本・アメリカ・中国も各工業団体などを通じてする機能が標準搭載されている。

EUROMAPとのパートナーシップを構築し，国の垣根を超え化のて共通の通信規格の利用を進めている。このような取組みもヨーロッパでは，EUROMAPが2014年頃より新しくOPC-あり，OPCの開発と維持を行っているOPC Foundation（非営

UA（Object Linking and Embedding for Process Control-

利組織）にて，EUROMAP77を始めとした通信規格に対し，

Uniﬁed Architecture）をベースとした通信規格の検討を始め

OPCの文書番号が付与され管理されることとなった。このよ

た。OPC-UAは，国際電気標準会議によってIEC62541とうに通信規格の共通化や国際化は進んでいるものの，成形セ

して標準化された通信プロトコルで，ドイツのインダスト

ル内の多くの設備は10年以上使用されることが多く，

リ ー4.0の 標 準 参 照 モ デ ル（RAMI：Reference Architecture

RS422/485といった古くからある通信仕様にも継続して対応

Model Industrie 4.0）に も 採 用 さ れ て い る。EUROMAPはしていく必要がある。

2016年のK2016（ドイツの国際プラスチックフェア）の開催に合わせ，成形機とMESとの新通信規格であるEUROMAP77oののRelease Candidateを発行した。その後，成形機と成形セル

成形セル向け生産品質管理システムであるi-Connectは，成内の設備間の通信にもOPC-UAをベースとした新通信規格を形機と付帯設備・外部センサの情報を統合し，成形セル全体策定しており，の監視・管理機能を飛躍的に向上させ，よりハイレベルでボのように古い通信仕様から新通信仕様への更新が進められている。
3

新通信規格
特

ーダレスな効率生産の実現に寄与すべく開発されたシステム
住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告oTomenai.net
サービスネットワーク

i-Connect
生産品質管理システムによる

ルの o 化

MES
製造実行システム

EUROMAP63●Tomenai.net は,
弊社サービス情報提供サイトです。

●MESは, お客さまのご準備となります。

Ethernet

各種通信プロトコル

温調機

各種センサ
（型内圧センサ・温度センサ・流量計）

金型

取出機

o
i-Connect system configuration

よ報
MORE BROADLY, a broader grasp of informationである。i-Connectは，多数台の成形機を保有するユーザへのウザで閲覧でき，特別なソフトウェアは不要となっている 。
よ導入に合わせて，複数の成形機から，最小４秒周期のショッ
トごとのデータ収集および管理が可能である。また安定運用とセキュリティ対策を考慮したシステムが選択されている。

報i-Connectは成形工場のレイアウトに合わせたアイコンの配置ができ，各機械の稼働状況を瞬時に把握することができる（。さらに，成形セル内の設備が成形機とSPICCPなど

i-Connectはデータ収集用のサーバとして，日本ヒューレッの通信プロトコルによりデータ通信を行うことで，温調機な

ト・パッカード株式会社のHPE Edgeline Converged Edge

どのデータもショットごとの成形品の品質情報の一つとして，

Systemを採用した。成形機とi-Connectサーバはのよう

i-Connect側で蓄積・閲覧できる。また，当社オプションの品に専用のネットワークで構成され，スイッチングHUBを経由

質管理パッケージを用い，センサデータを成形機に取り込む

しLANケーブルで接続される。また，i-Connectサーバと成ことで金型内に取り付けられた内圧センサや，水配管に取り

形機間は，TCP/IPのソケット通信により各種データの送受付けられた流量センサなどのデータをほかの成形関連データ

信を行っており，当社オリジナルの通信プロトコル以外にとショットごとにi-Connectへ取り込み，さまざまな比較・

EUROMAP63にも対応している。複数台の成形機から収集分析を行うことができる。

された成形セルのデータは，最小４秒周期でショットごとによ報

自動で汎用のRDB（Relational Database）に蓄積される。蓄積

自動車や医療向けの成形品では，製造時のデータを長期間されたデータは，i-Connectサーバと同一ネットワークに接続

保存することが求められる。この作業を人手で行うとデータされたパソコンやタブレットなどの端末に搭載したWebブラの収集だけでも数時間を要する場合があるが，i-Connectでは
住友重機械技報 No.203 20214

論文・報告による

ルの o 化よ報
MORE DEEPLY, a deeper grasp of information

よ報
MORE KINDLY, an easier grasp of information

約10年分のデータをバックアップする機能が標準搭載されてのCPU（Central Processing Unit）
やOS（Operating System）
かいる。バックアップされたデータは，日付を指定し呼び出す

ら独立して動作するシステム管理機能が標準搭載されており，だけの簡単な操作で閲覧できる。また，のイベント分析

ハードウェアの動作状態の確認や各種ログデータを取得でき

画面では，日時を指定して稼働状態の推移や相関など，よりる。これにより，トラブルの要因分析をスピーディに行うこ

詳しい経時データを確認できる。たとえば，チョコ停や成形とができ，ハードウェアトラブルの早期復旧につながるもの

条件変更のようなイベント発生後に生じる実績データの変化と考えている。

などを簡単に把握できることから，製品のトレサビリティを支援するツールとして活用されている。
よで重要なのが情報セキュリティ対策である。i-Connectは，大報

手セキュリティベンダー製ホワイトリスト方式のセキュリテ

i-Connectでは，成形セル内の設備でアラームが発生した際 ，オペレータにe-mailでその情報を通知する機能（

システムの安定運用においてハードウェアの堅牢性と並んィソフトを標準搭載しており，あらかじめ指定されたアプリ）
が標準

ケーション以外は動作しない仕様となっている。なお，ホワ

搭載されている。さらに，アラーム履歴からトラブルシュー

イトリスト方式では，一般的なウイルス駆逐ソフトと異なりティング情報を参照でき，現場で素早くエラー対応すること

セキュリティパッチの更新が不要なので，運用の負荷は低い 。

が可能である。また，複数の成形セルから収集した膨大なデoータを集計する機能も搭載されており，簡単な操作で生産数のや稼働状態の集計結果を閲覧および外部出力できる。これらの操作や閲覧を行う画面は，目的別にテーマカラーが設定されており，直感的でスピーディな操作をサポートしている。
のi-Connectは約10年分のデータを蓄積することができる。そこから長期間のロギングデータを確認（）
することで，ス

クリュ部品など消耗部品の長期傾向を管理している。たとえ複数の成形セルを管理するシステムは，設備同様に安定的

ば，スクリュ先端品の摩耗状態など，短期間のデータからでな稼働が求められる。このことから，i-Connectサーバが動作は判断できなかったものを１ヶ月，半年，１年と長期間のデするハードウェアは，長時間の稼働を想定した仕様となってータの傾向を分析・管理していくことで，計画的に点検・交いる。たとえば成形機50台を接続可能なEL300では，成形現換することが可能になった。このような傾向管理は，ガラス場に近い場所へ設置されることを想定しており，ファンレス

繊維を含んだ樹脂や腐食性樹脂などの成形では，特に効果的ながら０〜70 ℃の動作温度範囲があり，さらにIP50の防塵である。

性とMIL-STD-810Gの耐振動性を備えている。また，メイン
5

住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告による

通信 GW

閉域ネットワーク
正常状態

ルの o 化異常状態（要交換）
遠隔地にいる成形のエキスパートによるリモート成形支援など指示を受けたオペレータが現場で条件調整充填に関する実績値を長期間モニタリングの ン
ン
Judgment of maintenance timing for screw partsーー
Remote operator support

ン
ン
Equipment maintenance function

ン

ン

データを収集する必要がある。

i-Connectには，設備や金型のメンテナンス管理機能が標（3）成形セル向け生産管理システムi-Connectでは，複数の準搭載されており，経過時間やショット数からメンテナンス

成形機から、最小４秒周期のショットごとのデータ収集の予告と警告の２段階表示が可能である。メンテナンスの計および管理が可能である。また，システムを安定運用す画が設定されている場合，成形機メニュー画面のアイコンにることを目的としたハードウェア選定やセキュリティ対

メンテナンスマークが表示され，予告日になると黄色，警告策も施されている。

日になると赤色で表示される。成形セル内の設備に対し，計（4）i-Connectの活用により，効率的に設備のメンテナンス

画的に点検・交換時期を設定し対応することで機械の突発停止を防止し，生産の効率化を図ることができる。
ーー

インターネットを経由せず，モバイルキャリアの閉域網とダイレクトに接続可能な回線サービスを利用し，セキュリテや成形作業の支援を行えるようになった。
今後は，成形機と設備間の連携を強化し，i-Connectに集約された成形セルデータの活用をより一層進めることで，成形工場における生産の効率化や省力化に取り組んでいく所存である。

ィが確保された状態で遠隔地からi-Connectへ接続する環境を当社関連会社である株式会社ライトウェルより提供している。
国内外の工場に設置してあるi-ConnectサーバへWebブラウザ
でアクセスすることで，各工場の生産状況をリモートで閲覧できる。これにより，移動の時間をかけずに直ちに問題を解

文
法
の

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ル
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決でき，成形現場のダウンタイムの削減が期待できる。
oの（1）業界および国の垣根を越えて，設備間や管理システム
向けの通信仕様の統一が図られている。
（2）成形セル向けIoTの特長として，数十〜数百の成形セ
ルを一元管理し，一工程数秒オーダーのショットごとの
住友重機械技報 No.203 2021

6

プラスチック機械特集 論文・報告

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射出成形機における高剛性・高耐久フレーム設計技術
Design Technology for Highly Rigid and Durable Frame Structure for Injection Molding Machines
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松

Kazuma YAMANAKA

浦

大

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Taishi MATSUURA

FEM解析モデル

変形・応力分布図

ル・
分布FEM analysis model and deformation・stress distribution map

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締装置と可塑化・射出装置，制御装置，それらを支持するベースフレームで構成されている。射出成形機の使用に際し，射出成形機は，身の周りにある電子部品，携帯電話用部品 ，レンズ，スイッチ類，光ディスク，注射器およびペットボト
ルなどのプラスチック製品を加工する機械であり ，主に型⑴

7

技

ベースフレームには載置される型締装置などの重量およびその動作に起因する種々の外力が作用する。
近年，特に容器市場においてはハイサイクル成形に対する
住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告

に

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・

フ

ー

計

実際の応力分布ホットスポット応力
参照点
R＝１mm

（a）ホットスポット応力の概念図（b）
有効切欠き応力法の概念図の手法
Fatigue assessment methods

金型取付け面
固定プラテン
タイバー反力型締装置

可塑化・射出装置

型締力
タイバー反力ズーミング解析（ベースフレーム）

Analysis conditions

要求が高く，さらなるハイサイクル化によって生産性向上を追求するに従い，機械構造への負担が大きくなることから，装置としての信頼性が求められている。

接学会
（IIW）
などによって規定されている。
本報では，ベースフレームの溶接部における疲労照査の手法として，IIW推奨手順⑵を参考にしたホットスポット応力

ベースフレームに関しては，その剛性が十分でないと射出を用いた方法を採用している。ホットスポット応力は構造的成形機が大きく揺れ，成形品を取り出す際にチャックミスなな応力集中を含むが，溶接部による局所的な応力集中を除いどのトラブルが生じてしまうことがある。また，発生する応た応力として定義され⑶，溶接部からある距離だけ離れた位置

力が一層大きくなることで，変形や損傷のリスクが高くなる。

（参照点）の応力を溶接部まで適切に外挿することで求められこのことから，重量増加を極力抑制するなかで高剛性化や高る（耐久化が強く求められている。

法を使用し，応力解析により算出している。

）。本報では，外挿に２次曲線を用いる３点外挿

本報では，ベースフレームの信頼性確保を目的に，FEM

ホットスポット応力を用いた方法は，解析モデルの作成が解析と疲労照査による高剛性・高耐久フレーム設計技術を用容易な一方，複雑な形状を持つ溶接部への適用性に難がある。

いて，当社のベースマシーンであるSEEV-A-HDシリーズをそこで本開発では有効切欠き応力法⑷を参考に，詳細な３次対象に，高剛性・高耐久フレーム構造を検討した事例につい

元解析を実施している（て報告する。

径１mmの仮想の切欠きを設定し，その円弧上の応力を用い）。この方法は，溶接部に半て疲労照査を行う手法である。詳細な３次元解析では複雑な形状を持つ溶接部も評価可能であるが，溶接部のモデル形状
一般的に溶接部には応力集中が生じ，その周囲の応力は複を作成することで工数は増大する。また解析規模が大きく時雑な分布となる。このことから，疲労照査に用いる設計応力間を要するので，ベースフレーム全体を解析対象とすることを合理的に算出する方法が日本鋼構造協会（JSSC）や国際溶は現実的ではない。
住友重機械技報 No.203 20218

論文・報告にる・フ

固定プラテンー計

センタープレート

13
15

14

９

12

11

７

６

10

３

５

２

１

８

４

ガイドプレート

プラテン取付けプレート

メインビーム計
Stress measurement pointsの分
Shape of boxing and mesh division diagram

しかしながら，ホットスポット応力を用いた方法に加え，④〜⑮が溶接部詳細分析用の計測点である。溶接部詳細分析

必要に応じてこの詳細な３次元解析を実施すれば，溶接部の用の計測点には，溶接線に対して垂直方向に歪みゲージを設強度を網羅的かつ定量的に評価することが可能となる。

置している。型開閉動作および型締動作に伴う計測結果に再ー現性があることから，数回に分けて全計測点を計測した。

ンに，ベースフレーム上部における振動変位および全応

ル

力計測点の時系列波形を示す。振動変位と応力のピークの出解析モデルは操作側と反操作側で対称性を仮定し，主たる解析領域はベースフレームと固定プラテンとした。

に，

ングは，解析精度検証用計測点と溶接部詳細分析用計測点で解析モデルの概略図を示す。耐久性の評価対象である溶接線も同じであることが分かった。計測点，方向およびピーク出付近では，２章で述べたホットスポット応力が算出できるよ

現タイミングによって引張・圧縮が異なることから，応力範

うなメッシュ分割を行っている。剛性の評価に当たり，静的

囲を評価するには，型開閉および型締の一連の動作パターン

変形および疲労照査に用いるホットスポット応力範囲を算出

を対象範囲とする必要があることを確認した。本ケースにおすることを目的として，型開閉動作と型締動作を想定した静いて振動変位は型開閉動作が，応力範囲は型締動作が支配的解析を実施した。

である。

型締動作の解析では，固定プラテンの金型取付け面とタイ計のバー接続部に型締力とタイバーの反力を入力し，型開閉動作に，計測と解析の一連の動作パターンにおける応力範の解析では，タイバー接続部に金型搭載時の加減速による慣囲の比較結果を示す。溶接部から離れた解析精度検証用計測性力を想定した荷重を入力した。

点は，溶接部詳細分析用計測点に比べて応力範囲は小さい傾

また，の固定プラテン下の太枠で示す角部の回し溶接向にある。本結果から，解析精度検証用計測点，溶接部詳細に関しては，２章で述べた詳細な３次元解析を実施すべく，分析用計測点ともに定性的には計測と解析の傾向は一致して

フレーム全体モデルから該当部の周囲のみを切り出した局所いることを確認した。また，同様に振動変位においても解析モデルを作成し，ズーミング解析を実施した（の静的変形と傾向が一致していることを確認している。

）。

計

よって，実績のある従来機に対して本シミュレーションをシミュレーションの妥当性の確認を目的として，実機計測を実施した。

に，応力計測点を示す。溶接部から比較的離れた計測点①〜③が解析精度検証用，溶接部近傍の計測点
9

現タイミングは同じであった。また応力ピークの出現タイミ

活用し，より剛性や耐久性の高いフレーム構造を検討することが十分可能であると判断した。
解析と計測の乖離の要因としては計測による誤差，本開発
住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告

型締

る

・

フ

ー

計

型開

応力

型閉

に

時間
（a）応力の時系列波形

型締

型開

振動変位

型閉

時間
（b）振動変位の時系列波形計
Measurement results

では省略したタイバーやトグルサポート，可動プラテンなど

傷リスクが回避できていることを確認した。
・の型締装置および可塑化・射出装置の重量や剛性，構造非対称性などが考えられる。また，溶接部詳細分析用計測点においては，溶接施工状態も影響しているものと思われる。

・
・

フ
フ

ー

ー
の

フ

ー

の

高剛性・高耐久フレーム構造案では，従来機に対して複数の板材寸法が変更され，剛性およびホットスポット応力の低減に寄与している。そのなかで特徴的な２つの構造について説明する。
に，高剛性・高耐久フレーム構造案の概略説明図を示

本開発では，主に固定プラテン脚部周辺におけるベースフ

す。プラテン取付けプレートはメインビーム上に溶接によりレームの板材寸法を変更し，３章で示したシミュレーション

結合されており，プラテン取付けプレート上面には，固定プを用いて，さまざまなベースフレーム構造を評価した。

ラテンが締結される構造となっている。２本の連結ビームは ，に，検討結果を示す。各プロットは，板材寸法を変更して評

ベースフレームの長手方向に間隔をおいて位置し，操作側と価したベースフレーム重量と評価対象のなかで最弱部となる

反操作側のメインビーム同士を連結している。

ホットスポット応力の関係を示したものである。板材寸法によってベースフレーム重量，変形およびホットスポット応力

ン

ー

の

まず，固定プラテンが締結されるプラテン取付けプレート

に対する影響度が異なることから，評価対象全体として効果の形状に着目した。

が得られるよう，板材寸法の変更に伴う重量配分を適切に行ーム概念図から，固定プラテン脚部におけるベースフレーム

うことが重要である。

の左図は，の操作側を抜き出した図である。

のベースフレの右図に示すよう本ケースにおいては，ベースフレーム重量は従来機と同等に，プラテン取付けプレートとガイドプレートとの溶接によ

レベル，かつホットスポット応力を低減したベースフレーム

り接合されたつなぎ目を型締装置側へ移行し，プラテン取付構造を複数創出することができた。そのなかから高剛性化もけプレートの外側部分が内側部分よりも長手方向に突き出る

実現し，ほかの評価項目も考慮したうえで高剛性・高耐久フ構造とすることで，変形およびホットスポット応力が低減しレーム構造案を選定した。また，本構造案をより詳細な解析た。プラテン取付けプレートの面積が大きくなり，固定プラモデルで評価することで，解析精度に対する信頼性の向上を

テン脚部のベースフレームとの締結部の剛性が増すことで，図っている。

固定プラテン脚部の倒れを抑制できたことによると推測されで示した回し溶接部に関しても，高剛性・高耐久フレる。また，荷重を受ける固定プラテン脚部のベースフレームーム構造案に対してズーミング解析を実施し，該当箇所の損との締結部近傍から溶接部を遠ざけることによりホットスポ
住友重機械技報 No.203 202110

論文・報告

る

・

フ

ー

計

溶接部詳細分析用

応力範囲

解析精度検証用

に

X

Y

X

Y

Z

Z

Z

Z

X

X

１

２

３

４

５

６

７

８

９

計測

解析

X

Y
10

X

X

X

Y

Y

11

12

13

14

15

計測点

計
の
Comparison of measurement and simulation

評価フレーム構造
従来機

最弱部のホットスポット応力

高剛性・高耐久フレーム構造案

ベースフレーム重量ー フ ー のStudy results of the base frame

ット応力を低減でき，ベースフレームの耐久性向上が期待できる。

向の断面寸法Aよりも可塑化・射出装置側の連結ビームの長本開発では詳細な検討はできていないが，型締装置側だけでなく可塑化・射出装置側でもプラテン取付けプレートの形

手方向の断面寸法Bを拡大する構造とすることで変形およびホットスポット応力が低減した。

状を外側部分が突き出る構造とすることで高剛性化および高断面寸法Aを小さくすることで，連結ビームの変形による耐久化に効果があると推測される。また，プラテン取付けプ

固定プラテン脚部の沈み込みを抑えることができたものと推レートの長手方向だけではなく，内側幅方向へ寸法を伸ばす測される。本構造により，従来機に比べてフレーム重量を削ことや，プラテン取付けプレートの板厚が増すことでも同様減できることから，変形およびホットスポット応力低減に大の効果が期待できる。

きく寄与する箇所にも重量を配分することが可能となる。

ー

の

法

また，断面寸法Bを射出装置側へ伸ばすことで，それに対次に，連結ビームの断面寸法を適切に設定することに着目
した。

の左図は，

の左図から，センタープレ

ートとプラテン取付けプレートを取り除いた図である。
11の右図に示すように，型締装置側の連結ビームの長手方応・追随するプラテン取付けプレートも長手方向に寸法が伸びる。これにより，メインビームおよびプラテン取付けプレートの変形が滑らかになり，ホットスポット応力が低減した
住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告に

幅方向

固定プラテンる・フ

計

プラテン取付けプレート

センタープレート

連結ビーム

ー

従来

プラテン取付け
プレート

改良

長手方向

可塑化・
射出装置側

（b）
プラテン取付けプレートの形状右の概念図

型締装置側

連結ビーム
A

固定プラテン脚部

B

プラテン取付け
プレート
B

A

従来

メインビームガイドプレート
長手方向（a）
ベースフレーム概念図

改良（c）
連結ビームの断面寸法の概念図

・フ ーのSchematic diagram of highly rigid and durable frame structure

ものと推測される。結果として，4.2.1と同様にプラテン取付
けプレートの面積が大きくなったことも，高剛性化および高耐久化に寄与しているものと思われる。
計

o
o
o

o
o

o

o
o

法

の適

の

度

高剛性・高耐久フレーム構造案をベースに，その設計思想
をSEEV-A-HDシリーズの特別仕様機（CT-６spec.）
の設計に

o

l

計

・

・ 計

報
o

o

o
o

o
o

o

o
o

o

o

l

o

も採用し，ベースフレームのさらなる高剛性化および高耐久化を実現した。また，輸送時などの荷重条件を別途検討し，高剛性・高耐久フレーム構造案の一部の板材寸法に変更を加えたうえで最終的な構造案として確定させた。

（1）FEM解析と疲労照査による高剛性・高耐久フレーム
設計技術を紹介した。
（2）SEEV-A-HDシリーズをベースとした高剛性・高耐久
フレーム構造の検討事例を示した。
（3）高剛性・高耐久フレーム構造案の特徴的な２つの概略構造を示した。
（4）高剛性・高耐久フレーム構造案をベースに，その設計思想をSEEV-A-HDシリーズの特別仕様機（CT-６spec.）の設計にも採用し，ベースフレームのさらなる高剛性化
および高耐久化を実現した。
今後もさらなるハイサイクル化に対応すべく，ベースフレームの高剛性化および高耐久化に向けた設計技術の開発を継続していく所存である。
文
ー

に

る

ル

ー

報

住友重機械技報 No.203 202112

プラスチック機械特集 論文・報告

金型温度分布最適化計算手法によるコンフォーマル冷却金型Kool+の開発

金型温度分布最適化計算手法によるコンフォーマル冷却金型Kool+の開発
Development of Optimized Mold Cooling Concept, Kool+ Based on Homogeneous Thermal Distribution Analysis
●川

崎

一

真＊

張

Kazuma KAWASAKI昕＊＊

Xin ZHANG石田浩

Hironobu ISHIDA

修＊＊

Kool+のン
Kool+ logo design.

金型の,Exterior of SHI s representative mold

の金型
る

発
分

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の金型

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金型に

金型の

化

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ル

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ル

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金型の温度分布最適化

に
金型の

に
化

報告
る金型

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金型

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ンKool+に

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o Kool+

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olo
o

o

l
l
ol
l
o

計量効率，圧力損失ひいては成形品密度に影響を与え，冷却工程時の金型温度は成形品の結晶化度，冷却時間，表面転写

13

プラスチック射出成形において成形品質に最も大きく影響率などを決定する。これらの要因は独立しておらず，互いにを与える要因の一つが温度である。成形工程において一般的

密接に絡み合うことであらゆる現象に結び付き，結果的に生に作業者が操作可能な温度とは，金型キャビティ内への流入

産効率（サイクルタイム）を決定づける要因の一つとなる。当樹脂温度（シリンダ内温度）と金型温度（冷却媒体温度）である。

社のプラスチック射出成形金型事業の主力商品である食品向

流入樹脂温度の高低は樹脂の粘度（流動性），金型への熱供与 ，け薄肉容器，乳酸菌飲料向けブロー容器およびPETプリフォ

機械

技住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告 金型温度分布最適化計算手法によるコンフォーマル冷却金型Kool+の開発

Kool+ corePart

Suction cup

Kool+ bottom cavity

0.7

Gate

X

Calculated mold surface
temperature（℃）

50
100
100
80
60

Conventional cooling coreNon-contact thermometer
Conventional cooling bottom cavity

40
20-40-30-20-10 ０ 10 20 30 40-40-30-20-10 ０ 10 20 30 40
Distance from the center point on line（mm）
ConventionalのIllustrated outline of experimental equipment

Kool+

冷却金型 Kool+金型の温度分布
Comparison of thermal distributions between conventional mold and Kool+

ーム金型の成形においても前述同様に樹脂・金型温度が成形金型構造や機械加工可否に左右される冷却回路設計から脱し ，

品質を左右し，温度管理に関する技術が金属加工精度と並びこれまでの構造強度を維持しつつ温度分布の一様化と冷却効金型の商品価値を決定づけるものであると言っても過言では率促進化を達成した。ただし，前述のようにプラスチック射ない。その重要性に反し，当社を含め一般的に金型冷却回路

出成形にはあらゆる細かな要因が密接に絡み合って現象に結は，部品内部にドリル穴あけ加工を施し形成することから直びつくことから「最適」という解釈は求める成形品によって線的な円管で設計されることが多く，またその配置も事前に多種多様であり，一概に定義することは困難である。当社で設計した金型構成部品の取り合い条件を満たすように決定さは，最適冷却回路の主な条件である高い熱交換効率，収縮をれる。このことから，一般的に金型冷却回路が金型温度分布

一様にする金型温度分布，高い耐久性の達成を主軸として研や冷却効率に対し最適化されているとは言い難い。

究を行っており，当社の主力商品である食品容器向け金型に一方，世界全体では，近年SDGsによる持続化可能な社会

対してKool+がもたらす効果は主にサイクル短縮，ゲート糸の実現が大きく注目を浴び，プラスチック業界においてもマ引きの防止，ヒケ（表面ムラ，凹凸）の抑制である。

イクロプラスチックや二酸化炭素排出量削減に向けた環境樹

IPF JAPAN（国際プラスチックフェア）
2017における当社広脂（生分解性樹脂，バイオマス由来樹脂など）の代替利用に加報用金型の例を示す。

え一層の薄肉化が求められ始めている。一般的に環境樹脂のいて，離型時における成形品の底面外観と解析上の金型表面使用には従来使用樹脂と比較し長い冷却時間が必要となり，温度を表しており，左側は従来冷却金型を，右側はKool+金

また樹脂流動性が低下するなど成形性を悪化させる傾向にあ型を表す。各コンター図は解析上の金型表面の熱分布を表し，り，結果，金型の正確かつ最適な温度管理がますます重要視

各グラフは線X上の金型表面温度を表す。

されつつある。

写真からKool+が成形品底面の温度分布を一様化し，かつ成に，は同一サイクルタイムの成形におの成形品底面

本報では当社技術研究所，独アーヘン工科大学内研究機関

形中の金型温度を低下させることによりヒケの抑制効果をもIKVとの協力により得られた定常/非定常熱流体解析を用いたらすことが確認できる。さらに比較実験の結果，Kool+金

た金型内温度分布の事前解析手法，また，その結果をもとに型においてサイクルタイム（冷却時間）
を１秒短縮して成形す設計された金型最適冷却回路（コンフォーマル冷却回路）を拡ることで従来冷却金型相当のヒケが発生した。すなわち成形

散接合技術により製作したコンフォーマル冷却金型オプショ

品外観という観点において，Kool+ 金型は従来金型に対しサンKool+のサイクル短縮効果，外観不良の解決事例について

イクルタイム１秒短縮を達成したと考えることができる。

紹介する。

Kool+

金型温度分布最適化計算手法
金型温度分布最適化計算のフロー⑴は，大きく分類すると

Kool+は，本研究結果をもとに設計・製造された「冷却回①モデリング ②冷却回路が設定されていない金型における路がより最適化された金型部品オプション」を指す。従来の非定常樹脂流動解析 ③樹脂流動解析結果を金型温度分布の住友重機械技報 No.203 202114

論文・報告 金型温度分布最適化計算手法によるコンフォーマル冷却金型Kool+の開発

温度
Molding conditions and test results

150
Conventional cooling channel

Conventionalcooling channel

（℃）

6.2

０

128.84112.556.4

0.2

127.09109.476.6

0.4

119.72100.666.8

0.6

118.15

94.01

7

0.8

114.68

85.85

7.2

１

111.35

78.07

7.7

1.5

97.05

65.89

8.2

２

89.52

56.92

8.7

2.5

78.06

48.16

Kool+

120

Part s temperature（℃）

Cycle time（s） Cooling time（s）

Kool+

y＝−20.597x＋257.69
2
R ＝0.9929
90

60

≒1.0s
y＝−26.876x＋277.01
2
R ＝0.9747

30
６

6.5

７

7.5

8.5

８

９

Cycle time（s）

ルの
冷却金型 Kool+の 型温度
Comparison between Conventional cooling channel and Kool+

境界条件として最適化解析へデータ移行 ④指定サイクル終了時に成形品の温度分布が目的関数 （代用する工夫がなされている。

⑴）の目標値以下を満たすまで，もしくは指定回数繰り返すまで最適化要素ごとを変化させながら非定常熱伝導解析を実施の最適化温度⑤解析結果に基づく冷却回路設計 という流れで実施される 。

Kool+として設計・製造されたボトムキャビティ，コア（⑤については自動的にということではなく，現状は人の手で）を使用し従来冷却金型との比較実験を行った。使用した金型構造や耐久性などの条件を満たすように設計するので，成形機は当社製SE260HYで，室温20 ℃，金型冷媒温度20 ℃ ，次のステージとして自動化やより一層の設計効率化に関するシリンダ内樹脂温度220 ℃に設定し実験を行った。金型は当研究も予定している。

社製２個取りホットランナ金型を使用し，ホットランナの樹−，最適化温度），平均密度ρ

目的関数 （分布は次のように示される。

型を組み込み，下側キャビティに従来冷却金型を組み込んだ。
− ρ ( , ;
ρ
)2
−
（
）＋∑
Wρ
j＝１

−

( ,
WT

;

− 1 ρ ( ,
ρ
＝ −∑

;

) …………………………………（2）

（

）＝∑
（
i＝１

＝１

＝［

,… ,

脂温度は220℃に設定した。金型の上側キャビティにKool+金

) 2
）…（1）

（3）
］…………………………………………

成形品には最大外径120 mm，高さ60 mm，肉厚0.7 mmの薄肉
食品容器形状を用いた。連続成形中の離型温度を測定すべく，取出し機（スター精機株式会社製ZX-800V）にデジタル放射温度センサ（株式会社キーエンス製FT-H20）を装着し，それぞれ成形品の底面を中心と中心から50 mmの２カ所ずつ測定した（）
。樹脂は２種類のPP（日本ポリプロ株式会社製BC08F ，

東京インキ株式会社製PEX999018）を9.5：0.5に混合して使用した。樹脂を混合する目的はPEX999018にて成形品を黒

ここで，く着色し，放射温度センサでの測定を容易にすることである。

は理想とする成形品の離型温度を示し，（ ,； ），ρ（ ,分布に対し所定成形サイクルタイムとサイクル数を完了

成形品が金型冷却のみによって受ける影響を評価すべく保に得られる ， 要素ごとの離型温度と成形品密圧時間を1.0秒とし，冷却時間のみを変更してサイクルタイ

した瞬間

；

）はそれぞれ与えた最適化温度度を示し，WT，Wρは任意の重みづけを表す。ρ （ ,；）ムごとの離型温度

を測定した
（

）
。また，離型温度はは，それぞれ固相・液相におけるTaitモデルに従う樹脂密度

各サイクルタイムにて40ショット後に測定を開始し，その後を示す 。目的関数の特徴として右辺第１項による温度分布

10ショット間の平均値を記録した。

⑵

のみではなく，右辺第２項により成形品内部の密度を評価
指標に組み込み計算することで成形品の収縮差をなくし，変形を最小限にするという目的がある。
また，本研究においては金型設計者が比較的短い時間と安15に，ける離型温度より得られた従来冷却金型とKool+金型におの比較グラフを示す。サイクルタイム6.2

秒におけるKool+金型のがサイクルタイム7.2秒の従来冷価な設備で事前解析作業を実施することを目的とするので，却金型に相当することから，成形品表面温度のみにおいて解析フロー②の非定常樹脂流動解析を定常熱伝導解析によりKool+冷却金型は従来冷却金型に対しサイクルタイムを約１秒
住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告 金型温度分布最適化計算手法によるコンフォーマル冷却金型Kool+の開発

Kool＋core

35.0

15.0

Conventional cooling core

金型のMovable side of the test mold

短縮可能であると言える。

に，赤外線サーモグラフィー

文o（日本アビオニクス株式会社製 F50B-ONL）によって測定した

l

ol

ol

サイクルタイム6.2秒時，40ショット後における成形品離型直後

oのコアのサーモグラフィー画像を示す。同一の冷媒（20℃ 水），o

送水ポンプを使用した場合に，Kool+のコアの方が高い冷却o性能であり，均一な温度分布を示していることが確認できる。

o

o l

o
ll

o

Kool+

ol
o

o
ol

l

o

o o
l

o
o

ol

の

（1）金型冷却回路の最適化計算手法, また，それに基づき設計された金型オプションKool+を紹介し，その改善事
例の紹介および効果比較実験を行った。
（2）Kool+を食品容器向け金型に適用した結果，ボトムキ
ャビティ，コアなど金型成品部の温度分布が一様化され ，かつ成形中の熱交換が促進された。これにより成形品底面のヒケ防止効果，サイクルタイムの短縮効果が得られた。
（3）より一層自由度が高く，なおかつ最適化された冷却回路を設計すべく継続的な解析手法の改善や自動設計手法の研究を予定している。
（4）本研究によって得られた解析技術による設計をより忠実に再現するには，３D-AM技術が必須となる。３D-AM
技術は，従来の機械加工のみでは成しえなかった３D形状部品を容易に製作できる長所を持つ反面，現時点の技
術では強度面に対しインゴット切出し材料に劣るなど造形手法に関する課題が残る。しかしながら当社技術研究
所内においても同技術に関し積極的な研究投資が行われており，さらなる顧客満足を追求すべく今後も密に協力し合い課題を進めていきたい。
住友重機械技報 No.203 2021

16

プラスチック機械特集 論文・報告

コンフォーマル冷却金型の開発

３次元コンフォーマル冷却金型の製造技術開発
Development of Fabrication Technology for ３D Conformal Cooling Mold
●張

昕＊

石

Xin ZHANG

田

浩

修＊

平

Hironobu ISHIDA

田徹＊

Toru HIRATA

川

崎

一

真＊＊

Kazuma KAWASAKI

金
３D metal additive manufacturing technology

報

金型温度分布最適化計算手法によるコンフォーマル冷却金型Kool
却

最適

の開発

計手法

ル

コン

o

コンフォ

ーマル冷却金型に

冷却

の

金

l

o

olo
る
の

最
る

ool

化

コンフォーマル冷却金型
る
に

金型の
の最適化

に
の

る

コンフォーマル冷却金型
適 の

に

o
ll

の
の適

適

o
l
l
l
olo

る

に

の適
る

o

の

フォーマル冷却金型
の

金型冷

o
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l

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l

l

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l
l

oo
o
o

る

強化冷却性能ゆえに複雑化された流路設計をハードとして具現化するうえで，特殊な製造手法が必要とされる。すなわち，「金型温度分布最適化計算手法によるコンフォーマル冷却

汎用ドリル穿孔のようなサブトラクティブ加工ではなく，３金型Kool＋の開発」（p.13〜16）において，ハイサイクル成形

次元積層造形のようなアディティブ加工が必要となる。近年，ならびに環境対応樹脂成形を対象とした冷却水路最適化金型

こうしたアディティブ加工は，樹脂や金属材料を対象としての設計手法および同金型の性能評価結果について述べた。本

適用範囲が拡大しており，複雑な航空機部品などへの実用化

稿では，加えて同金型の製造技術について詳述する。

例が見られる⑴が，金型製造にもこうしたコンフォーマル冷

冷却水路最適化金型（コンフォーマル冷却金型）
では，その
17

技

機械

却金型製作を通し，適用例が見られ始めている⑵。ただ，こ住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告コンフォーマル冷却金型の開発

S-N curve for SKD61

Fatigue limit : approx.600（MPa）

Number of cycles（Cycle）

S-N curve for ３D-AM maraging steel.
３D-AM specimen
as deposited
３D-AM specimen
with post-processing

Fatigue limit : approx.100
（MPa）

金
ン ル
の
よ
に
金型適
コ
Example of SN characteristic curve acquisition and investigation of ３D-AM applicability to die making (Core part)のアディティブ加工は単純なバルク材切削加工とは異なり粉験により新たにSN曲線を取得し，積層造形品の要求仕様へ

末塗布，焼成，冷却といった複雑なプロセスを含んでおり，の適否を判断することになる。

いわゆる造形ノウハウによってその機械特性などの出来栄え

ア部品を対象に成形中発生応力のFEM解析を行い，形成しが大きく左右される。特に，金型製造への適用を企図する場

た水管部に発生する最大応力150 MPaを特定した。従来用い合，疲労強度などでの要求仕様を満たすうえで，この造形レられている型鋼（SKD61）のSN曲線からは，限界疲労強度とシピの最適化が不可欠である。

して600 MPaが算出されるが，これは上記FEM解析から推定

当社では，社外の研究機関とも共同して，こうした金型製造への適用が可能な積層造形手法を開発したので紹介する。

金型

の

手法適

今回は，サイクル短縮要求が高く，コンフォーマル冷却金に，その一例を示す。コ

された最大応力レベルを上回っており，疲労耐性面で問題のないことが分かる。
一方，３次元積層造形鋼材の１次評価として造形装置のみを有し，製造請負を行っている社外の国内ファンドリに疲労
強度評価片の造形を発注し，その試験片（ダンベル形状）
ベー型の効果を訴求しやすい薄肉食品容器を対象として金型試作

スでの強度試験を行った。結果をを行った。型は雄型および雌型の２部分から構成されるが，限界疲労強度は100 MPaであるが，これは前記FEM解析から

高温可塑化樹脂材料からの抜熱要求が高いコア部品（雄型）
お推定された最大応力レベルを下回っており，疲労耐性面で問よびボトムキャビティ部品（雌型）
への冷却水路具備を試みた 。

題のあることが分かった。本結果を受け，造形パラメータの繰返し使用下での金型には，機械特性として一定の疲労寿

最適化による３次元積層造形材の疲労強度改善を目指すこと命が要求されるが，まずは前記観点からの造形材料への要求
仕様定義を行った。先に示した論文の冷却性能最適化設計からは，一般的な水路レイアウトより，さらに製品部壁面に近に併掲する。得られたとした。

最適化による度接した配置が得られるが，まず，そのレイアウトでの成形サ

造形パラメータの最適化による３次元積層造形材の疲労強

イクル中に発生する最大応力をFEM解析により求める。既度改善に向けては，社外研究機関とのパートナリングを志向

往の型材料に関しては，得られた最大応力をもとに既知のした。これは，造形プロセス最適化には多くのノウハウが関SN曲線から限界疲労強度を求め，要求仕様への適否を判断係しており，造形装置だけを導入したとしても，独自開発ですることができる。しかし積層造形材料に関しては，要素試

は時間がかかると判断したことによる。共同開発パートナー
住友重機械技報 No.203 202118

論文・報告コンフォーマル冷却金型の開発

Schematic process parameters
Laser power PL
Laser spot diameter ds
Scan speed Vs

Volume energy density:
PL
EV ＝
Vs・Ds・Δys
Theoretical build-up rate:
V ＝ Vs・Ds・Δys

Layer thickness
Ds
Build direction z
Hatch distanceΔys

金のよー
Schematic process and parameters for ３D metal additive
manufacturing techniqueーー ンのVarious defect modes appearing during process parameter tuning

ン ル
SN characteristic curves obtained for samples fabricated by ３D metal additive manufacturing

19

としては，金属３次元積層造形技術の先駆的研究開発機関でガス条件なども造形品質に影響するが，ここでは代表的な調あるドイツのフラウンホーファーレーザ加工研究所（Fraun -整パラメータであるレーザスキャン速度およびハッチ距離に

hofer-Institut für Lasertechnik ILT）を選定した。

関し，造形稠密度の観点から検討を行った。検討に際しては ，

当社側の要求仕様を示し，社外での造形結果を共有化するに示すような１cm3のサイコロ状サンプルを造形し，同なかで，積層材料の稠密度が不十分であることが判明した。

サンプルの観察対象各部での品質バラツキをチェックした。

ILTでの金型適用造形からの経験では，99.5 ％以上の稠密度に，プロセスパラメータチューニング中の種々の造形様が必要とされるが，２章で示した外注造形品については積層態を示す。①ではスキャン速度が速過ぎ（あるいは，レーザ

造形型で一般的に用いられるマレージング鋼を使用し，そのパワーが不足），材料粉の融合が十分に進んでおらず細孔が稠密度はこの水準を満たしていなかった。そこで，造形コス

残っている。一方，②ではレーザパワーが強過ぎ，材料溶融

トも念頭に置きながら，必要な疲労強度を得ることを目的と時発生ガス起因のポア点在が見られる。対策としては，スキして造形パラメータの最適化を行った。

に示すように，

ャン速度の増加やレーザパワーの減少が必要となる。また，積層造形を行っていくうえでは材料粉選定および評価の後，③ではレーザスキャン列間の融合不足で列間の細孔発生が見

積層厚み，レーザスポット径，レーザパワー，レーザスキャ

られており，ハッチ距離の縮小化が必要である。その他④おン速度，レーザスキャン列の重ね度（ハッチ距離）などを調整

よび⑤ではストライプ間，造形品外縁およびバルク部間でのする必要がある。これ以外に積層基板の予熱温度やシールド

過大な造形時ギャップがこのような孔生成を惹起しており，
住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告コンフォーマル冷却金型の

開発

の
に
る
度計 手法
Approach for the surface roughness measurement of inner surfaces of cooling channels with various cross-sections

の
に
る冷却
度計
Summary results of surface roughness measurement of cooling channel s inner surfaces with various cross-sections
Critical part area - evaluation
SHI Part

ILT various shapes

#

Sa
（μm）

Target dimensions（mm）

Dimensions（mm）（min/max）

S（μm）
a

（a）

62.042

φ６

φ 6.3547.419（b）60.987

φ６

φ 6.35（c）72.928

φ６

φ 6.46（d）69.262−

Target dimensions（mm）

Dimensions（mm）（min/max）

9.272/3.884

9.57/4.03

52.2658.314/4.33

8.67/4.47

55.3297.606/4.732

7.93/4.94

63.549φ６

φ 6.25

同ギャップの適正化が必要となる。

し，実際の型部品は内部水路を有する中空部品となる。そうこれら造形様態を観察しながら造形品稠密度を指標としてした中空部品を積層造形するに当たっては，積上げ時のオーパラメータ調整を行ったところ，最適なパラメータ組合わせバーハング部をどう処理するかなど，特有の造形問題に対応

によって99.85 ％の造形品稠密度を得た。これは，ILTでのする必要がある。疲労強度も含め，引張耐力面では造形品表

金型用途造形品に対して適用されている基準値99.5 ％をも上面の平滑度をどう担保するかが一つの課題となるが，中実部回るもので，造形品質としては十分と考えられる。

品であれば造形後に造形物表面の研磨加工を行うなど，２次

この最適化されたレシピを用いて，実際に疲労強度評価片（ダンベル形状）を造形しSN特性を取得した。

加工での対応が可能である。一方，コンフォーマル水路金型に，結果のような中空部品に関しては，そうした２次研磨加工の適用を示す。得られたSN曲線からは，２章で述べたのと同様のが難しく，できるだけ「as depo」で平滑な造形表面を実現す

マレージング鋼を用いた造形品において，限界疲労強度としることが望ましい。これを踏まえたうえで水管内部圧損などて200 MPaが算出されるが，これは２章に示した結果に比の設計観点に立ち，水路断面の適正化を試行した。実際には ，し，約２倍の改善に相当する。また，本結果はFEM解析か

造形表面粗さの悪化が最も懸念される水管天井部位のオーバ

ら推定されたコア部品での最大応力レベルを上回っており，

ーハング部を対象に，種々の水管断面を造形し表面粗さの比

同部品への積層造形品の適用に関し，疲労耐性面で問題のな較を行った。比較評価に際しては，いことが分かる。

に配置されている水管の造形天井部を暴露するように，水管

適に示すコア部品頂部

断面中心部通過断面でコア部品頂部を切断し，光学的に表面粗さ計測を行った。

に，結果を示す。楕円断面
（a）
〜
（c）

３章で得られた造形パラメータをベースに実際のコア型をから，円断面（d）に変化させながら頂部表面粗さを計測した試作した。ここまでの試作品はすべて中実部品であるのに対が，今回の造形レシピでは，断面形状によってさほど有意な
住友重機械技報 No.203 202120

論文・報告コンフォーマル冷却金型の開発

S-N curve for SKD61

Fatigue limit : approx.600（MPa）（Cycle）

Number of cycles

S-N curve for ３D-AM maraging steel.
３D-AM specimen
as deposited
３D-AM specimen
with post-processing

Fatigue limit : approx.100
（MPa）

金

コ
よ
の
Outlook of ３D-AM-fabricated core partand picture of part during fabrication

ン

ル

の

よ

に

金型適

Example of SN characteristic curve acquisition and investigation of ３D-AM applicability todie making (Bottom cavity)

差は顕在化しなかった。したがって，今回のコア部品造形に

幸いボトムキャビティ側は，コア側ほど複雑な冷却水管配

当っては，応力集中リスクの最も少ない円形断面を採用して備を要求されないことから，製造手法として同じ積層造形の造形することとした。

に，造形中の様子および造形品の一種である拡散接合技術の適応検討が可能である。拡散接合

外観を示す。この造形品を用いて性能試験を実施し（本報

技術は，あらかじめ加工が施されたバルク材薄板を多数枚重

p.15〜16），目標のサイクル時間短縮を確認した。疲労耐性

ね，炉内などで高温圧接する手法である⑶。母材としては，に関しては，現在フィールド試験を計画中であり，今後の検バルク材同様の機械特性を有しているので，造形複雑度では証待ちである。

３次元積層造形に及ばないものの，疲労強度面ではより高い

よ

の

開

コア型については，型疲労強度要件に対しILTとの共同開

特性実現が可能である。今回，ボトムキャビティ部品についてはこの拡散接合手法による造形を行い，冷却時間短縮性能評価に供した。

に，造形品外観を示す。

発を通じ，造形レシピ最適化を経て，成形時発生応力のFEM

現在，ボトムキャビティ側へのより複雑な水管配備などを解析から推定された要求仕様を満たす試作型を造形すること念頭に置いて，３次元積層造形の機械特性改善への試みを継ができた。成形サイクル短縮能の一層の強化を目指し，同様続しているが，３章で示した造形品のSN特性改善に向けての試みを雌型側のボトムキャビティ製作にも適用した。

は，疲労破壊起点となる荒れや空孔のさらなる潰し込みが有に，検討結果を示す。冷却能強化水管を具備したボトムキャ

効であると考えられる。それには造形表面の平滑化，造形物

ビティ部品を対象に成形中発生応力のFEM解析を行い，ホ内部の空孔潰し込みなどのアプローチがあり，前者についてットランナコーナー部に発生する最大応力233 MPaを特定しは水管内の流体研磨⑷，後者についてはHIP処理⑸などが考えた。この最大応力値は，コア側のそれに比し約1.5倍に相当られる。当社としては，今後なお一層の３次元積層造形技術

するが，これは射出応力を直接受けるボトムキャビティ部品の適応拡大を目指し，こうした後処理技術の取込みにも力をの使用形態に起因する。この値は，３章で述べた最適化され入れ，顧客のニーズに総合的に応えられる３次元積層造形金たレシピを用いて造形されたマレージング鋼疲労強度評価片型のナンバーワンメーカーを目指していく所存である。

から得ることができたSN曲線により算出した限界疲労強度
200 MPaを上回っており，最適化レシピによる造形をもってしても，疲労耐性面で問題の残ることが判った。
21（1）金属３次元積層造形技術の先駆的研究開発機関である
住友重機械技報 No.203 2021

論文・報告コンフォーマル冷却金型の開発のOutlook of ３D-AM-fabricated bottom cavity

ドイツのフラウンホーファーレーザ加工研究所との共同開発を通し，３次元コンフォーマル冷却金型造形に適用可能な造形レシピを開発することで金型の要求疲労強度を満たす造形を実現した。

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o
に

よ

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の

よ

金

o

（2）開発したレシピを用いて実際の金型部品（食品容器用
金型のコア型部品）を造形し，冷却性能の改善を確認した。疲労耐性実証に向けては，フィールド試験準備中である。
（3）拡散接合手法など，ほかの積層造形手法による金型部品製作適用の可能性についても検討し，各型部品の冷却能強化目標および疲労耐性要求仕様に適合する最適な製造手法の組合わせを可能とする製造プラットフォームも
構築した。
文
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・

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発

コ

住友重機械技報 No.203 2021

22

プラスチック機械特集

金型

による

高速自動金型交換による生産性向上
Higher Productivity Due to Automatic Quick Mold Change
●助

田

直

Naofumi SUKEDA史＊

金型
External view of automatic quick mold change system

まず，射出成形機に搭載された金型Aに樹脂を充填する。

に充填完了後，高速自動金型交換台車により金型Aと金型Bを

近年，プラスチック成形加工メーカーでは徹底的な製造原交換する。金型Aは射出成形機外の台車上で冷却する。金型価の削減が求められている。その方法として，サイクル時間

Aを冷却している間に金型Bに樹脂を充填する。金型Bへの充の短縮と段取り替え作業の省人化があげられる。しかしサイ

填完了後，高速自動金型交換台車により金型Bと金型Aを交クル時間短縮への取組みにおいて，一般的なプラスチック成換する。金型Bは射出成形機外の台車上で冷却する。金型B形では，成形品の要求精度を確保しながら固めるには，溶融を冷却している間に，冷却が完了した金型Aの成形品を取りした樹脂を金型に充填した後にある程度の冷却時間が必要で出し，次の成形の樹脂を充填する。この動作を繰り返すことあることから，ハイサイクル化の限界が近づいている。射出により，１台の射出成形機において通常成形の１サイクルの成形機内で樹脂が充填された金型Aを射出成形機の外に搬出

時間内に２つの金型で成形することができる。

し冷却する。その冷却中に金型Bを射出成形機に搬入し樹脂に，通常成形と２型同時成形の１サイクル当たりの成を充填する。充填後に金型Bを射出成形機の外に搬出し冷却形品の取り数を示す。通常成形では１サイクル当たりの成形する。金型Bと入替えに，冷却が完了した金型Aを射出成形

品は１個であるが，２型同時成形では通常成形の１サイクル機に搬入して成形品を取出し，次の樹脂を充填する。これをに当たる時間内に２個の成形品を生産することができる。

繰り返せば，１台の射出成形機で通常成形の１サイクルの時

ただし，これはサイクル時間の半分以上を冷却時間とする

間内に２つの金型で成形することができる。これを２型同時成形における効果である。２型同時成形は，一方の金型の射成形と呼ぶ。

出成形工程における冷却時間を利用して，他方の金型の充填

２型同時成形では，金型の高速自動交換により段取り替え
作業の人手も削減することができる。

場合はその効果が低減する。なお，冷却時間がサイクル時間

本報では，高速自動金型交換台車を利用した２型同時成形の半分以上の場合，生産性向上の効果は最大で２倍である。

による生産性の向上および段取り替え作業の省人化を紹介す

２型同時成形にはその動作に起因した制約がある。まず，る。

２型同時成形では，一方の金型の射出成形工程における冷却型

23

工程を行うことから，冷却時間がサイクル時間の半分以下のによる

時間中に金型を交換することから，可塑化装置が後退しノズ
ルタッチが外れる。この状態で次の成形の樹脂計量を行うのに，高速自動金型交換台車を利用した２型同時成形ので，樹脂がノズルから漏れないようにシャットオフノズルの動作を示す。高速自動金型交換台車は，射出成形機からの搬搭載が必要となる。また，冷却時間中に金型を交換すること

出と射出成形機への搬入を金型の温調配管を外さず温調したで成形機による型締力が効かなくなる。この冷却時間中の型

まま高速かつ自動で行う装置である。

締力が要求精度の確保に必要な成形においては，成形品の寸機械

住友重機械技報 No.203 2021

金型

による

自動金型交換台車
A

A
A
B

B
金型 A の冷却時間中に金型 B に交換

・金型 A に充填

B

A
金型 B の冷却時間中に金型 A に交換

B

繰返し

金型 A の冷却時間中に金型 B に交換

・金型 A は台車上で冷却・金型 B の成形品取出し・金型 B に充填

・金型 A の成形品取出し・金型 A に充填
・金型 B は台車上で冷却・金型 A は台車上で冷却・金型 B に充填

・
・➡

型
の
Process of molding operation with two molds

冷却

充填

冷却
↓
成形品 A

自動金型交換台車
A
A
B

型交換

取出し

外冷却

充填

B
金型 A での生産完了
金型 B に自動交換

・金型 A で生産中
・金型 B を台車上で段取り

型交換

外冷却

型交換

１サイクル当たり成形品２個
取出し

充填

充填

型交換

↓
成形品 A
型交換

型交換

外冷却

取出し

成形品 B
↑

型交換

外冷却

冷却

１サイクル当たり成形品１個
取出し

充填

型交換

充填

型交換

金型 B

外冷却

１サイクル

取出し

充填

型交換

金型 A

型交換

２型同時成形

充填

取出し

充填

１サイクル

取出し

金型 A

取出し

通常成形

外冷却

・金型 B で生産開始のProcess of the automatic setting

ルのComparison of molding cycles

生産停止時間通常段取り替え

金型Ａで生産

金型Ａ
取外し

金型Ａで生産

金型
自動
交換

金型Ｂ
取付け

金型Ｂ
温調配管

金型Ｂ
金型Ｂ
昇温 成形立上げ

金型Ｂで生産生産停止時間を短縮

自動段取り替え

金型Ｂ
温調配管

金型Ｂ
昇温

金型Ｂで生産自動の金型交換および生産開始による省人化のEffect of the automatic setting

法精度を保てなくなる。２型同時成形では，このような制約

動段取り替え作業では，金型Aで生産中に次の生産予定の金に注意しなければならない。

型Bを台車上で準備し，昇温しておくことが可能である。その化に，高速自動金型交換台車を利用した自動段取り替えの動作を示す。射出成形機で金型Aで生産中，次に生産予定の金型Bの段取り準備を台車上で行う。台車上で金型Bの温調配管を行い金型を昇温しておく。そして金型Aでの生産完了後，自動で金型Bに交換し，直ちに金型Bで生産を開始する。

して金型Aでの生産完了後，短時間に自動で金型交換が完了
し，金型Bで生産が開始できる。これにより段取り替え作業
における生産停止時間が大幅に短縮され，さらにその作業における人手を削減でき，省人化が可能となる。

に（1）高速自動金型交換台車を利用した２型同時成形による生産性の向上および段取り替え作業の省人化を紹介した。

に，通常段取り替え作業と高速自動金型交換台車を利（2）２型同時成形においては，その動作に起因した制約が用した自動段取り替え作業の工程を示す。通常段取り替え作

あることから適用可否の確認が必要であるが，一般的な業では，金型Aの生産完了後『金型A取外し→金型B取付け→

射出成形では達成できない生産性の向上効果が期待でき

金型B温調配管→金型B昇温→金型B成形立上げ』の工程後にるので，今後は対象成形品を見極め，顧客の要望に応え

金型Bで生産が開始される。この工程の間，生産は停止してるよう努める所存である。

おり人手も必要となる。高速自動金型交換台車を利用した自住友重機械技報 No.203 202124

プラスチック機械特集

容器専用全電動射出成形機 SEEV-A-HD CT-６spec.
All Electric Injection Molding Machine for Packaging SEEV-A-HD CT-６ spec.
●伊藤Yosuke ITO

陽介＊

External view of SEEV-A-HD CT-６ spec.

る。これらの課題に対応すべく，次に示すような型締装置へにの機能追加および構造の改善を行った。

当社は，2015年にベースマシンSEEV - A - HDシリーズ（2 200〜5 000 kN）
を開発し，主に自動車部品などの厚肉製品分野で好評を得ている。

ー

ン

の

とで熱が発生するが，成形サイクルが短くなるほど発熱量がその一方で，生活関連分野ではプラスチック容器の環境負増加し，その影響が大きくなることが想定される。仮に，あ荷低減への取組みが加速しており，省材料化やリサイクル材

る制限温度を超えたまま使用を続けた場合，想定した寿命にへの期待が強くなっている。

到達する前に早期の破損が起こり機能不全となる。このこと

このような動きを背景に，当社は容器成形向けハイサイクから，本機ではボールねじの発熱を抑制することを目的とし

ル装備を備えたCT-６spec.をSEEV-A-HDシリーズに新たにた冷却機構を追加し，さらに温度監視機能を付加することで追加した。本報ではCT-６spec.の特長について解説する。

ボールねじの保護を強化し信頼性を高めている。

のCT-６spec.では，容器成形で求められる射出充填性能を実現すべく，SEEV-A-HD機の射出速度および応答性を向上さ

また，温度監視機能によりボールねじ負荷の傾向を把握することで，突発停止防止などの予防保全を可能とした。
の（1）トグルサポート剛性の強化

せ，ハイサイクル成形に求められる低せん断性および高混練

当社の射出成形機における型締装置はトグル機構を使性に対応した専用スクリュアッセンブリを標準装備している 。

用しており，トグルサポートという鋳物部材により支持

さらに，６秒成形（成形の１サイクルを６秒以下にする）にされている。型開閉時または型締時の挙動の決定要因の対応可能とすべく，ボールねじなどの駆動コンポーネントに一つに，トグルサポートの剛性があげられるが，その剛は熱対策および保護機能を追加し信頼性を高めている。また ，性が高いほど挙動が安定すると考えられる。本機では，

ハイサイクル成形においても長期的な安定生産を実現するここのトグルサポートの形状を抜本的に見直し，最適化手とを目的として型締装置を刷新し，耐久性を向上させている 。

法のなかで最も自由度の高い位相最適化を用いることで，型の６秒成形を可能とするには，ボールねじなどの駆動コンポ

25

コン

ボールねじなどの駆動コンポーネントは，負荷を受けるこ

鋳物重量の増加を平均して１ %以下に抑えながらも，剛性を約30 ％向上させることに成功した。
（2）トグルブッシュの耐久性向上

ーネントに発熱への対策が必要となる。また，成形サイクル

トグル機構には各リンク部に滑り軸受としてブッシュが短くなることで装置への負荷は標準機と比較して大きくなを使用しているが，ブッシュの摩耗は型締精度に影響を機械

住友重機械技報 No.203 2021

及ぼす。特に薄肉容器の成形において，型締精度はバリや偏肉などの成形不良の原因と成り得る。このことから，
ハイサイクル成形においても型締精度を長期的に維持できるように，ブッシュの耐摩耗性を約２倍に向上させた 。
（3）ボールねじの直進性の向上
ボールねじへの負荷による発熱対策についてはすでに述べたとおりだが，偏心荷重やモーメントによる負荷が大きい場合にも想定寿命に達する前に早期の破損が発生する可能性がある。本機ではその対策として，ボールね
じナットと締結されるクロスヘッドをガイドする直動用の滑り軸受ブッシュについて，そのガイド幅を増加させることでボールねじの直進性を約40 ％改善し，偏心荷重
やモーメント負荷を抑制している。

ーMolding samples (Desert cups)の射出装置においては，薄肉容器成形に求められる射出充填性能に対応すべく機能改善を行った。また，６秒成形を可能にとすべく，型締装置と同様にボールねじなどの駆動コンポー
ネントに発熱対策を施し，保護機能を追加した。
度・

SEEV-A-HD CT-６spec.は，度・駆動コンポーネントの熱対策および保護機能を追加し，薄肉容器では，射出速度と加速度が成形品の品質に影響するので成形品固化前の完全充填性能が要求される。このこと

ハイサイクル成形においても安定生産を可能とし，信頼性を向上させた。

から，最大射出速度および加速度を従来から10 %以上向上さ

・型締装置を刷新し，耐久性を向上させた。

せた。

・射出速度および加速度を10%以上向上させた。
コン

ー

ン

の

・６秒成形を可能とした。

ボールねじの発熱対策については3.1で述べたとおりであ

これらに加え，当社のコア技術であるZero-molding（低射り，射出ボールねじに関しても同様に冷却機構の追加と監視

出圧・低型締力成形），金型の面圧分布を均等化するダブル機能による保護機能を追加している。

センタープレスプラテン構造により，高い生産性が要求されまた，射出装置のカバーは型締装置と比較してコンパクトに設計されており，ボールねじの熱がカバー内にこもりやする容器成形業界において，射出成形機のダウンサイジングによる省スペース化にも貢献することができた。

い。このことから，ボールねじの冷却機構によって逃がした
熱を，さらにカバー内からも効率良く逃がすことができるよ

o

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の

うに排熱機構を追加している。
コン

ー

ン

の

化

前述した射出充填性能の向上および６秒成形に対応すべく制御コンポーネントにも改良を加え，負荷異常を起こすことのない安定生産を可能とした。

容器専用機として開発したSEEV-A-HD CT-６spec.での成形事例を次に示す。
・成形事例

SE220EV-A-HD CT-６ spec. C1100 φ50

・成形品

デザートカップ８個取り
（

・樹脂

PP

）

・成形サイクル ６秒
従来のSEEV-A-HDでは対応できなかったハイサイクル成形を実現した。さらに，Zero-moldingを容器成形へ展開することで，計算上では2 188 kNの型締力が必要であるところを
2 000 kNでの成形を可能とした。この低型締力による成形に
よって金型へのダメージを軽減し，メンテナンス周期を延長することができ，高生産性の要求に応えることも可能となった。

住友重機械技報 No.203 2021

26

プラスチック機械特集

ン

ン

ー

インジェクションブロー成形機 SE130NP
Injection Blow Molding Machine SE130NP
●深

山

寿

秀＊

Toshihide MIYAMA

Exterior of SE130NP

モータ駆動からサーボモータ駆動にしたことで，従来の油圧に式射出成形機と比較して消費電力量を約40 ％低減させるこ

1967年に乳酸菌飲料の容器成形用インジェクションブロー

）。

また，作動油使用量についても，従来の油圧システムを使の間に３度のモデルチェンジを行ってきたが，いずれも駆動用したSG125NPでは250 Lであるのに対して，1/25の10 Lと方式は油圧式であった。

なり，大幅な低減を実現した。これにより作動油の冷却に必

インジェクション成形機は1997年に上市したSHシリーズ
から電動化が進み，IB成形機も電動化が求められるようにな

要なクーリングタワーの冷水使用量も75 %低減することができた。

ってきたことから2009年に開発に着手し，2014年に全電動化

さらに，油圧システムからの放熱量が約30 %低減し，クー

したSE130NPをリリースした。本報ではSE130NPの特長に

リングタワーの維持費用と成形機設置スペースの空調費のコついて解説する。

スト削減が期待できる。

のSE130NPは，当社IB成形機SG125NPの後継機である。当社独自のダイレクトドライブシステム，センタープレスプラーン
可動プラテンと，回転金型支持フレームをリニアガイドに搭載する案内構造（リニアガイド式プラテンサポート）を採用
してタイバーブッシュを廃止した（）
。

テンなどの構造およびZero-moldingを搭載したSE130DUZを

リニアガイドはタイバーブッシュと比べ，頻繁にグリース

ベースマシンとして全電動化したことにより，SG125NPとを給脂する必要がないことに加え高精度かつ長寿命であるこ

比較して消費電力量を約40％低減した。また，高品質な製品とから，保守点検作業の負荷を軽減することができる。また ，を安定して生産すべくプラテン構造や金型構造を見直してメグリースが飛散しにくいので金型周辺のクリーン性が保たれ ，ンテナンス性向上と長寿命化を図った。

成形した容器にグリースが付着するリスクを低減できるとい

の

27

とができた
（

（IB）
成形機NP260をリリースしてから50年以上が経過し，そうメリットがある。

IB射出成形機の独自機構である回転金型移動，割金型開閉 ，従来機の油圧システムでは，成形機フレームに内蔵した油可塑化ユニット移動のアクチュエータ駆動用システムにHST

圧ユニットからフレキシブル油圧ホースを経由し，可動プラ（Hydro Static Transmission）
を採用して電動化したことでテンと回転金型支持フレームの可動部に搭載したアクチュエ

従来の油圧システムを廃止した。加えて，回転金型をオイルータに油圧を供給しているが，万一の劣化や損傷で油圧ホー機械

住友重機械技報 No.203 2021

ン

ン

ー

省エネルギー効果（電気代）
消費電力40％削減
年間約100万円節約
35

油圧ポンプ用
モータ

モータ

21.34

8.36

油（コア座）温調機

4.11

5.73

油
（コア）
温調機

3.87

2.37

水温調機

0.44

0.48

ホットランナヒータ

1.66

1.16

シリンダヒータ

1.76

1.76

合計

33.18

19.86

ホットランナヒータ
シリンダヒータkW

サーボモータ

10
5
０
油圧IB機

電動NP
（kW）

油
（コア）
温調機

20
15

油圧NP
（kW）

油
（コア座）温調機
水温調機

30
25

モータ

電動IB機

削減消費電力

kW/hr

13.32

電力単価

¥/Kw

15

稼働時間

hr/日

16

稼働日数

日/年

年間削減費用￥300
959 040ル ー
Effect of energy saving

金型周辺のクリーン化
タイバーブッシュ廃止で
給脂不要

タイバー
メッキ仕様（錆防止）〈狙い〉
・金型周辺のクリーン化
・メンテナンスフリー
・型締高精度化・型締直進性向上
・昇脱圧拳動改善

可動部の荷重はリニアガイドにて支持

ンーPlaten support based on linear guideスが破断して金型周辺が油漏れで汚染されるリスクを考えて
油圧ホースは定期的に交換する必要があった。
SE130NPは，HSTをアクチュエータと同じ可動部に搭載したことにより，フレキシブル油圧ホースではなく鋼管で接金型
従来機と同様に豊富な経験と優れた工作技術によって製作される自社製金型は，偏肉の生じない独自構造，金型温度制
御，高い加工精度により高品質の成形品が得られる。

続することが可能となり，劣化や損傷で油漏れするリスクをまた，当社独自のパリソン設計とブロー成形技術によって，

限りなくゼロに低減することができた。これによってランニ

容器の薄肉化と強度の確保を両立することが可能となり，樹ングコストを抑えつつも，成形機内部をクリーンな環境に保脂材料の使用量削減に貢献している。

つことが可能になった。
住友重機械技報 No.203 2021

28

ン

500

ー

型締力フィールドバックの効果

型締力フィールドバック有型締力フィールドバック無理論値

通常の型締力FB使用時の型締力
金型温度

400

200

型締力をモニタ（MMC）

100
０
０

100

200 300 400
設定型締力
（kN）

500

射出工程中の型締力の変化を確認できる時間

金型内の樹脂に対して型締力が不足

充填開始
型締力センサタイバー

必要最低型締力を容易に探すことが
できる

昇圧完了
2 500

実型締力データ
入力・表示

型厚ギヤ

型厚移動指令

ロータリ
エンコーダ

型厚モータ
型厚位置

2 000

型締力（kN）
射出圧（kgf/cm 2）

MMC

調整ナット

500
400
型締力

1 500
1 000

300

射出圧

200

500

100

０

０

−500

5

10

15

スクリュ位置（mm）

300

型締力

金型温度

検出型締力
（kN）

型締力フィールドバックの効果

ン

−100
20

時間
（s）

コントローラ

型締力

射出圧

型開閉位置

型
フ ー
Clamping force feedback control

金型の化

低減するとともに，容器の偏肉発生を低減することが可能に

従来機では成形機タイバーや金型の温度変化によって型締

なった。
金型の

力が変動する特性があったが，SE130NPはタイバーに型締ン

力を測定するセンサを装着し，実際に発生した型締力を測定

IB成形機用の独自機構である回転金型のメンテナンス時間

してフィードバック制御を行うことで常に安定した型締力をを低減すべく金型構造を改良した。加熱温調用媒体の供給リ維持できるようになった。これによって必要以上の型締力をングを従来機の操作側と反操作側の２箇所配置から，操作側設定する必要がなくなり，過剰な型締力で金型に意図しないの１箇所に集約し，回転軸を２分割化することによってOリ

たわみ変形を与えて寿命を損なうリスクを低減することがでング交換作業時間を従来機と比較して1/5の１時間に低減しきる（

た。また，回転金型の回転軸と金型プレートの取付け構造を）。

また，センタープレスプラテン採用により，型締時のたわ
みを格段に減少させることができる。センタープレスプラテ
ンは，従来機に比べて金型中心部分の面圧を大きくする構造

改良して分解・組立て時の作業性向上を図り，おのおのの所
要時間を１時間短縮した。
これらの改良が成形機の稼働率と成形品の品質向上につなであり，これによって金型PL（Parting Line）
面の面圧分布ががるものと期待している。

均一化され，従来機に比べて20 ％低い型締力でも成形が可能のとなり，金型の長寿命化に効果がある
（

29

ン

）
。

従来機では油圧機器の経年劣化や油漏れによって，油圧ア

さらに，面圧分布が均一化されることにより，バリやショクチュエータの作動時間が遅くなり，サイクルタイムが変動

ートショット，ガス逃げ不良によるヒケ発生などの成形不良

して生産性が低下することがあった。これを改善するには油を低減することができる。

圧バルブや油圧シリンダなどを新品に交換する必要があるが ，金型構造では，固定金型と回転金型に位置決めブロックを複雑な油圧システム構成であることから，交換しても確実に採用し，キャビティとコアの位置決め精度を向上させた。こ

改善するという保証がなく，交換は見送られることが多かっ

れにより，金型の位置ズレを抑制して摺動部の磨耗を格段にた。
住友重機械技報 No.203 2021

ン

ン

ー

金型ＰＬ面の面圧の比較（実測）
従来機SG125NP

MPa

電動IB機SE130NP

50.00
45.00
大幅に改善
40.00

中央が弱い

35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
面圧分布係数中央部25 MPa

中央部10 MPa
金型中央部の面圧が油圧機の2.5倍に向上

金型の分布
Pressure distribution at mold parting surface

SE130NPは，サーボモータやHSTによる電動化によって ，経年変化による影響を低減することが可能となった。初号機
は納入から６年が経過した現在でも，変わらないサイクルタ
イムで稼働しており，高い生産性を安定して継続することができている。また，当社ではTomenai Serviceとして，消耗部品などの定期交換による保守を推奨しており，これを実施することで長時間の安定稼働が可能なマシンコンディションを提供することができる。

に
SE130NPは環境配慮，クリーン環境を主とした顧客価値を具現化することを目標に開発した。
昨今，飲料業界では廃プラスチック対応として資源循環（リサイクル）を推進する動きが活発になっており，IB成形も資源循環が可能な成形材料（環境対応樹脂）の適用が検討されている。今後とも顧客価値を高めるべく，環境対応樹脂に対する技術開発を進めていく所存である。
o ol

よ

o

の

住友重機械技報 No.203 202130

プラスチック機械特集

技術解説

全電動２材射出成形機 SE400HS-CI

全電動２材射出成形機 SE400HS-CI
All Electric Injection Molding Machine Double-Shot SE400HS-CI●石

井

Tsutomu ISHII

努＊SE400HS-CI外観
External view of SE400HS-CI

１

また，金型の複雑化や成形品の品質管理によるトレーサビ

はじめに

リティの向上に対応すべく従来機の約３倍のオプション配線 ，近年，プラスチック成形業界では各分野で生産工程の省力

配管スペースを準備した。これによりサイクルの短縮やコア化に加え，デザイン・装飾・シール性などの機能や質感の向

動作用配管，各種信号入出力，型内圧センサ，型内温度セン上を目的とした多材成形への需要が増加している。

サなどにも幅広く対応することができ，今まで以上に高度な当社では，これらのニーズに対応すべく2001年に業界初の全電動２材成形機SE200D-CIをリリースし，その後に機種展開を行い30〜280 tをラインナップしてきた｡
自動車業界などを中心に高付加価値部品・高機能成形品への取組みが加速し，成形品の大型化や金型の複雑化により大また，機械の大型化に伴う複数の配管オプションや信号などの装備により接続の作業性が課題となるが，これに対しては，段取り時の反転盤90 °停止機能の標準装備で対応した（図１）。

型の反転盤を搭載した多材成形への要求が高まっている。こ停止後にロックピンにより固定を行い，操作側および反操れらの新たなニーズに応え，ラインナップを拡充していく必

作側の安全ドアを開けることで安全に配管・配線作業を行う

要がある。これらを背景として，当社は新機種SE400HS-CI

ことが可能となった。

を開発した。
本報ではSE400HS-CIの特長について解説する。

２

４

型締装置

型締装置の構造は，当社中型機SEEV-A-HDの構造を踏襲

成形機仕様

した高耐久トグルリンクを採用した。また，当社２材成形機

型締力

4 000 kN
（400 tf）

としては初のプラテンサポートのリニアガイド化を実施し，タイバー間隔

横1 110 mm×縦640 mm

従来のスライドプレート構造に比べ摺動時の抵抗を軽減した 。

最大型厚

600 mm

フレームの剛性設計については大型化した金型を十分に支え最大型開閉ストローク 625 mm
最大射出速度３31

成形が可能となった。

350 mm/s

反転装置

られるように強化した。
本機は，反転盤の中央部に温調ブロックなどの部品を必要としないことから一体型の金型取付けに適した構造となっている。

従来の反転装置構造をベースにセンタープレス性能を向上

エジェクタ装置についてはその利点を生かし，長尺成形品

させ，より効率良く型締力を伝達することが可能となった。

の上下配置を意識したエジェクタロッド配置を準備し，盤面搭載金型サイズにおいては競合の同クラスの成形機を大きくについても上下の製品配置を考慮した形状とした（図２）。こ

上回るサイズとし，600 tクラスの金型の大部分を搭載可能なれにより，他社製600〜800 tクラスの長尺成形品への対応が仕様とした。

可能となった。

＊プラスチック機械事業部

住友重機械技報 No.203 2021

技術解説

全電動２材射出成形機 SE400HS-CI

２次成形
エジェクタ配置
配線接続

配線接続

１次成形
90 °停止時

図１

反転盤の動作
Operation of inversion board

図２

長尺成形品への対応
Application to long and narrow mold samples

大容量可塑化装置搭載

プラスチック用スクリュアッセンブリ
常時モニタリング可能

小容量可塑化装置搭載
LSR用スクリュアッセンブリ

図３

型締力センサ（４チャンネル）
Mold clamping force sensors

また，駆動部の構造としてはベルトドライブ構造とした。
輸送時のコストを抑えるべく，駆動部の配置を上側とすることで，機械幅をコンテナに収まる寸法に抑えることができた 。

５

型締力の監視について

図４

LSR専用スクリュアッセンブリ
Screw assembly for LSR molding

さらに上記の標準３モジュールに加え，射出高負荷仕様についてもオプション対応することが可能である。

７

LSR（Liquid Silicone Rubber）対応について

LSRは安全性，耐熱性，耐水性，耐候性，化学的安定性お反転動作を行う２材成形における重要な項目として，正転・よび電気絶縁性に優れており自動車業界をはじめIT業界，食

反転時の金型のバランスや充填時の各タイバーの型締力のバ品業界，医療業界などさまざまな分野で採用が加速している 。

ランスなどがあげられる。

単色機でLSR成形を行う場合，別工程で準備したワークを

本機はその見える化を目的とし，型締力センサ４チャンネ

インサートし，２材目としてLSR成形を行う。この際に問題

ルを標準装備とした（図３）。これにより金型のバランスの確となるのがインサート時のワークのズレや干渉による傷，寸認や，充填タイミングの見直しの要否を判断する目安にする

法変化による精度の悪化である。２材成形機ではこれらの問ことが可能となった。

題に対し，１次側で成形した製品を反転動作により２次側にまた，タイバーバランスの確認を自動で行うことが可能になるので，トラブルを早期に発見でき，適正なタイミングでの保守点検につながる。

６

射出装置

２色成形においては，１次側で本体の大部分を成形し，２次側ではシールの目的でエラストマーなどの樹脂を成形することが多い。このことから，１次側および２次側で大きくショットボリュームが異なる製品が多く，この問題の解決が求められている。
この要望に応えるべく射出装置のサイズとして３モジュー

移動して成形することで解決することができる。
当社はLSR２材成形において数多くの実績があり，本機においても同様に対応することが可能である
（図４）
。

８

おわりに

本報では，新たに開発したSE400HS-CIの特長について解説した。
今後も多材成形における生産性の向上を目的とした新たな用途が開拓されていくと考えられる。
顧客の多様な要望に応え，さらなる射出成形業界の発展につながることを願い，技術開発を進めていく所存である。

ルを自由に組合せることができる仕様とした。
〜φ56（理
スクリュ径においてはφ22（理論射出体積20 cm3）まで広範囲にラインナップしている。
論射出体積510 cm3）
また，射出装置の構造としては当社の特長であるダイレク
トドライブ構造を３モジュールすべてで採用し，高速域から
超低速域まで安定した充填制御が可能である。
住友重機械技報 No.203 2021

32

プラスチック機械特集

の最

に

る

の

PET市場の最新動向に対応するSP500Eの技術紹介
Technical Introduction of SP500E for Current Trend of PET Molding Market
●竹

内

滋＊

Shigeru TAKEUCHI

External view of SP500E

クルする工程を示す。

にリサイクル材料はバージン材料とは異なった製造過程とな

PETボトルプリフォーム（PF）用成形機であるSP500Eをることから，材料物性も異なっている。バージン材料の物性

継続販売しているが，顧客の最新の要求に応えるべく改良をは非常に限られた公差内で製造されるが，リサイクル材料は加え進化させている。本報では最新の市場状況とそれに対応メーカーやロットによるばらつきが非常に大きい。このことした技術を紹介する。

から，成形においては樹脂の溶融品質や溶融時間のばらつきが大きくなる傾向にある。その結果として，成形品の歩留ま
りや成形サイクル（生産性）の悪化につながってしまう。

近年，地球温暖化に加え海洋汚染の問題が世界的にクロー

SP500Eでは，樹脂材料のばらつきを受けにくく安定性のズアップされており，これを受けヨーロッパを筆頭に使い捨高いスクリュを搭載することでその解決を図っている。樹脂てプラスチック容器類に対する規制の強化が始まりつつある。

の供給性能および溶融脱気性能を最適化し高次元でバランス

この世界的な流れに対応すべく，プラスチック関連業界はさせることで，バージン材料とリサイクル材料の違いだけで環境負荷低減策として３R（Reuse，Reduce，Recycle）を強くなく，複数の材料の混合なども含め，幅広い物性の樹脂材料推し進めている。

を使用することが可能となっている（

一方，日本においてはベテラン作業者である団塊の世代のの退職およびその技術を引き継ぐ若い労働人口の減少に伴い，に技術伝承の難易度が上がっている。これはプラスチック成形

ベテラン成形作業者は，経験や知識に基づいた技能を持ち業界においても同様であり，生産現場の技術力は低下傾向と最適な成形条件を作り上げることが可能であるが，経験が浅の声を多く聞く。

い作業者に同様の完成度を求めることは当然難しい。最適条

こうした状況への対応が，ハイサイクル化などに代表され件にたどり着けない場合，顧客が成形機の性能に疑念を抱く

る従来からの顧客要求に加わってきており，成形機技術によことにつながることがあり，非常に煩わしい問題となる。

る改善が求められている。

のそこで当社は，ベテラン作業者の技能をアプリケーションに

近年，特に成形機への強い要望としてリサイクルPET樹脂への対応があげられる。
33

）
。

機械

に，PETボトル回収からリサイに落とし込み，誰でも簡単に最適なオペレーションが可能となる工夫を加えることでこれらの問題を解決している。代表例を報告する。
に，金型内の構造を示す。
住友重機械技報 No.203 2021

の最

資源回収
・自治体
・小売店

前処理
・粉砕洗浄
・異物除去

資源販売
・ベール化

自治体などによる分別収集

ボトル用樹脂・再重合・ペレット化専門業者による再商品化

に

る

の

ボトル化
ボトルメーカーにて成形加工ドリンクメーカーなどのCSRなどによる使用

ルのル
Recycling process of polyethylene terephthalate bottles

溶融樹脂の混練を促進するミキシング

低温で効率良く樹脂を溶融するサブフライト

樹脂に無理なせん断をかけないスクリュ形状

Overview of SP type screw for PET

樹脂加温側

樹脂冷却側

ホットランナ部

冷却成形機ノズル
バルブ

製品部

型開閉
計量動作
充填

冷却、型開閉工程とはパラレル処理保圧

１サイクル中の冷却計量開始からの経過時間積上げ

金型のStructure of mold for PF

ル分ンーGantt chart example of cycle analysis

PF金型には，樹脂を固化させる製品部および成形機からを目的として，成形品を変形させずにすむギリギリの温度で製品部につながる流路のホットランナ部があり，両者の境界

金型から取出し，取出機の内部で追加冷却させる仕組みとしにバルブがある。

ている。

成形開始時は，次の手順を踏むことが経験的に良いと言われている。

追加冷却は，従来は冷却しなかった工程でも冷却するようにしたことにより，さらなる冷却促進を図る機構を取出機メ

① 樹脂が抜けている可能性があるホットランナ部に溶融ーカーの株式会社スター精機と共同開発した。これにより，さらなるサイクル短縮が可能となった。本機構は特許出願し，樹脂を満たす。
② 金型を傷めぬよう，製品部への充填量を適切に決定する。

当社商品名「SUMI cool（スミクール）」として商品化している。

これらの作業は，成形条件を変更し手動動作にて慎重に行にう必要がある。作業の失念や手動条件が不適切であった場合は立上げが不能となるだけでなく，その後の修正作業が発生してしまう。

（1）SP500Eは，幅広い物性の材料を使用可能なPET専用
スクリュを搭載した。市場要求のリサイクル樹脂も問題

SP500Eでは，これらの複雑な作業工程を自動で実施するなく使用可能であり，高い評価を得ている。

モードを搭載することで，誰でもミスなく操作できるように（2）ベテラン作業者のノウハウをアプリケーション化しソしており，経験の浅い作業者が多くなっている顧客から大変

フトウェアに搭載することで操作性を向上させ，ミスや高い評価を得ている。

ル

無駄の低減を図っている。

に射出成形機は，サイクルを短縮することで成形品の生産性が向上する。また，それに伴い待機電力の無駄が減ることか（3）サイクル短縮を進めるべく，取出機などの付帯設備メーカーと協力して冷却を促進しハイサイクル化を進めるシステムを作り上げた。商品名をSUMI coolとして上市した。

ら，製品一つ当たりの使用エネルギーも減り，３Rに対しても良い影響を及ぼす。このことから，基本的には最速・最短時間で動作させることとなる。
に，サイクル分析例を示す。
SP500Eでは成形品の冷却時間を可能な限り短縮すること
住友重機械技報 No.203 2021

34

プラスチック機械特集

ー

ルコ

に

る

トータルコスト削減に寄与するSE30EV-A
SE30EV-A That Contributes to Total Cost Reduction
●森

谷

知

寛＊

Tomohiro MORIYA型
New injection molding machine SE30EV-A

ブッシュレスタイバーを採用している。旧機種で実施しにていたタイバー摺動から変更となり，金型の自重をタイ

近年，IoTの急速な発展により電子部品をはじめとした精バーで支えないので，重い金型を搭載しても高い平行精

密な成形品の小型化，複雑化が進み，精密成形に対する要求度を保ったままスムーズな型開閉が可能となった。これが一層高くなっている。このような背景のもと，2019年８月

により，金型の開閉時の直進性を確保することでピンのにスピーディな立上げ，精密安定成形，管理・環境負荷の低減を可能にした全電動小型射出成形機SEEV - AシリーズにSE30EV-Aの３機種が加わった（）
。本報ではSE30EV-Aの特長を解説する。

）

本機は，ノズルタッチによる固定プラテンの意図しない倒れを防止し，型締精度を維持する機構を搭載していのる。
一般的なノズルタッチ機構は，１軸のアクチュエータ

本機は，不良（Defects），無駄（Loss），面倒・失敗（Faults）

により固定プラテンを引っ張り，ノズルを金型へ押し付の３つの不安定要素を限りなくゼロに近づけることを目指す

ける。アクチュエータ１軸の場合には，対称性が失われ

Zero-moldingのコンセプトを発展させ，材料費・メンテナンることによって固定プラテンが金型側へ倒れる。このモス費用の削減，歩留まり・機械稼働率の向上を実現し，トーーメントを相殺する方法が高精度ノズルタッチ機構であタルコスト削減に大きく寄与する新型射出成形機である。

る。ノズルを中心として点対称な位置に配置した２軸の標準的な成形品に対応する機種に加え，型締精度を向上さ

アクチュエータでモーメントを相殺する。これにより，せてレンズ専用スクリュを装備したレンズ専用機，ハイサイ

保圧や充填時の固定プラテンの姿勢が均等に保たれ，金

クルオプションおよびコネクタ専用スクリュを装備したコネ型のガイドピンのかじりやキャビティのズレを抑制する 。

クタ専用機を同時にリリースしている。

その結果，金型寿命や成形品の歩留まりの向上に寄与す型のることができる。
（3）制振加減速制御 S-MOVE

近年の小型で精密な成形品には高い寸法精度が求められ，本機は，SEEV-Aシリーズで好評を得ている型締動作

小さいものでサブミクロンオーダーの精度が求められる成形の低振動化を実現した機能を搭載している。従来は振動品も存在している。本機では，このように精密な成形品を安を抑えるべく減速位置まで多段で徐々に速度を落とす必定して成形できるように次に示す装備を取り入れた。

要があった。しかしS-MOVEでは減速途中では加速度を（1）リニアガイドとブッシュレスタイバー

大きく，減速直前では小さくすることが可能となり，減

本機では，可動プラテンの案内機構にリニアガイドと35

干渉による損傷を防ぐことができる。
（2）高精度ノズルタッチ機構（

機械

速位置直前まで高速設定であっても型開閉時間を短縮し
住友重機械技報 No.203 2021

ー

固定プラテンが傾斜２軸でノズル軸対称の荷重分布

ルコに

サーマルフリープラテン

均等に変形するので平行度は保持される

上下方向対称に熱伝達し温度差は均等になる
SEEV-A

従来機

る

熱の流れの模式図

変形量を強調した模式図

従来の型締機構

度
ルHigh precision nozzle touch mechanism

不均等に変形して平行度が変化するフレームへの熱伝達により上下方向に温度差を生じる

ーマルフ ー
Thermal-free platen

ン

クタ専用機には新しく開発されたFTCⅢノズルをライン
ナップしている。FTCノズルはノズルの温度分布を適正

ル
FTCⅢ nozzle

化して鼻タレや糸引き，ノズル先端詰まりを低減することが可能な歩留まり向上に効果的なノズルである。FTC
Ⅲノズルは２つの熱電対とヒータでノズルの温度分布をコントロールすることで成形条件幅が広がり，成形条件

つつ振動を低減させることができる。

出しが容易となる。さらに，従来のFTCノズルより手軽（4）サーマルフリープラテンにワンタッチでヒータが着脱できるようヒータ形状を見に，サーマルフリープラテン構造を示す。

直している。これによりノズル交換の作業時間が従来比

SE30EV-Aでは，当社レンズ専用機で培ってきたサーマでおよそ1/4に短縮でき，熱電対やヒータを傷つけるリ

ルフリープラテンをSE30EV-A標準機およびSE30EV-A

スクも低減できる。その結果，メンテナンス作業時間とコネクタ専用機でも採用している 。サーマルフリープ⑴

ラテンは，金型からの熱影響によるプラテン間の平行度

部品交換のコスト削減に大きく寄与することができる。
（2）レンズ専用スクリュアッセンブリ変化（姿勢変化）を抑制し，成形中の可動型と固定型のズレンズ専用機には光学成形に最適なスクリュアッセン

レを抑制する技術である。このプラテン間の平行度を維ブリを用意している。スクリュ形状は光学仕様Aおよび持する技術により金型の損傷と摩滅を低減し，金型メン

Bの２種類を用意しており，使用する樹脂に応じて最適

テナンス費用を削減することができる。また，型ズレのなスクリュを提供することができる。光学仕様Aは低せ抑制効果による製品のバリや芯ズレも低減され，歩留まん断形状で，現在のスマートフォン向けカメラレンズでりの向上にも寄与できる。一般的な射出成形機では，プ主流となっているCOC材料の成形に効果を発揮し，光学

ラテン下部はフレームに固定されており金型の熱はフレ

仕様Bはサブフライトを有する高混練形状で，COP材料

ームを通して伝導する。この影響により，非対称な温度の成形に有効である。またノズルについても光学成形に分布がプラテンを不均等に変形させて，プラテン平行度

最適な形状を備えており，樹脂滞留による焼けや糸引きが維持できない。それに対して，サーマルフリープラテを低減させ歩留まりの向上に有効である。

ンは固定プラテンと可動プラテンの中央部で支持するこにとから，プラテンとフレームは熱的に切り離されている。
この場合は金型の熱が上下・左右均等に伝わっていき，

SE30EV-Aは，顧客価値としてトータルコスト削減を実現

プラテンの温度分布は対称となる。結果，プラテン変形

する機能を具現化し，レンズ・コネクタ成形で最適な機能をの対称性は保たれ平行度が維持できるようになる。本機

実装している。

は，熱変形と剛性を最適化すべくトポロジー最適化を利用して開発した。これにより優れた有効性を持つサーマ

今後とも，さらなる技術開発を進め，顧客価値の向上に努める所存である。

ルフリープラテンが生まれた。
文の射出装置には高速・高応答な射出装置を用意している。さ
らにレンズ専用機，コネクタ専用機では専用のスクリュアッ

の
報

度

計に

る

o
o

ol

の

センブリを搭載することができる。
（1）FTC（Fine Temperature Control）
Ⅲノズルに，FTCⅢノズルの外観を示す。SE30EV-Aコネ
住友重機械技報 No.203 2021

36

報

発

に

住友重機械技報第203 号をお届け致します。

本誌は，当社が常々ご指導いただいている方々へ，最近の新製品，新技術をご紹介申し上げ，
より一層のご理解とご協力をいただくよう編集したものです。
本誌の内容につきましては，さらに充実するよう努めたいと考えますが，なにとぞご意見キ

賜りたく，今後ともよろしくご支援下さるよう，お願い申し上げます。

リ

なお，貴組織名，ご担当部署などについては，変更がございましたら裏面の用紙にご記入
トのうえ，FA X でお知らせいただきたくお願い申し上げます。また，読後感や不備な点を簡単

リに裏面用紙にご記入願えれば幸いに存じます。

線

2021 年４月〒 141-6025 東京都品川区大崎 2丁目1番1号（ThinkPark Tower）
住友重機械工業株式会社
技術本部

技報編集事務局

（宛先）

（発信元）
貴組織名
担当部署
氏
名
TEL No.
FAX No.

住友重機械工業㈱技術本部 技報編集事務局 行
FAX 横須賀 046 − 869 − 2358

報

の

の

の

送
付
先
変

（旧送付先）（新送付先）

送付番号

送付番号

組織名称

組織名称

担当部署

担当部署

所 在 地

所 在 地

更

キ

〒

〒

リ

新

ト

規

新しい部署ができた場合ご記入下さい。

リ

組織名称
送

線

担当部署

付

所 在 地

先

〒

必要部数

本
号

1 ．本号で，一番関心を持たれた記事は。

の 読
後 感 に

2 ．本号を読まれたご感想をお知らせ下さい。
（○印でご記入下さい。
）
1

興味深かったつ い て

その理由をお聞かせ下さい。

2

特に興味なし部

主要営業品目
変減速機，インバータ● 機械式減速機：［同心軸］サイクロ減速機，サイクロギヤモータ
アルタックス，精密制御用サイクロ減速機，コンパワー遊星歯車
減速機，［平行軸］パラマックス減速機，ヘリカルバディボックス，
プレストギヤモータ，［直交軸］パラマックス減速機，ハイポニッ
ク減速機，アステロ直交ギヤヘッド，ベベルバディボックス，ライタックス減速機，HEDCON ウォーム減速機，小形ウォーム減速機 ● 変速機：［機械式変速機］バイエル無段変速機，バイエル ･
サイクロ可変減速機，［電気式変速機］インバータ，インバータ搭
載ギヤモータ，サーボドライブ，DC ドライブ
機
住友重機械

N

プラスチック加工機械● プラスチック加工機械：射出成形機，射出吹込成形機，ディスク
フィルム製
成形機，
セラミックス成形機 ● フィルム加工機：押出機，造装置，ラミネート装置 ● IC 封止プレス ● 成形システム ･ 金型：
射出成形用金型，PET システム，
インジェクションブロー成形システム，
インモールドラベリング成形システム

物流・パーキングシステム● 自動倉庫システム● FMS/FA システム
● 機械式駐車場●

無人搬送システム

金属加工機械
● 鍛圧機械：フォージングプレス，
油圧プレス，
フォージングロール，
クーラント処理装置 ● SPS（放電プ
超高圧発生装置 ● 工作機械，
ラズマ焼結機）
運搬荷役機械
連続式アンローダ，港湾荷役クレーン（コンテナクレーン，タイヤマ
ウント式ジブクレーン，タイヤマウント式 LLC）
，トランスファクレーン，
ジブクレーン，ゴライアスクレーン，天井クレーン，製鋼クレーン，
自動クレーン，コイル搬送台車，ヤード機器（スタッカ，リクレーマ，
スタッカ／リクレーマ），シップローダ，ベルトコンベアおよびコン
ベアシステム，リフティングマグネット装置，コークス炉移動機械
船舶海洋● 船舶：油槽船，
石油製品運搬船

工システム

化学機械，プラント● 一般プラント：紙・パルプ製造装置，
化学装置，原子力装置 ● 圧
力容器：リアクタ，
塔，槽，熱交換器 ● 撹拌混合システム：マック
スブレンド撹拌槽， スーパーブレンド（同心２軸型撹拌槽）， バイ
ボラック（横型２軸反応装置）

半導体・液晶関連機器● イオン注入装置● 成膜装置：（太陽電池，タッチパネル，
有機EL用）プラズマ薄膜形成システム ● 精密位置決め装置 XY ステージ● モーションコーポネント● ライン駆動用制御システム● マ
イクロマシン ● レーザアニール装置 ● ウエハ研削装置

建設機械，フォークリフト
油圧式ショベル，
杭打機，
道路舗装機械，クローラクレーン，
基礎機械，
フォークリフト環境施設● 環境 ･ エネルギー関連プラント：循環流動層（CFB）
ボイラ，ロー
タリーキルン式産業廃棄物処理施設 ● 大気関連プラント：電気集下水処理施
塵装置，灰処理装置 ● 水関連プラント：上水処理施設，設，
浸出水処理施設 ● 産業廃水処理装置

その他
航空用機器，
精密鍛造品，
防衛装備品（各種機関銃，機関砲およびシステム）

レーザ加工システム● レーザドリル装置●

レーザアニール装置●

YAG レーザと加

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機

タービン，ポンプ
蒸気タービン，
プロセスポンプ

加速器，医療機器，精密機器，極低温機器，超電導磁石● イオン加速器：サイクロトロン，
ライナック，シンクロトロン ● 電
子線照射装置 ● 医療機器：PET診断用サイクロトロン ･CYPRIS，
標識化合物合成装置，陽子線治療システム ● 冷凍機：パルス
チューブ冷凍機，4KGM 冷凍機，MRI 用冷凍機，クライオポンプ● 人工衛星搭載観測装置冷却システム● 超電導磁石：ヘリウム
フリー超電導マグネット※文章中のソフトウェア等の商標表示は，省略しております。

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事業所
本
社
関西支社
中部支社
九州支社
田無製造所
千葉製造所
横須賀製造所
名古屋製造所
岡山製造所
愛媛製造所
新居浜工場
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〒 141-6025〒 530-0005〒 461-0005〒 812-0025〒 188-8585〒 263-0001〒 237-8555〒 474-8501〒 713-8501

技術研究所 〒 237-8555 神奈川県横須賀市夏島町19番地
技術研究所 〒 792-8588 愛媛県新居浜市惣開町5番2号

東京都品川区大崎2丁目1番1号（ThinkPark Tower）
大阪市北区中之島 2丁目3番33号（大阪三井物産ビル）
名古屋市東区東桜1丁目10番24号（栄大野ビル）
福岡市博多区店屋町 8 番 30号（博多フコク生命ビル）
東京都西東京市谷戸町2丁目1番1号
千葉市稲毛区長沼原町731番 1号
神奈川県横須賀市夏島町19番地
愛知県大府市朝日町6丁目1番地
岡山県倉敷市玉島乙島 8230番地（新居浜）

本号に関するお問い合わせは，技術本部技報編集事務局
（電話番号
は下記）
宛お願い致します。

〒 792-8588 愛媛県新居浜市惣開町5番2号〒 799-1393 愛媛県西条市今在家1501番地

住友重機械工業株式会社のホームページ http://www.shi.co.jp/

報
委

員

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大西 良孝
平田
徹
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長部 洋介
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諏訪 義和
鈴木雄一郎

伊藤
晃
阿部 昌博
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坂根
剛
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蟹
伸章
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事 務 局 技術本部
編集協力 （株）千代田プランニング
委

報

員

非売品
2021 年４月10日印刷
発

発

行

４月20日発行

行

住友重機械工業株式会社〒 141-6025 東京都品川区大崎2丁目1番1号（ThinkPark Tower）
お問い合わせ電話 横須賀 046-869-2306

人

千々岩敏彦
・

©

Sumitomo
Heavy Industries
Technical Review

Apr.2021
No.203

203

住友重機械

技報

プラスチック機械特集
この印刷物は再生紙を使用しています

Printed in Japan

Special Issue for Plastics Machinery

ISSN 0387-1304