No.

巻頭言

161

2006

ニーズの先取りによる差別化の推進

プラスチック機械特集

谷口勝彦

プラスチック機械特集
論文・報告 高応答サーボ技術の射出成形機への適用

天野光昭

1

射出成形機の型締力フィードバック制御技術

伊藤

晃

5

DVD−Videoディスクハイサイクル成形技術の開発

吉田秀樹

9

延平，加藤隆典，赤松雅治

13

画像処理によるモールドデポジット定量評価方法

山下秀樹，早崎寛朗

17

高性能全電動射出成形機 SE−DUシリーズの開発

四元晃史

21

全電動中型射出成形機 SE−HD/HSシリーズの開発

小林彰久

25

ハイブリッド射出成形機 PET4000HYの開発

坂本一郎

29

コンパクト射出成形機 SVC50の開発

徳重信彦

33

熱天秤による都市ごみの熱分解速度の測定

小川彰一，末広文一

37

一般廃棄物の熱分解に関する実験的研究

小川彰一，末広文一

41

熱分解ガス中油分の捕集･再生特性

小川彰一，末広文一，木嶋敬昌， 飯尾良夫

45

制約充足手法を用いた造船日程の最適化

西村卓也，仲摩行弘，松田正康，牧野有紀

49

微細転写成形技術の開発

徳能竜一，張

論文・報告

新製品紹介
中型直交ギヤモータ ライタックス減速機

53

モーションコントローラ MC78Lite

54

Sumitomo Heavy Industries
No. 161 2006
Special Section of Plastics Machinery
Technical Review
On Publishing Special Section of Plastics Machinery

Katsuhiko TANIGUCHISpecial Section of Plastics Machinery
T/PAPERHigh Response Servo Technology in Injection Molding Machine
Mitsuaki AMANO

1

Akira ITO

5

Hideki YOSHIDA

9

Ryuichi TOKUNOU, Yan Ping ZHANG, Takanori KATO, Masaharu AKAMATSU

13

Clamp Force Feedback Control Technology for Injection Molding Machine
Development of High−speed DVD−Video Disc Molding Technology
Development of Micropattern Transferring Technology
Quantitative Evaluation Method of Molding Deposit through Image Data Processing
Hideki YAMASHITA, Hiroaki HAYASAKI

Development of High Performance Full-electric Injection Molding Machine

17

Koji YOTSUMOTO

21

Akihisa KOBAYASHI

25

Ichiro SAKAMOTO

29

Nobuhiko TOKUSHIGE

33

Development of Medium-size Full-electric Injection Molding Machine
Development of Hybrid Injection Molding Machine
Development of Compact Injection Molding Machine

T/PAPER
Thermogravimetric Measurements for Thermal Decomposition Rate of Municipal Solid Waste
Shoichi OGAWA, Fumikazu SUEHIRO

37

Shoichi OGAWA, Fumikazu SUEHIRO

41

Experimental Study on Pyrolysis of Municipal Solid Waste
Characteristics of Collection and Dislodgment of Adhesive Gaseous Hydrocarbons by Ceramic Filter
Shoichi OGAWA, Fumikazu SUEHIRO, Takamasa KISHIMA, Yoshio IIO

Shipbuilding Scheduling with Weighted Constraint Satisfaction Problem Approach
Takuya NISHIMURA, Yukihiro NAKAMA, Masayasu MATSUDA, Yuki MAKINO

45
49

NEW PRODUCTMedium Size Right Angle Shaft Gearmotor RHYTAX

53

Motion Controller MC78Lite

54

プラスチック機械特集の発行にあたって

ニーズの先取りによる差別化の推進
常務執行役員プラスチック機械事業部長

谷

口

勝

彦

自動車の軽量化，携帯電話など電子機器の小型化，光学ディスクの情報高密度化など，プラスチック製品は，樹脂，金型，成形法の開発や高度化によって，その応用分野を広げている。また，精密性，小型薄肉化，高転写性など，その要求も高度化しており，それに対応するために，様々な開発が行われている。
日本国内，および海外の日系のお客さんに関しては，電動の精密安定性，省エネ性などは当たり前となっており，それらの性能をさらに高める競争となっている。一方，
欧米での電動化はまだ本格的段階に至っておらず，これからが欧米メーカーとの電動競争に入っていくと思われる。この分野では，当社独自のダイレクトドライブ機構による高応答，高精度制御が市場評価を受けたが，さらにその性能の極限を要望されている。また，竪型， 2 材機といった応用分野や，大型機への展開も期待されており，これらに呼応した開発を進めてきている。
成形品の高精度化のために高精度型締装置設計技術が要求され，小型薄肉化への要
求から，高速高応答射出機構と電動機制御技術が必要となる。また，操作性，品質情
報表示などのヒューマンインターフェースマシンを含む制御装置も重要となる。成形品の品質を安定させ，金型，スクリューのメンテナンス周期を延ばすには，樹脂の可塑化プロセス，流動プロセスの安定化が必要であるし，各種外乱による不良品発生を考慮すると，精度の高い良否判別が期待される。電動化の流れが当たり前となった現状においては，これらの性能が今後の差別化のポイントとなってきている。
射出成形機だけとは限らないが，世の中のビジネススピードが上がることで，生産設備機械の短納期要求が強くなっている。単に生産効率やスピードを上げるだけでな
く，開発段階から，標準化，共通化などが，より強く考慮されねばならない。
市場が国内はおろか，南北アジア，欧米と世界全体に及んでいるし，さらには，
BRICsに代表される新規伸張市場も視野に入ってくる。その地域や国に規定されている規格（例えば，欧州のＣＥマーキング，米国のＵＬ規格に相当するもの）への対応も重要となる。
以上述べたように，対象製品，市場，地域などの広がりとともに，プラスチック機
械の技術開発競争はさらに強くなるし，これら市場ニーズを先取りした開発を行うことで，当社商品の差別化を一層推し進めたい。

プラスチック機械特集

論文･報告

高応答サーボ技術の射出成形機への適用

高応答サーボ技術の射出成形機への適用
High Response Servo Technology in Injection Molding Machine
●天

野

光

昭＊

Mitsuaki AMANO

一般的な電動機

SE−S

SE−D

BD

第 1 世代DD

第 2 世代DD

フルクローズド制御
機械効率の向上
ベルト粉塵なし
ベルト騒音なし

セミクローズド制御
伝達部の機械ロス
ベルト粉塵
ベルト騒音

サーボモータサーボモータ

応答性向上（油圧機と同等レベル）
慣性の低減（軽量化）
フルクローズド制御
機械効率の向上
ベルト粉塵なし
ベルト騒音なし

ベルト／
プーリ

サーボモータ
ボールねじ
移動軸

移動軸
ボールねじ
移動軸
ボールねじ

図１

ボールナットインライン＆
オフセット配置

ボールナットインライン配置

低慣性モータ

DD機構
DD mechanism

IT，ディジタル家電を代表とする製品は近年小型，軽量および薄型の傾向が強く，それらを構成する際必要不可欠なこととして射出成形品にも小型，軽量，薄肉，複
雑および複合化の要求が高まっている。
射出成形機本体に対する要求もそれらに対応することが迫られており，当社は制御性が高く，安定性および再現性が優れている電動射出成形機を開発し，市場投入によりこたえてきた。しかし，近年の更なる超精密および超安定性の要求に対しては十分とは言えず，モーション
コントロールを重視した高応答サーボ技術により，要求にこたえての開発を行っている。
高応答サーボ技術を射出成形機へ附加した例として，
射出装置に適用した場合の実射出成形での効果事例を示し，有効性を説明する。

Recently, the downsizing, weight saving and thinningof products represented by IT equipment and digital
home appliances are advancing, and demand is also
intensifying for smaller, lighter, thinner and more complex injection-molded articles, which are essential for
assembling those products. Injection molding machines
themselves are also required to address these trends.
Our company has responded to such demand by developing and marketing electrically powered injection molding machines that achieve high controllability and excel
in terms of stability and reproducibility. However, eventhose electrically powered injection molding machines
have not fully met the recent demand for super precision and stability. For that reason, we are working on
development that meets the demand by applying highresponse servo technology, which attaches considerable importance to motion control. This report explains
the effectiveness of adding the high response servo
technology to an injection molding machine, taking an
example of actual injection molding where the technology is applied to an injection system.

キーワード：射出成形機，高応答サーボ技術，ダイレクトドライブ

１

まえがき

最近のディジタル家電に代表されるI T 関連の部品には，てきている。世界同時立上げが当たり前になってきた今日，
この業界での敏速な技術要求が加速的に高まってきている 。

小型，精密，複合化，複雑化および薄肉化の要求が加速して射出成形機本体への要求としては，難易度の高い成形品がいる。当然，射出成形品にも同様の要求が高くなってきてい成形できると同時に，歩留まりの向上も必要となる。従来でる。これらの要求は射出成形加工業界の最近のトレンドであは不良率を％レベル管理であったものが，最近ではPPMレ

り，金型メーカーでは高精度な金型開発が，樹脂メーカーでベル管理になっていることに表れている。これを成形機の装は高流動，耐熱グレードの開発が活況になっている。

置要求に置き換えると，超精密性の実現および超安定性の確

また，生産形態も多品種少量と少品種多量の混在による在庫レス化が高まっている。一方，従来これらの製品は国内で1生産してきたが，中国に代表される海外での生産にシフトし＊プラスチック機械事業部

保である。従来の外乱に強いという意味でのロバスト性を段違いに飛躍させる必要がある。
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告表１

実績値および成形品厚さのロギングデータ
Actual results, sample thickness logging data

高応答サーボ技術の射出成形機への適用

従来機
800

従来機

最大値

17.73

11.20

274.90

0.189

最小値

17.59

10.60

252.40

0.177

平均値

17.65

10.90

263.95

0.183

範囲

0.14

0.60

22.50

0.012

最大値

14.69

12.09

234.00

0.189

高応答

最小値

14.66

11.96

223.900.184

サーボ搭載機

平均値

14.67

12.00

227.38

0.186

範囲

0.03

0.13

10.10

0.005

600
速度（mm/s）

VP切換え位置 クッション位置 充填ピーク圧 成形品厚みムラ
（mm）
（mm）
（MPa）
（mm）

400
200
0
−200

0

0.05

0.1

0.15

0.2

−400
−600
時間（s）
10ショット速度波形重ね書き

２

射出成形機の進化

射出成形機業界のイノベーションとして，駆動源として油圧力（MPa）

300
250
200
150
100

圧駆動から電動駆動への切換えがあった。制御性の高い電動

50駆動では，油圧では実現できなかった優れた安定性および再

0
0

0.05

0.1

0.15

現性が可能であり，トランスプラントに対しての海外進出に

時間（s）は大きく貢献した。同一の成形機，金型，樹脂および周辺機

10ショット圧力波形重ね書き

0.2器を使用すれば，同一の成形品品質が得られることになる。
当社でも，電動射出成形機においてSE−SおよびSE−Dと新高応答サーボ搭載機
800

機種を市場投入してきた。SE−Sでは，第 1 世代Direct Driveを目指した第 2 世代DDと言われる機構を採用し，進化してきている（図１）。
通常，電動モータを使った射出成形機はベルトを介してそ

600
速度（mm/s）（DD）と言われる機構を採用し，SE−Dでは，さらに低慣性

400
200
0
−200

0

0.05

0.15

0.1

0.2

−400

の動力を制御軸に伝えている。DDは当社の独自の技術で開

−600
時間（s）

発された射出成形機用のサーボモータであり，ベルトを使わ

10ショット速度波形重ね書きずに直接制御軸に動力を伝える機構となっている。ベルトド
300

し，サーボモータの位置と制御軸の位置が異なるという問題があった。DDは，ベルト駆動の持つ伸びやたわみなどの欠点を解消することができる。また，機械効率を向上させ，ベルトの粉塵や騒音をなくすこともできる

圧力（MPa）

ライブでは成形中に発生する負荷によりベルトの伸びが発生

指令値

250
200
150

実測値

100
50

。

0

３

0

高応答サーボ技術

0.05

0.1

0.15

0.2

時間（s）
10ショット圧力波形重ね書き

昨今の市場要求である上述の超安定性の確保および超精密性の実現には，射出成形プロセスの安定化が必要となる。応
答性，精密性，パフォーマンスおよびアルゴリズムの四つの

図２

射出速度および射出圧のプロファイル評価
Estimation of injection velocity, injection pressure profile

要素がバランスしていることが重要となる。応答性および精密性を向上させる機構の開発も当然であるが，それらの機構を駆動するのに必要なアルゴリズムおよびパフォーマンスの持させる必要があり，射出圧のプロファイルが重要となる。

開発の重要である。そこで今回，サーボモータ制御性向上を効果事例として，まず，局部薄肉部（ t：0.18 mm）を有含めた高応答サーボ技術に着目し，開発を行った。次章では，するカードでの成形効果について説明する。使用成形機は，

本高応答サーボ技術を射出装置に搭載したときの実成形におSE100D−HP（最大射出速度800 mm/s仕様），樹脂はポリカ

ける効果について述べる。

ーボネート（耐熱グレード），射出速度設定は600 mm/sとし

４

高応答サーボ技術搭載での成形効果事例た。成形安定性の評価としての50ショットでの射出成形機の実績値および成形品薄肉部の厚さのロギングデータを，表１

超精密性および超安定性の射出成形を実現させるには，射に示す。高応答サーボ搭載機を見ると，ばらつきの範囲が出装置の超精密性および超安定性は言うまでもなく必須条件

VP切換え位置では0.14 mmが0.03 mmに，クッション位置でである。具体的には，薄肉，複雑なキャビティ内溶融樹脂をは0.60 mmが0.13 mmに，充填ピーク圧では22.50 MPaが充填させようとした場合，固化時間は極めて短くなる。完全10.10 MPaにとそれぞれ減少している。その結果，最終的な充填させるには高加速度（立上りおよび立下り）は必要であ

成形品の評価である薄肉部の厚さのばらつき範囲も12μmかるとともに，短時間であってもより最適な型内圧を発生，維ら5μmまで減少している。従来機に対し，高応答サーボ搭
住友重機械技報 No.161 20062

論文･報告高応答サーボ技術の射出成形機への適用

未充填

ランナと成形品配置

表２

完全充填とショートショット

実績値のロギングデータ
Actual results of logging data

図３

成形品配置とショートショットの状況
Sample of products placement and short shots

次に，安定性向上への効果事例を示す。図３に示すような，箱形小容量成形品（製品重量0.0435 g/個）の 4 個取りでの従来機

結果を示す。使用成形機はSE30D（コネクタ専用機，最大射充填時間 クッション 保圧完位置
（mm）
（s）
（mm）

VP位置
（mm）

充填前位置 充填ピーク圧（mm） （MPa）

出速度500 mm/s仕様），樹脂は液晶ポリマ，射出速度設定

最大

0.09

1.8

2.77

2.9

6.71

31.2

は150 mm/sとした。まず，完全充填での射出成形機の実績

最小

0.08

1.74

2.73

2.86

6.7

25.9

ロギング値の評価を，表２に示す。高応答サーボ搭載機では，

平均

0.08031.77032.76052.88326.704928.989

VP切換え位置，クッション位置，充填ピーク圧のばらつき

範囲

0.01

0.06

0.04

0.04

0.01

5.3

標準偏差

0.00170.01400.00860.01080.00500.6639変動係数2.1351

0.79260.31050.37500.07492.2902

範囲および標準偏差の減少に起因していることが分かる。ただし，完全充填の評価ではバリが発生しない範囲で可能な限り充填量を増加させられれば，上述の実績ロギング値は安定

高応答サーボ搭載機し易い。従来からあるこれだけでは，上述の局部薄肉部有す

充填時間 クッション 保圧完位置
（mm）
（s）
（mm）

VP位置
（mm）

充填前位置 充填ピーク圧（mm） （MPa）

るカードの効果事例同様に，射出成形プロセスの安定を評価

最大

0.09

1.74

2.8

2.74

6.7

40

したとは言えない。そこで，次にショートショットの安定性

最小

0.09

1.73

2.75

2.73

6.7

37.1

を評価した。本成形品は箱形形状でかつ側面部の肉厚が厚い

平均

0.09

1.73362.77812.7336

6.7

38.766

ことから，最終末端部が天面の薄肉部の中央になる（図３）。

範囲

0

0.01

0.05

0.01

0

2.9

標準偏差

0

0.00480.00930.004800.4571

変動係数

00.27830.33430.17650

1.1791

ここで，4 キャビティ中に 1 キャビティのみにショートシ
ョットが発生するような条件を基準条件として，30ショット
でのショートショットが発生するキャビティ数の推移をまとめたものが図４である。さらにここでは，液晶ポリマでもグ

載機での安定した結果が得られた。

トが発生するキャビティ数の標準偏差を比較すると，耐熱グ定を評価する上では不十分であり，上述成形での充填中の射レードでは1.251が0.183に，低ソリグレード（高剛性）では

出速度および射出圧のプロファイルでも評価を行った。図２

1.398が0.577に，低ソリグレード（低異方性）では1.484がには，充填中のスクリュー速度および射出圧のプロファイル

0.556にといずれのグレードでも高応答サーボ搭載機では減を10ショット重ね書いた波形を示している。従来機では，充少しており，高い安定性を保有していることが分かる。また，

填ピーク圧が発生する時点から射出圧および速度のばらつき

グレードが異なったとしても各グレードにおいて安定性が向が大きくなっている。一方，高応答サーボ搭載機においては，上する結果より，この高応答サーボ搭載機でのロバスト性の射出圧および速度のばらつきが小さくなっている。これは，高さもうかがえる。

高応答サーボ搭載により，射出装置としてのサーボ剛性が向上し，充填ピーク圧が発生するという過渡応答時にも優れた

3

レードの異なる 3 種類で実験をしている。ショートショッ

しかし，従来からあるこの評価では射出成形プロセスの安

５

今後の展開

繰返し再現性を有していることを表している。加えて，ピー

成形効果事例でも分かるように，高応答サーボ技術が安定

ク圧発生後の圧力設定への整定時間も短縮されており，追従性および精密性に起因していることが明白になった。また，性が向上しているのも分かる。このことは，従来機では，最局部薄肉部を有するカードの成形結果をみても分かるよう

適な射出圧のプロファイル設定したとしても追従しきれないに，従来機ではショートショットが発生せずに完全充填に必のに対し，高応答サーボ搭載機ではより設定に追従すること

要な最低限の充填ピーク圧が発生するような条件で連続成形であり，薄肉部および厚肉部が混在しているような成形品品を行うと，充填ピーク圧の変動により必要最低限の充填ピー

質に射出圧のプロファイルが重要な成形においても対応でき

ク圧を下回ることも考慮しなければならず，過充填気味の成ることを意味している。以上の結果は，成形品の難易度が向形条件を取らざるをえない。結果的に，充填ピーク圧の平均上したときの事例であり，射出圧，速度の安定性および設定値は高くなってしまう。一方，高応答サーボ搭載機では，充追従性が向上したことの例である。

填ピーク圧の変動が減少ことから，連続成形中に常に最低限
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告高応答サーボ技術の射出成形機への適用

耐熱グレード
良品範囲
標準偏差

従来機

高応答サーボ搭載機

1.251

0.183

従来機

高応答サーボ搭載機

4

個数

3

高応答サーボ搭載機

2
従来機
1
0
1

3

5

7

9

11 13 15 17
ショット数

19

21

23 25 27 29

低ソリ（高剛性）グレード

標準偏差

従来機

高応答サーボ搭載機

1.398

0.577

従来機

良品範囲

高応答サーボ搭載機

4

個数

3
2
1
0
1

3

5

7

9

11 13 15 17
ショット数

19

21

23 25 27 29
外部環境の変化により平均値が移動すると，従来機では良品範囲を外れてしまう。

低ソリ（低異方性）グレード

標準偏差

従来機

高応答サーボ搭載機

1.484

0.556

従来機

ヒストグラムでの解釈
Interpretation of histogram

図５

高応答サーボ搭載機

4

個数

3

むすび

６

2
1

高応答サーボ技術を射出装置に搭載した場合の効果と

0
1

3

5

7

9

11 13 15 17
ショット数

19

21

23 25 27 29

して，次の 2 点を検証した。
a.

成形プロセスの高難易度への対応として，射出圧および射出速度のプロファイルの安定化および設定追従
図４

ショートショットの安定性評価
Estimation of short shots stability

性が向上。
b.

段違いの不良率の改善への対応として，超安定性の確保。
の充填ピーク圧が発生する成形条件での連続成形が可能にな

本技術は他装置に搭載した場合でも効果は大きく，次り，充填ピーク圧を下げられることになる。充填ピーク圧をの 3 点が見込まれる。

下げられるということは，金型へのダメージを減少させるこa.

とはもとより，従来よりも可塑化装置を 1 ランク下げられ計量装置では，計量回転速度の制御向上により計量

時間および可塑化の安定化。

る可能性も秘めている。また，成形立上げなどでの成形条件

b.

型締装置では，安定したハイサイクル化。

出しにおいても，高応答サーボ搭載機では設定を変えればそc.

エジェクタ装置では，最適な離型パターンの設定。

のまま成形品の変化に表れ，最適な成形条件出しが短時間で可能になる。
小容量成形結果では安定性の評価を行ったが，この効果は小容量に限ったことではない。安定性が向上したということは従来からあった良品範囲（下限値〜上限値）内でのばらつ
きの分布を考えると，従来機では良品範囲内に分布している

最後に，今後も更なる成形品品質の要求は厳しくなるものと考えている。それらに対応，実現させるには，より高次元での高応答サーボ技術が必要であると考えられ，今後も本技術を高めていく所存である。
なお，本高応答サーボ技術は，SE−Dの後継機であるSE−
DUシリーズに搭載している。

が，高応答サーボ搭載機ではばらつき範囲が減少しピークが高くなる。このことは射出成形における外部環境（気温，樹脂ロットおよび金型温度など）の変化などの場合を考えると，
仮に平均値が多少の変化したとき従来機では良品範囲を外れてしまうが，高応答サーボ搭載機では良品範囲を外れること（参考文献）
天野光昭, 平野智裕. 電動超高速射出成形機. 産業機械, no.654,
p.17, Mar., 2005.
大西祐史. 第２世代全電動射出成形機. 産業機械, no. 619, p.18,
Apr., 2002.

がなく，ロバスト性が高いことになる（図５）。
住友重機械技報 No.161 20064

プラスチック機械特集

論文･報告

射出成形機の型締力フィードバック制御技術

射出成形機の型締力フィードバック制御技術
Clamp Force Feedback Control Technology for Injection Molding Machine
●伊

藤

晃＊

Akira I TO

型締力センサヒューマンインターフェースコントローラ

タイバー

入力・表示
型厚ギア

型厚モータ
型厚移動指令制御装置

図１

型締力フィードバック制御
Clamp force feedback control

射出成形機の高精度化，安定成形への要求にこたえる
べく，型締力検出装置および型締力フィードバック制御を開発し，SE−DUおよびSE−HD/HSシリーズに標準装備した。
型締力フィードバック制御の機能として，二つの制御方式を開発した。その制御方式とは，型締力調整時の型締力フィードバック制御および自動運転中の型締力フィードバック制御である。これらにより，従来では正確な
型締力の調整が困難な金型において，型締力設定と検出値が一致するように処理を行う自動調整を可能とした。
また，金型の温度上昇に伴い熱膨張した金型で型締をしても型締力が増加せず，自動運転を続行させることを可能とした。
本報では，これら型締力検出装置および型締力フィードバック制御に関して報告する。

To meet the demand for higher accuracy and greater
stability of injection molding machines, we developed aclamp force detecting system and a clamp force feedback control system, and equipped the SE-DU and SEHD/HS series with the new systems as standard. We
have developed the following two control methods asa function to control the clamp force feedback.
Clamp force feedback control for use in clamp
force adjustment
Clamp force feedback control for use in automated operation
Formerly, it was difficult to accurately adjust the clamp
force for molds. The use of the new systems allows theclamp force to be automatically adjusted so that the set
value of the clamp force matches the actually detectedvalue. In addition, the new systems enable even a moldthermally expanded due to a temperature rise to beclamped without an increase in the clamp force, thus
allowing automatic operation to be continued. This
report describes the clamp force detection system andthe clamp force feedback control system.

キーワード：射出成形機，型締力，フィードバック制御

１

まえがき

プラスチック成形業界は，国内はもとより，台頭する中国

5専用機開発などで，ユーザの要求に対応している。そしてこれらを実現するべく，射出成形機のコストダウンと平行して高性能化および高機能化が進んできている。

をはじめととする諸外国に対抗するべく，生き残りをかけたこうした射出成形機の高性能化および高機能化を実現に向生産性改善や差別化がはかられている。ユーザはコスト削減

けて，当社では1998年にSE−Sシリーズ，2001年にSE−Dシリをはかるべく人件費の安い国での生産を進めている。そしてーズ を市場に投入し，成形機業界においてシェアNo.1メー

製品自体への高品質化，精密化，薄肉化および複合化の要求

カーの地位を築いてきた。2005年に上市した主力機種であるも今まで以上に厳しくなっている。成形機メーカーでは，高電動式射出成形機SE−DUおよびSE−HD/HSシリーズには，生産性や低コスト化によるハイサイクル対応，精密化による高精度，高機能ながらも低コストを実現した型締力検出装置

高応答対応，薄肉化の高速射出対応および小型化，複合化のおよび型締力フィードバック御機能を他社に先駆けて開発＊プラスチック機械事業部

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告射出成形機の型締力フィードバック制御技術

型締位置センサ
タイバー

型厚モータ
トグル機構

可動プラテン

金型装置

固定プラテン

型開閉
位置センサ

型締力センサ型締モータ
トグルサポート
制御装置

図２

型締装置
Mold clamp unit

し，これを標準装備とした（図１）。

トグルサポート調整機構の摺動抵抗が機構のなじみに本報では，これら型締力検出装置および型締力フィードバ

よって小さくなると，金型厚さの調整時に金型同士を押ック制御に関して報告する。

２型締力フィードバック制御開発の背景

しつけるタッチ力が年月の経過とともに大きくなり，型締力が増加してしまう。
このことから，従来機では望む型締力が発生せず，ユーザ

成形品は，射出成形機において，加熱シリンダ内で加熱さも容易には気が付かないことから，型締力が低い場合にはバれて溶融させられた樹脂を金型装置のキャビティ内に射出し，リが発生し，逆に型締力が高すぎる場合は金型や成形機の寿そしてその射出された樹脂は冷却され，固化することにより命が短くなることもあった。

成形品となる。金型装置は，一般的に固定金型と可動金型より構成されており，型締装置によって可動金型を固定金型に対して型開動作，型閉動作および型締動作が行われている。
型締装置の概略を，図２に示す。一般的な電動式射出成形機

３

型締力フィードバック制御装置の構成

前述の従来機の問題を解決するべく，型締力検出装置ならびに型締力フィードバック制御を開発した。

において，型締装置は固定金型が取り付けられる固定プラテ

図１に型締力フィードバック制御装置，図２に型締装置のン，可動金型が取り付けられる可動プラテン，可動プラテン

概略を示す。型締力センサはタイバーの歪みを測定するセンを前進後退させるトグル機構およびそれを支えるトグルサポ

サで，専業メーカーと共同開発した。そして，型締力センサ

ート部を備えている。型締装置において，トグル機構によりはセンサ押さえ装置により，タイバーに一定の力で押さえつ

可動プラテンを前進後退させる型開動作および型閉動作，可

けられている。型締力はタイバーの歪み量と比例しているこ動プラテンを固定プラテンに接触させた後にさらに型締動作とから，タイバーの歪み量を測定することは型締力を検出す

しタイバーを伸ばすことにより所望の型締力を発生させる昇ることとなる。

圧動作が行われている。
型締力の調整は，工場出荷前に金型装置のサンプルとなる

今回開発した型締力センサ用アンプは図１の制御装置内に組み込まれており，基準金型を型締装置に取り付けて，基準金型に対して設定通増幅部（型締力センサからの出力される微弱な電圧をりの型締力が加わるようにタイバーの伸び量を調整すること

増幅する）
，

により行われている。しかし成形機が出荷され，ユーザのもキャリブレーション部（無負荷時の出力電圧をゼロにとで実際に稼働する際には基準金型ではなく実際の金型が取り付けられることから，以下の理由によって基準金型での調整量を用いて型締力の発生させようとしても，同様の型締力を得ることはできないという問題があった。
実際の金型はその厚みや剛性において基準金型とは異なることから，同じ調整量で型締してもタイバーの歪み量は異なっていた。さらに金型のプレート間にバネがある金型の場合，実際の型締力とは大きく乖離してしまう。
金型厚さの調整を常温で行った場合，金型の温調により温度上昇すると，熱膨張により金型装置に加わる型締力が増加してしまう。

する）の二つの機能を有している。
制御の際は，型厚移動モータを制御装置で制御を行って型厚ギアを駆動させ，トグルサポートの位置を調整し，型締力検出値がヒューマンインターフェースコントローラで設定された型締力設定値と一致するように制御を行っている。

４

型締力検出装置の性能

今回開発した型締力検出装置の性能を，当社基準の測定器と比較し確認した。
型締力センサの精度確認テストに用いた測定器を次に示す。
住友重機械技報 No.161 2006

6

論文･報告射出成形機の型締力フィードバック制御技術

2500
スタート

歪み測定器検出値（kN）

2000
基準金型での調整量
で調整する

1500

1000

500

型締動作を行う

0
0

500

1000

1500

2000

2500

型締力センサ検出値（kN）

図３

型締力設定と検出値の偏差を確認

型締力センサの性能テスト
Performance test of clamp force sensor

偏差が許容値以内

検出値＞設定の場合

検出値＜設定の場合処理なし

型厚移動モータを制御してトグルサポートを後退させる型厚移動モータを制御してトグルサポート
を前進させるエンド

図５

型締力調整時の制御の設定画面
Setup display of control in clamp force adjustment

成形機

SE220HD

測定器

歪み測定器

歪みゲージ

2 軸 0°/90°交叉式

2000

実測型締力（kN）

図４

型締力調整時の制御のフローチャート
Flow chart of control in clamp force adjustment

1500

1000

500

低型締力から高型締力の設定をし，基準測定器による検出値との比較を行った。テスト結果を，図３に示す。
このテスト結果より，0 kN近辺の低い型締力から2150 kN00の機種最大型締力までで測定器との誤差は最大0.5 ％であり，

500

1000

1500

2000

設定型締力（kN）

型締力フィードバック制御に用いる充分な性能を有してい

補正なし

補正あり

る。

型締力フィードバック制御

５

図６

型締力調整時の制御のテストデータ
Test data of control in clamp force adjustment

型締力フィードバック制御として，「まえがき」に述べた
二つの問題点を解決するべく，以下の二つの制御方式を開発
した。

5.1

型と今回フィードバック制御で用いた金型間に厚みや剛性が型締力調整時の型締力フィードバック制御

異なっていても，さらに金型プレート間に種々のバネが装着

自動運転中の型締力フィードバック制御されていても，自動的に型締力検出を設定に追従させること

型締力調整時の型締力フィードバック制御が可能となる。

この制御は金型交換時の型締力調整時に行う制御であり，設定画面を図４に，制御処理を示したフローチャートを図５に示す。このフィードバック制御を行うことにより，基準金

7

5.2

フィードバック制御の効果

バネ入り金型を用い，本フィードバック制御の効果を確認した。
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告射出成形機の型締力フィードバック制御技術

1600
補正なし

実測型締力（kN）

1500
1400
1300
1200
補正あり

1100
1000
0

50

100

150

200

250

300

350

400

ショット数

図７

全自動時の制御の設定画面
Setup display of control in automatic operation

図８

全自動時の制御のテストデータ
Test data of control in automatic operation

テスト結果を，図６に示す。この図より，従来機の方式で自動運転中の型締力フィードバック制御により，金型ある補正なしでは，500 kN，1000 kN，1500 kNおよび2000 kNの温度上昇に伴い熱膨張した金型で型締をしても，型締と設定して型締力調整を行っても，ほとんど型締力が発生し力が増加することなく，自動運転を続行させることが可ていないことが分かる。これは金型内のバネ力により，トグ

能となることを実証した。

ルサポートの位置を適正な位置に調整できなかったことが原

以上型締力フィードバック制御を用いることにより，設定因である。一方，補正ありでは，各型締力において，設定ととおりの型締力が安定的に発生することから，長期にわたり検出がほぼ一致していることが分かる。

成形品の高品質，高精度の維持ならびに金型や成形機の長寿5.3命化を実現するとともに，成形機の信頼性向上に貢献するこ

自動運転中の型締力フィードバック制御

これは自動運転中に行う制御方式であり，制御の流れを次に示す（図７）。
自動運転時の型開，型閉動作時において，型締完了時の型締力を検出する。そして，その際に検出された型締力と設定とができると考えている。
今後も顧客ニーズを実現するべく，型締力検出装置の更なる高精度化およびアプリケーションの拡充を継続していく所存である。

値を比較する。その差が許容値内に収まっていない場合，型
開動作中に型厚移動モータを前進（設定に比べ検出値が小さい場合）または後退（設定に比べ検出値が大きい場合）させ，自動運転を続行する。

（参考文献）
大西祐史. 電動式射出成形機 SE−Dシリーズ. 住友重機械技報, no.150,
Dec., 2002.

以上の処理を毎ショット行うことにより，型締力の検出値が設定値と乖離することを防いでいる。
5.4

フィードバック制御の効果

型締力設定を1300 kNとし，金型を温調機で加熱して，本フィードバック制御の効果を確認した。テスト結果を，図８に示す。
補正なしの場合スタートからショット数が増加（時間が経過）するにつれて温度が上昇し，その結果型締力検出も増加
し，250ショット以降は1500 kNを超えてしまっている。一
方，補正ありの場合は，温度上昇よる熱膨張によって型締力が増加する傾向になっても，フィードバック制御が働くことから，1300 kN近辺の型締力を保持し続けている。

６

むすび
成形機の高精度化，高安定化を実現するべく，型締力検出装置および型締力フィードバック制御を開発した。
型締力調整時の型締力フィードバック制御により，バ
ネ入り金型のように従来では正確な型締力の調整が困難な金型であっても，型締力設定と検出値が一致するように自動的に調整されることを確認した。
住友重機械技報 No.161 20068

プラスチック機械特集

論文･報告

DVD−Videoディスクハイサイクル成形技術の開発

DVD−Videoディスクハイサイクル成形技術の開発
Development of High−speed DVD−Video Disc Molding Technology
●吉

田

秀

樹＊

Hideki YOSHIDA

製品取出し装置

金型

組込み式金型温調機ユニット

図１

Molding sub system

近年DVDゲーム機の急速な普及により，DVD−Video
ディスクの需要が世界的に急増している。その反面商品価格の下落や樹脂代高騰に伴う生産性向上に向けたコス
トダウンおよびサイクル短縮の動きが活発化し，客先要
求レベルも年々高くなっている。
DVD−Videoディスク基板に要求される品質は，基板厚さがCDの半分0.6 mmの基板を２枚貼り合せることか
ら，基板の反り角度およびスタンパ表面上の微細パター
ン情報をコピーする転写性が重要である。サイクル短縮に当たり重要課題としては， 成形機は，繰返し安定性と冷却時間1.0 秒以内に計量を完了，金型鏡面冷却効率バランスの二つがあげられる。
本報では，業界初のDVD−Video2.0 秒ハイサイクル成形における成形課題の問題点解決に努力を重ねて，達成した方法について報告する。

In recent years, the demand for DVD-Video discs has
been rocketing worldwide in response to the rapid
spread of DVD gaming machines. On the other hand,
the trend toward lower costs and shorter cycles for
productivity improvement is intensifying, due to decreasing product prices and soaring resin prices, and customer requirements are becoming more demanding
each year. The DVD-Video disc consists of two substrates, each of thickness of 0.6 mm, which is half thatof the CD. Therefore, the tilt angle of the substrate andthe ability to transfer fine patterns of the stamper surface onto the optical disc are important elements toachieve the required quality. The following two factors
are involved in shorting the cycle time:
Repetitive stability of the molding machine andits ability to complete measurement within a cooling period of 1.0 second
Cooling efficiency and balance on the mirror surface of the moldThis report identifies the problem in 2.0-sec high-speed
DVD-Video disc molding and describes how we haveachieved this high-speed molding technology as anindustry first.

キーワード：ディスク成形機，DVD，温度制御，ハイサイクル

１

まえがき

近年DVDプレーヤおよびDVDゲーム機の急速な普及により，じめ金型温調機，取出し機といったディスク成形システム全体を捉えアプローチしなくては達成できない。

DV D−Videoディスクの需要が世界的に急増している。その本報では，ディスク成形機Molding sub system（MSS）
での

反面商品価格の下落や樹脂代高騰に伴う生産性向上に向けた

DVD−Videoディスク2.0 秒サイクル成形課題とその達成方法

コストダウンおよびサイクル短縮の動きが活発化し，年々客について報告する。

先要求レベルが高くなっているのが現状である。
現在DV D−Video業界での最速サイクルは，射出成形機 1
サイクル2.0 秒，DVD−Rで 1 サイクル4.0 秒で生産を行って9いる。サイクル短縮については，成形機はもとより金型をは＊プラスチック機械事業部

２

ハイサイクルディスク成形システムの概要

図 １ は ， ハ イ サ イ ク ル デ ィ ス ク 成 形 機 Molding sub
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告DVD−Videoディスク秒ハイサイクル成形技術の開発

図２

106.6
106.5
106.4
106.3
106.2
106.1
106.0
105.9
105.8
105.7
105.6
105.5
105.4

校正後連続成形時の金型固定鏡面温度挙動

温度（℃）

温度（℃）

校正前連続成形時の金型固定鏡面温度挙動

0

2

4

6
時間（min）

8

10

106.6
106.5
106.4
106.3
106.2
106.1
106.0
105.9
105.8
105.7
105.6
105.5
105.4
0

12

5

10
時間（min）

1520

連続成形時の金型固定鏡面温度挙動
Temperature transition of fixation side mirror moldsystemである。全電動式射出成形機SD40E，ディスク取出

金型内に装着してあるスタンパー表面の微細凹凸の形

し機，金型温調機および金型の四つのユニットから構成され状情報を正確にコピーする転写が取れなくなる。（情報ている。

とは主に映画，アニメおよび音楽である）

2.1

全電動射出成形機SD40E

再生時に，基板にレーザ光を照射しデータが記録してディスク成形機SD40Eは，設計段階で2.0 秒サイクル対応

ある部分からずれて，基板そり角度調整ができなくなる。

を考え，大容量・高応答同期ビルドインサーボを搭載し，滑そり角度の種類は 2 種類あり，径方向のそり角度をらかで高速，低振動の型開閉動作になっている。型締精度にRadial−tiltと呼び，周方向のそり角度をTangential−tiltとついては，タイバーに設置した軸力センサにてタイバー延び呼ぶ。

量を正確に型締力にフィードバックさせ，ばらつきの低減を再生時に，基盤にレーザ光を照射し，反射光の強弱信はかっている。そして，電動成形機の特長の一つである高精号を制御する光学特性が取れなくなる。具体的に光学特度な位置制御により金型キャビティ寸法空間のコントロール

性の複屈折が悪化することである。
，

を実現し，またサイクル短縮に欠かせない高速計量による計については金型温度を上げると改善するが，につ

量時間短縮が可能となっている。

いては金型温度を下げる方向の改善となりお互い相反する。

2.2

そこでお互いのバランスを保つポイントを見つけ，そこで基金型温調機

ハイサイクル成形では，金型温度制御は重要要素の一つで板品質をコントロールすることになる。この基板品質をコンある。特にスタンパ情報面の微細形状を基盤に忠実に転写さトロールする重要な箇所である金型について，今回改善を実せるべく，固定・可動鏡面，スプルーブッシュおよびカット

施しサイクル短縮を成功させた。

パンチをそれぞれ個別に温度制御をしている。通常成形では3.1

ディスクハイサイクル金型

一つの温調機にわたり配管をするが，それでは各金型温調箇

ディスク金型基本構造は，平板状の 1 個取りでセンター

所に必要流量の確保ができない。そこでディスク成形で使用

スプルゲートである。樹脂の流れは，金型中心部より均等にする温調機仕様は，清水を150 ℃まで加温して使用している。

径方向の流れるRadial flowにより，金型冷却構造はゲート近

清水を使用する理由は，ポンプ性能を上げなくても高い比熱

傍を先に冷却し，次に外側のゲートより遠いところを冷却すの媒体を用い熱交換効率を上げることができるからである。

るような冷却回路構造となる。

これにより，ディスク基板品質の正確調整が可能となってい金型構造上，固定可動側との芯を保つべく 4 本のガイドる。また，絶対温度に対する偏差の校正も行っている。図２

ポストを装備し，ズレが発生しないようにしている。型内でに示すように，偏差を校正することで0.1 ℃のバンドにて制のゲートカット機構や製品突出しについては，従来の方式で御が可能となっている。

行っている。

2.3

3.1.1

基板取出装置

金型温度制御の必要性

ディスクは表面上に微細なピット情報が転写されているこ

射出成形にてサイクルを短縮する場合，金型内に充填したとから，金型から取り出す時は限られた狭い部分に取出しパ

溶融樹脂を速やかに固化させるには，有効的に熱を取り去らットを合わせ基板取出しを行う。取出し精度位置確保と高速

ねばならない。したがって，通常は金型温度を低温に保ち材取出し時に，基板変形させない工夫が施されている。それに料の固化スピードを速める。しかしディスク基板（薄肉成形より，取出し時間を100 秒以下で取り出すことが可能となっ品）にあっては，金型温度が低いと射出された材料の流れがている。

悪くなり，キャビティ内に充填しにくい。成形品の物理的強３成形サイクル2.0 秒での課題とその達成方法

成形サイクルを短縮する上で問題となるのが，下記のディスク基板品質の保持ができなくなることである。

度，スタンパに対する転写性低下および光学ヒズミに影響を及ぼし，成形品の品質確保ができなくなる。サイクルを短縮するに当たり金型温度を低くするだけではなく，成形材料，
形状および品質の性質を再確認した上で，適切な金型温度分
住友重機械技報 No.161 200610

論文･報告図３

金型熱伝達経路の概要
Outline figure of heat transfer path of mold

図４

DVD−Videoディスクハイサイクル成形技術の開発

金型温度勾配の概要
Outline figure for temperature gradient of mold

温度

温度
高

高

低

低

サイクル2.0 s 金型温度80 ℃

図５

サイクル2.5 s 金型温度80 ℃

鏡面温度分布Temperature distribution of mirror

布と成形品を均一に冷却する技術を金型に盛り込む必要があ
る。
3.1.2

は，

今回サイクル2.0 秒用として冷却溝の配置，個数および大き転写確保の金型冷却溝（水路）設計と温度分布さの最適化されたものである。図５

は，従来金型である。

一般成形金型に於ける冷却溝の分布決定は，外部からの樹サイクルは遅く，かつ鏡面全体での温度分布にムラが大きい。

脂供給熱量に応じて配置するのが一般的な考え方である。

その鏡面部品を使い，DVD−Videoの転写確認テストを実施

Meryickは，冷却溝配置について以下に記す注意をしている 。

した。その結果，サイクル短縮2.0 秒での転写の確保ができに示す同一面積を持つ成形品

た。転写が忠実に再現された状態の基板表面を観察すると，金型を比較したとき，水路の本数と大きさにより伝熱経路を

図６に示す大小大きさの違う14のピットの模様が確認できる。

例えば，図３および図３直線で比較してみると，図３

はキャビティ面に傾斜していることが分かる。さらに，図４に示す等温線を各水路の中心とした同心円で結ぶと，温度分布は図４

11

図５に，金型冷却溝テストをした結果を示す。図５

よりも図４

3.1.3

機械特性（そり角）と金型温度分布の影響

金型温度分布は，成形品が金型から取り出される直前までの方に均一な温度になり，かつ温度コントロールが可能で短時間が冷却溝からキャビティ面までの温度の差が大きくなっていに熱交換ができることが必須である。特に，金型キャビティ

ることが分かる。このことから，成形サイクルを短縮する場

表面は 1 サイクル中に大きく変動する。図７に示すように

合は，金型温度不均一問題を発生し最適な冷却がされにくい。

溶融樹脂がキャビティ表面に接触すると表面温度は急上昇

成形品には転写ムラが基板内で発生し，品質を確保できない

し，樹脂が冷却固化の進行に伴い次第に温度は降下する。そ状態になる。したがって，冷却溝の大きさ，個数および配置

れぞれサイクル3.5 秒と4.0 秒での金型表面温度プロファイ

場所を検討する必要がある。

ルを測定した結果である。成形品を取り出すときの温度が，住友重機械技報 No.161 2006

DVD−Videoディスクハイサイクル成形技術の開発

（nm）

論文･報告

（μm）

サイクル2.0 s
トラックピッチ0.74μm
ピット深さ0.1μm ピット幅0.3μm
最小ピット長0.41μm

図８基板のそり角度（従来）
Tangential-tilt (Conventional)

図９

基板のそり角度（改善後）Tangential-tilt (Improved)

DVD−Video基盤表面ピット形状
Pit form of DVD-Video disc surface

図６

金型温度（℃）

170
160
150
140

サイクル4.0 s

130
サイクル3.5 s

120
110
100
0

1

2

3

4

5

6

7

8

時間（s）

図７

金型キャビティ表面温度
Surface temperature of mold

使用材料の熱変形温度以下になっていることが分かる。（デｃ．電動射出成形の型締精度と繰返し安定性。

ィスクグレードポリカーボネート熱変形温度Tg ＝ 126 ℃）

ｄ．成形機および金型構造をはじめ，温調機および取出

これより，ターゲットにするサイクルに対し外部から与えし装置などのシステム全体でのコーディネートとそれられた熱量に等しいだけの熱量を奪い去ることのできるような金型温度分布にしなければならないことが分かる。サイクぞれの特徴を最大限に引き出す成形技術。
現在，DVD−Videoを2.0 秒にて客先で生産稼働している。

ル2.0 秒で金型表面温度が材料PCのTg温度より高い第 1 〜 2
世代のディスク金型では，サイクル短縮を行うと図８に示す
データのようにディスク基板周方向のそり角度（Tangential-（参考文献）
監修 岡田清. 射出成形金型

第５版. p.66, 1988．

tilt）が大きくばらつく。規格範囲±0.3 degを超えた基板は，
ポテトチップスのようなツィスト状になってしまう。今回の開発した第 3 世代金型では，温度コントロールをサイクル
2.0 秒に対応可能にして短時間に熱交換ができる設計にする
ことで，図９に示すように，ディスク基盤周方向のそり角度（Tangential-tilt）が規格範囲±0.3 degを超えない真っ直ぐな基板を取り出すことができた。

４

むすび
今回DVD−Video成形で，サイクル2.0 秒達成ができた。
サイクル短縮に関して，重要な点を次に示す。
ａ．金型冷却構造の見直し，主に温度分布と冷却効率。
ｂ．冷却構造見直しから起こる各部品間のクリアランスとその精度。
住友重機械技報 No.161 200612

プラスチック機械特集

論文･報告

微細転写成形技術の開発

微細転写成形技術の開発
Development of Micropattern Transferring Technology
●徳

能

竜

一＊ 張

Ryuichi TOKUNOU

延

平＊＊ 加

Yan Ping ZHANG

藤

隆

典＊＊ 赤

Takanori KATO

松

雅

治＊

Masaharu AKAMATSU

成形機

微細転写成形技術

微細加工技術

工業用小型放射光（SR）発生装置

AMOTECシステム
AMOTEC−2

AMOTEC−1
キャビティ

CO2

ガス供給
装置

溶融樹脂

住友AMOTEC専用射出成形機

微細転写成形技術
Micropattern transferring technology

近年，プラスチック成形において導光板や光学素子では製品の肉厚を薄肉化したり，成形品表面により微細な形状を付与することにより，高付加価値成形品を生産す
る努力がなされている。金型加工機の能力や成形機精度が向上した結果，成形品へより厳しい品質要求を求められるようになっている。成形品開発現場では，金型表面
形状をより微細化した製品（金型加工幅に対し加工深さが深い＝高アスペクト比製品）に対する成形可否が技術課題の一つとなっている。
本報では，高アスペクト比製品生産の金型加工技術（LIGA）ならびに高アスペクト比射出成形技術（AMOTEC）を紹介し，これを利用した成形事例を紹介する。

Recent efforts in plastic injection molding have produced high value-added moldings, such as thinnerwall optical waveguides and elements, and micropattern molded surfaces. As the capability of mold processing machines and the precision of injection molding
processes have improved, molding quality requirements
have become correspondingly more stringent. In the fieldof molding development, one of the technical challenges
is how to form a product using the mold provided with amicropattern on its surface (especially a product with ahigh aspect ratio). This report reviews the mold processing technology (LIGA: Lithographie Galvanoformung
Abformung) for high aspect products and the technology of high aspect injection molding (AMOTEC: Asahi
Molding Technology with CO2), and also reports on theexperimental results of molding produced by using a
LIGA stamper and AMOTEC injection molding.

キーワード：微細転写，高アスペクト比，射出成形

１となっている。微細な形状を持つ製品の成形技術が確立し，まえがき

これが成形業界におけるニーズとうまく適合すれば市場が拡

近年，プラスチック成形では，導光板や光学素子のように，製

13大する可能性がある。

品の肉厚を薄肉化したり，表面形状をより微細化することによ

当社においても，微細成形品の加工技術の研究を行ってき

り，高付加価値成形品を生産する努力がなされている。金型加た。微細形状を金型に加工する工程では，精密機械加工や微工機の加工能力や成形機能力が向上した結果，成形品への品質

細放電加工が使われる。これらの加工法はパターンの大きさ

要求はますます厳しくなっている。成形開発現場では，金型表に制約があり，微細形状の金型形成が困難である。これらの面形状をより微細化した製品（金型加工幅に対し加工深さが深加工法以外にも，半導体技術を用いてシリコン（S i）を高ア

い＝高アスペクト比製品）に対する成形可否が技術課題の一つ

スペクト比ドライエッチングし，この構造体から電鋳転写す＊プラスチック機械事業部＊＊技術本部

住友重機械技報 No.161 2006

図１

論文･報告

微細転写成形技術の開発

成形

プラスチック製品

AURORA-2S

LIGAプロセス
Ｘ線リソグラフィ

現像

電鋳

放射光
アクリル

金型
金属
（例：ニッケル）

プラスチックマスク

基盤

TIEGAプロセス
エッチング

テフロン
加工品

放射光
テフロン
マスク

基盤

図２

LIGA ，TIEGA プロセスおよび加工品例
LIGA(a) and TIEGA(b)processes, and examples of microstructures and microparts

ることで金型を形成することも試みられている。この方式でが極めて高く，赤外からＸ線（ガンマ線）までの広い波長領

は，エッチング壁面の面粗さが荒い，壁面が逆テーパになる域をカバーしており，マイクロ・ナノ微細加工などの物づくなどの問題があり，成形品の離型特性に悪影響を及ぼすことりの手段として，無限の可能性を秘めている。

がある。また，製品を射出成形する工程では，仮に高アスペ

当社では，超電導磁石を使用した世界最小の放射光装置

クト比の金型ができたとしても，微細形状の末端まで樹脂を『AURORA』の開発に成功した。1995年以降，本装置は立命入れ込むことは難しく，完全な転写条件を現有設備の機械で館大学にて安定に稼働し続けている。その後，常電導磁石を設定することが困難であった。

使用した小型放射光装置『AURORA−2』を開発し，産業用

これらの問題点を解決する手法として，本報では，まず高に特化した装置（2 S型）を当社内に設置した（図１）。装置

アスペクト比加工性および加工壁面性状特性に優れた放射光の小型化および商品化の進展により，従来，大型の研究施設

X線 を 用 い た LIGA（ LIthographie Galvanoformung

でしか行うことができなかった放射光利用がより身近にな

Abformung）プロセスを紹介し，LIGAによる製作された金り，産業利用（特に微細加工技術としての利用）が急速に進型（スタンパ）を形成した事例を説明する。さらに，転写性んでいる。

の向上が可能な成形手法であるAMOT EC（Asahi MOlding

2.2

LIGA，TIEGAプロセス

TEchnology with CO2）を紹介し，これを利用した射出成形

L IGAプロセスは，1980年代初期にドイツのカールスルー

による高アスペクト比製品の成形事例について紹介する。

エ原子核研究所（FzK）にて開発された。遠心分離によるウ

２2.1

放射光微細加工技術
放射光の特性

ランの同位体分離に用いる高精度微小ノズルの安価な製造方
法の微細加工プロセスである 。放射光装置から出てくるX
線の優れた直進性を生かした深いリソグラフィー（描画法）

シンクロトロン放射光（後出，放射光）とは，光速に近いにより，レジスト（感光性樹脂，例えばアクリルPM M A）

速さまでに加速された電子の塊を電磁石の力で曲げることにをパターニングし，そのパターンを鋳型として電鋳で金型をより電子軌道の接線方向に放射される光（電磁波）のことで製作し，成形によって各種成形材料の微細部品の大量生産をある。この放射光は，従来の光源に比べてその明るさ（輝度）

行う（図２）。深さ（高さ）数100μmで幅は数μmといっ
住友重機械技報 No.161 200614

論文･報告微細転写成形技術の開発

凹型

凸型

図３

LIGAスタンパ（左）と拡大SEM（右）L IGA stamper (left) and expansion SEM (right)

金型ガス供給

キャビティ

CO2

ガス供給
装置

図４

シリンダガス供給

および曲線流路など，種々のパターンを入れ込んだ。最小幅は5μm，深さ（または高さ）は15μmとし，最大アスペク

溶融樹脂
専用スクリュー

ト比を 3 とした。図４には，スタンパおよび成形品（後述）

CO2密閉金型の電子顕微鏡写真を示した。

射出成形機

高アスペクト比射出成形技術

３
3.1
図５

成形品（上：AMOTEC，中：通常成形）
およびLIGAスタンパ（下）SEM photograph of molding (upper :AMOTEC molding, inside : normal
molding) and LIGA stamper (under)

AMOTEC専用射出成形機構成
Injection molding machine composition AMOTEC

AMOTECAMOT ECは，旭化成ケミカルズ株式会社が開発した成形加工技術である。当社は同社と2001年 1 月 1 日より技術実施許諾契約を締結し，この用途技術開発を進めてきた 。本た高アスペクト比（水平方向の幅と高さの比率）の微細構造

技術は，溶融樹脂に炭酸ガスを溶解させ，良好な可塑剤とし体を製作することができ，その加工精度は1μm以下で，加て作用することを利用した技術で，樹脂充填時の流動性改善

工面粗さも50 nm級という平滑度での加工が可能である。

が可能になる。また，射出前に金型キャビティ内に炭酸ガス

しかし，LIGAが適用できない材料もある。フッ素系高分

を 充 填 し ， そ の 後 射 出 す る こ と で 高 転 写 性 が 得 ら れ る。

子や光学結晶（L iFおよび K Brなど）が，それに相当する。

AMOT ECの設備は，ガス供給装置，専用可塑化シリンダお

特にフッ素系高分子の一つであるテフロン（P T F E）は電気

よび気密金型が必要である（図５）。

的，熱的および化学的特性に優れており，様々な分野での微炭酸ガスが溶融樹脂に溶解すると，CO2分子が高分子の隙

細部品作製にとって有用な材料の一つであるが，一般的には間に入り込む。この状態では，高分子同士の絡み合いが緩和

数千μmの高さで数十μmの幅を持った微細構造を作製する

し，分子が動きやすくなる。その結果，溶融樹脂の粘度を下ことは困難である。当社では，レジストPMMAの代わりにげたり，樹脂の固化温度を下げることができる 。

P T F Eを使って，放射光照射により真空中で直接P T F Eをエ

この原理から，炭酸ガスの圧力と成形機の成形条件を適切ッチングする微細加工技術を開発し，独自のT I EGA（Tef lonに設定すれば，通常成形よりも転写性を向上できる。本報で）は，高アスペクト比射出成形に利用した例について紹介する。

Included Etching and GAlvanic forming）プロセス（図２を保有している 。また放射光によるエッチングでは，P T F Eなどのポリマだけではなく，光学結晶の加工も可能である 。
2.3

金型（スタンパ）の形成

LIGAプロセスを用いて，射出成形用の高アスペクト比Ni

3.2

成形実験

高ア ス ペ ク ト 比 の L I G A ス タ ン パ を 金 型 に 取 り 付 け ，
AMOTECの有無により成形品の転写性を比較した。実験装置の概要を次に示す。

電気鋳造微細金型（スタンパ）を製作した。図３に，L IGAス

成形機

SE75DU

タンパの外観および各部形状と一部の電子顕微鏡写真を示

炭酸ガス供給装置

MAC−100

す。電鋳材には，高硬度で低応力のスルファミン酸Niを採用している。LIGAスタンパの外形は42×75 mm，厚みは500μm

な微細成形ニーズにこたえるべく，ドット，格子，十字，L/S

15

φ22当社製

旭化成エンジニアリング株

式会社製
成形品

である。表面パターン部は，短軸方向中心線に対して上下に凹凸反転形状の線対称パターンとした。パターン形状は，様々

C160S

肉厚0.8 mm

2 個取り

微細パターン

入りプレート（図６）
金型

固定側にスタンパを取付け，可動側は鏡面，微細形状の加工深さは15μm
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告十字（図８）

微細転写成形技術の開発

ゲート側

凸側

AMOTEC十字（図８）

高低差（μm）
9.28

十字

十字

レーザ測定高さ（μm）

12
十字
（図８）

10

6

高低差（μm）
0.38

4
2

凹側

末端側

通常成形

8

0
0

十字

5

10

15

20

25

レーザ走査範囲（μm）

図６

成形品およびレーザー顕微鏡による測定箇所
Molded product and measurement points with laser microscope

図８

転写高さの比較（測定用十字パターン）
Height comparison of transferred pattern (Cross pattern for measurement)

ると，転写高さが0.38μmから9.2μmに向上している。

20μm

また，微細転写形状の中でも比較的寸法の大きい数10μm
レーザ以上のパターンについて成形品を観察した（図４）。通常成形でも転写高さは出るものの，側面部のエッジは完全に転写
せず，コーナ部への充填率も悪い状態で成形される。しかし5μmながら，AMOT ECを使用することで，シャープなエッジを持った，充填率も高い微細転写が可能となることが分かった。
3.3

末端側

ゲート側

今後の課題

今回の射出成形テストでは，AMOTECを使用することにより，部分的にではあるが，転写高さが20倍近く向上するこ

図７

転写高さの測定方法
Measuring method of transferred pattern heightとを確認した。成形品の転写高さは，成形品の肉厚，加工パ
ターンにより違いがあると考えられる。今後さらに成形品肉
厚や溝幅および形状の違いによる転写性の評価を行い，射出成形で対応できる微細パターンに対しての知見を得たい。

樹脂

ポリカーボネード（PC）

金型温度

スプル温調80 ℃

樹脂温度

300 ℃

ボディ温調130 ℃

本実験では，通常成形とガスあり成形を行い，連続成形でむすび

４放射光を利用したLIGAプロセスを用いて，高アスペ
クト比の金型（スタンパ）の製作を紹介した。

サンプルを採取した。成形品の表面形状は，キーエンス製レ

高アスペクト比転写が可能なAMO T ECを利用し，上ーザ顕微鏡 V K 8150を使って測定した。測定した場所を，図６

記スタンパを用いた金型を使って，高転写成形を行ったの丸印に示す。これらの微細形状について，倍率200倍まで

事例を紹介した。

拡大し，拡大部の高さをレーザ顕微鏡により測定し，高さを比較した。括弧内番号の図に，測定結果を示す。
図７は，測定するパターン形状の模式図である。十字パターンは，図７のような形状をしている。パターンの場所は図６に（参考文献）
宇理須恒雄, 野々垣陽一, 加藤隆典, 張延平. 放射光による物作り−ミ
クロンからナノへ. 放射光, 14, 2, 6, 2001.
張延平, 加藤隆典. シンクロトロン放射光を利用した微細加工. Proc.

示すように，成形品凹凸両端に複数配置されている。なお，

of the 2nd Symposium on Accelerator and Related Technology for

凹側が凹型形状，凸側が成形品の凸型形状である。一般的にApplication, Tokyo, 1999.

は凸側の方がスタンパの微細パターン部に樹脂を入れ込むことから，転写高さが出にくい。転写高さ測定場所は，図７の中で最も溝幅が狭く（5μm），アスペクト比 3（深さ15μm）の部分とした。レーザ走査範囲は，図の点線部に示すように，
この付近を横切るように取っている。
十字パターンにおいて，通常成形とA MOT ECの転写高さ

P.ブレイ, J.モーア. LIGAプロセス：微細加工製作技術. FPDジャー
ナル, 5, 1, 20, 1994.
加藤隆典. 放射光ドライエッチングによるテフロンのマイクロ加工.
溶接学会誌, 71, 3, 24, 2002.
赤松雅治. 炭酸ガスを利用したAMOTEC成形技術と射出圧縮成形による微細転写.プラスチックエージ, 49, 2, 101, 2003.
山木宏. 炭酸ガスを用いた新規な樹脂加工技術. 化学経済, 3, 70,
2001.

を比較した結果を図８に示す。グラフの横軸はレーザ走査範囲，縦軸は転写高さの測定値である。グラフの脇には，顕微鏡の撮影写真を添付した。A MOT ECを使用すると，写真を比較しても転写高さが上がっているのが分かる。測定値を見
住友重機械技報 No.161 200616

プラスチック機械特集

論文･報告

画像処理によるモールドデポジット定量評価方法

画像処理によるモールドデポジット定量評価方法
Quantitative Evaluation Method of Molding Deposit through Image Data Processing
●山

下

秀

樹＊

早

崎

寛

朗＊

Hideki YAMASHITA

Hiroaki HAYASAKI

CCDカメラ＋照明

固定プラテン側金型

モールドデポジット

数値化

CCDカメラで固定プラテン
側金型を撮影（白黒画像）

金型エアベント部を画素ごとにエリ
ア分け，それぞれのエリアを色濃淡（ 0 〜255）で数値化
データ
取出し

型開き

連続成形中
毎ショット実施

全エリアでの色濃淡（ 0 〜255）の平均値算出
算出した色濃淡の平均値と 1 ショット
目の色濃淡の平均値との差を算出，グ
ラフ化

型締・成形

モールドデポジット定量評価方法
Quantitative evaluation method of molding deposit

近年，プラスチック成形品への高機能化要求（薄肉軽量化，高耐熱化および複雑形状など）により，樹脂への添加剤の付加や高温での成形，金型キャビティの複雑形状化などに伴いモールドデポジットによる金型メンテナ
ンスの短周期化が問題となっている。
モールドデポジット低減に対して，成形機・周辺機器メーカーより様々な商品が上市されている。当社においても，ALFIN

やスミメルトスクリューなどの商品を上市している。しかしそれらの評価は生産現場での長期間連続成形による比較評価であり，社内テストで実施でき
る定量的な評価方法は確立されていない。
本報では，画像処理を用いたモールドデポジット定量
評価方法の確立を行ったので報告する。

The requirements for injection molding of high performance plastic parts with thinner walls, higher heat resistance, and more complicated shapes have become moredemanding. For precision molding, additives in plastic
materials, injection at higher temperatures, and more
complicated dies have been utilized, but the time between
the die maintenances has been shortened due to thevulnerability of forming molding deposits. Various devices
have been commercialized to reduce the formation ofmolding deposits by some manufacturers of injection
molding machines and peripheral equipment. Our company is also marketing devices such as ALFIN II and SM
screws. The performance evaluation of the devices canbe made only after a long field operation, and no quantitative evaluation method is available for an in-house testing made in a short period of time. We have developed aquantitative evaluation method by visualizing the deposits
and comparing their digitized shade of color throughimage data processing. This report presents the evaluation technology and the result of device evaluation.

キーワード：射出成形機，モールドデポジット，発生ガス，画像処理，金型

１

まえがき

モールドデポジットとは，プラスチック射出成形において金型の入れ子の隙間やキャビティの隅に付着する堆積物のこ

17

スチック成形品への高機能化要求（薄肉軽量化，高耐熱化および複雑形状など）により，樹脂への添加剤の付加や高温での成形および金型キャビティの複雑形状化などに伴い，モールドデポジットの発生も多くなっている。

とである。モールドデポジットの発生は，主に樹脂から発生

モールドデポジットが堆積することにより，成形品へのシするガスが金型に付着することにより発生する。近年のプラョートショットの発生や成形品形状が正確に転写されなくな＊プラスチック機械事業部

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告表１

画像処理によるモールドデポジット定量評価方法

モールドデポジット評価方法
Evaluation method of molding deposit
短期間での評価 定量的に評価可 発生ガス量の違 ショットごとの変 使用樹脂に対すいにより評価結る制約が少ないが可能なこと能なこと果に差があること 化が分かること こと

未乾燥樹脂のパージングによるパージ塊中の気泡量を比較する方法

○

×注 1

○

△

○

成形不良現象までのショット数を比較する
方法

△

○

○

×注 2

△

発生したガスの量を計測する方法

○

○

×注 3

△

○

○

○

△

×注 4

△

○

○

○

○

△

発生したガスをモー モールドデポジット
質量比較
ルドデポジットとして金型に堆積させ比 モールドデポジット
較する方法
色濃淡比較
注1
注2
注3
注4

気泡の量の定量化が困難なことから。
成形不良現象が発生するまでの過程は評価できないことから。
ガスだけではなくキャビティ中のエアも合わせて測定することから。
モールドデポジットの質量を測定するには成形停止する必要があることから。

る不具合が発生する。これらモールドデポジットに起因する

2.3

金型からガスを排出する方法

成形不良への対応として金型のクリーニングがあり，成形不この方法は，発生したガスを金型から排出する方法である。

良の解消が可能である。しかし，成形品の中には数時間の成低型締力での成形による金型パーティング面からの脱気性向形でモールドデポジットによる成形不良が発生する成形品も上や金型温度を高く設定することによる，ガス付着量の低減

多くなっており，金型メンテナンスの頻度が大きな問題とななど成形条件での対応がある。また，金型にエアベントを設っている。

ける，さらにエアベントより積極的に脱気を行う型内真空なモールドデポジット低減方法については，金型メーカーでは金型エアベントの形状や成形条件での対応を行っており，
また成形機・周辺機器メーカーではベント式スクリューシリ

どの対応がある。

３

モールドデポジット評価技術

ンダやハングリーフィーダ などの樹脂から発生するガスを

モールドデポジットや樹脂から発生するガスの評価方法に

排出する商品を上市している。当社でも，真空可塑化装置

ついて，どのような評価方法があるのか調査を行ったので以ALFINや低温可塑化スクリューであるスミメルトスクリ

ュー などのモールドデポジット低減に対する商品を上市し

下に示す。
3.1

未乾燥樹脂のパージングによるパージ塊中の気泡量をている。しかしそれらの評価は生産現場での長期間連続成形比較する方法による比較評価であり，社内テストで実施できる定量的な評

この方法は，スクリューシリンダからの脱気性能を簡易的

価方法は確立されていない。

に比較評価できる方法である。未乾燥の樹脂は吸湿している

商品の効果について定量的に評価を行うことは，技術力のことから，樹脂の加熱溶融時に水蒸気やガスがスクリューシ

進歩，商品の創出に対して大きく貢献するものである。そこ

リンダ内に発生する。このままパージングや成形を行うと，で本報においては，モールドデポジットの低減技術および評

パージ塊や成形品の中に水蒸気やガスが気泡となって発生す

価技術について述べ，それを基に定量評価方法の検討を行う。

る。この気泡の量を比較評価する方法である。

さらに，確立された評価方法での評価事例について報告する。

3.2

２

モールドデポジット低減技術

成形不良現象発生までのショット数を比較する方法

この方法はフィールド評価として一般的に行われている方法で，モールドデポジットにより発生する成形不良現象発生

モールドデポジットは，主に樹脂から発生するガスが金型までのショット数や期間を比較する方法であり，金型メンテに堆積することで発生することから，大きく以下の三つの方

ナンス頻度そのものである。評価には比較的長期間の連続成法による対応が行われている。

形が必要であり，社内テストとして行うには，短期間でモー

2.1

ルドデポジットによる成形不良現象が発生するような成形発生ガスを低減する方法

この方法は，発生ガスの少ない樹脂の使用や成形条件による樹脂温度の低温化，または低温可塑化できるスクリューシ

品，使用樹脂および成形条件の選定が必要となる。
3.3

発生したガスの量を計測する方法

リンダなどを使用する方法である。樹脂から発生するガス量

この方法は，金型キャビティにチューブを設け，射出・保を少なくすることで，モールドデポジットの発生を低減する。

圧によりキャビティ内に充填されるガスおよび空気をチュー

2.2

ブより抽出，測定する方法である。

スクリューシリンダよりガスを排出する方法

この方法は発生したガスをスクリューシリンダ内から排3.4発生したガスをモールドデポジットとして金型に堆積出，脱気する方法で，ホッパ口からの脱気性能を向上させる

させ比較する方法

樹脂材料の間欠供給可能な装置やホッパ口から積極的に脱気

この方法は，モールドデポジットを堆積させ，堆積量を比を行う真空引き装置，または溶融した樹脂から強制的に脱気較する方法である。堆積させたモールドデポジットをどのよを行うベント式スクリューシリンダなどがあげられる。

うに比較するかは様々あるが，写真などによる定性的な比較が多いようである。
住友重機械技報 No.161 200618

論文･報告エアベント

固定プラテン側

図１

４

キャビティ

可動プラテン側

成形品

モールドデポジット評価金型および成形品
Mold and products in molding deposit evaluation

モールドデポジット定量評価方法の確立

モールドデポジットの定量評価方法を検討するに当たり，以下のことを重要視した。

アベント部に集中して堆積するように，最終充填位置がエアベント部になるような成形品形状とした。また堆積したモー
ルドデポジットを写真撮影できるように，エアベントを金型
パーティング面に設けた。写真による評価は 2 次元であり，短期間での評価が可能なこと。

堆積するモールドデポジットは 3 次元であることから，モ

社内テストを前提としていることから，短期間での評

ールドデポジットの厚み因子の影響を小さくするべく，エア価が必要である。
発生ガス量の違いにより評価結果に差があること。
例えば，設定温度を上げると樹脂から発生するガス量は増加する。設定温度を高温設定と低温設定で比較を行

ベントの隙間を0.01 mmで一様とした。
今回検討を行ったモールドデポジット定量評価方法を，冒頭の図に示す。連続成形開始後，繰返し以下 〜

型開後のタイミングでCCDカメラを用いて固定プラ断できる。

テン側金型を撮影。
（白黒画像）

定量的に評価可能なこと。

撮影した画像のエアベント部を画素ごとにエリア分け

定性的な評価ではなく定量的に評価できることによを行い，それぞれのエリアについて色濃淡である 0 〜255

り，効果の度合いを数値化できる。

で数値化。
（ 0：黒，255：白，1 〜255：灰色を表す）

モールドデポジットの堆積状況推移が分かること。

全エリアの色濃淡平均値算出。

モールドデポジットの堆積状況が毎ショットずつ増加

型締・成形。

していくことが評価可能であれば，金型メンテナンス頻度の予測が可能になると思われる。

の動作を毎ショット実施する。

い，差があることを確認することで評価可能かどうか判

上記で得られた各ショットの色濃淡平均値のデータは，テストごとに初期値が若干異なる。そのことから，1 ショッ

使用樹脂に対する制約が少ないこと。

ト目の色濃淡平均値を 1 として，その差で評価をすること

どのような樹脂に対しても評価できることが好ましいで補正することとした。

が，フィールドで問題となっている樹脂についてはできるだけ検討できるようにしたい。

5.2

シリンダ温度の違いによる評価

前節で説明した評価方法を用いて，シリンダの設定温度を

前章での各評価方法について，以上の 5 項目での評価を高温設定と低温設定で各2000 ショット評価を行った結果を，行った結果を表１に示す。表中の○は可能，△は限定項目あ

図２に示す。評価テストのテスト装置，成形条件は，表２にりで可能，×は不可であり，一つでも×がある評価方法は不示す。なお，本評価では短期間で評価できるようシリンダ設

適と判断した。

定温度を使用樹脂の上限温度以上で使用しており，また，モ

検討結果より重要視する 5 項目全てに×がない，発生したガスをモールドデポジットとして金型に堆積させ色濃淡で定量化する方法にてモールドデポジットの定量評価方法の確立を検討することとした。

５

モールドデポジット定量評価方法の確立

モールドデポジット定量評価について，その装置，シリン
ダ温度の違いによる評価および評価事例を報告する。
5.1

モールドデポジット評価装置の概要

モールドデポジット評価用金型および成形品を，図１に示す。
評価用金型を製作するに当たり，モールドデポジットがエ

19

画像処理によるモールドデポジット定量評価方法

ールドデポジットが堆積しやすいよう金型温度もできるだけ低く設定している。
図２の結果より，以下のことが明らかとなった。
CCDカメラ写真より，高温設定と低温設定でモール
ドデポジットの堆積状態に明確な差がある。
高温設定と低温設定で色濃淡の平均値に明確な差がある。
CCDカメラ写真よりモールドデポジットは，成形品の角部分とエアベントの段差部より堆積が始まっている。
高温設定2000 ショット目の写真より，堆積したモー
ルドデポジットにはエアの通り道が確認できる。
濃淡平均値が約10でモールドデポジットによる成形不住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告

高温設定
1ショット

高温設定
100ショット

高温設定
500ショット

画像処理によるモールドデポジット定量評価方法

高温設定
1000ショット

高温設定
2000ショット

35

色濃淡平均値の差

30
25
20
15
10
5
0

0

200

400

600

800

1000 1200
ショット

1400

1600

1800 2000

高温設定
2000ショット
拡大

低温設定
1ショット

低温設定
100ショット

低温設定
500ショット

当社製 SE30DU

スクリューシリンダ

φ18シングルフライトスクリュー

金型

モールドデポジット評価金型
旭化成ケミカルズ株式会社製PPE ザイロン A0210

シリンダ設定温度

計量工程
射出工程
保圧工程

高温設定

270/310/270/260/60 ℃

低温設定

260/280/270/260/60 ℃−1スクリュー回転速度

100 min

背圧

4 MPa

射出速度

20 mm/s

保圧圧力

20 MPa

保圧時間

1s

型締力

294 kN

金型設定温度40 ℃

シリンダ温度の違いによる評価結果
Evaluation result in temperature difference of cylinder

良が発生すると仮定すると，シリンダ設定温度を下げる
ことで約10 倍の金型メンテナンス頻度長寿命化効果が推定できる。
以上の結果より，本評価方法はモールドデポジットの堆積状態・推移の可視化が可能であり，また定量的な評価が可能であると判断できる。
モールドデポジット低減アイテム評価事例

35
ハングリーフィーダなし（高温設定）

30
色濃淡平均値の差

成形機

樹脂

低温設定
2000ショット

図２

テスト装置および成形条件
Test device and molding conditions

表２

5.3

低温設定
1000ショット

色濃淡22.4で金型メンテ必要
25 と仮定すると890ショットで金型
メンテナンス必要20
ハングリーフィーダあり（高温設定）

15

10 色濃淡22.4 ハングリーフィーダ : 2000ショット
2200/890＝2.2倍金型メンテ周期が長くなる

5
0

図３

６

0

200

400

600

800

1000 1200
ショット

1400

1600

1800 2000

ハングリーフィーダ評価結果
Evaluation result in hungry feeder

むすびモールドデポジットの堆積状態を色濃淡にて評価することで，毎ショット定量的に評価可能であることを明らかにした。
モールドデポジットの堆積状態・推移の可視化を行う
ことを可能とした。

確立できた評価方法にてハングリーフィーダの効果につい

本評価方法にてハングリーフィーダを評価したとこて検証を行った。ハングリーフィーダとは樹脂材料の間欠供

ろ，2 倍以上の金型メンテナンス頻度の長寿命化効果が給機能と真空引きの機能を併せ持つ装置であり，ホッパ口かあることを明らかにした。

らの脱気性向上が可能である。結果を，図３に示す。なお，
テスト装置および成形条件は，表２での高温設定条件をベー

本評価方法を活用することで，モールドデポジット低減技
術の向上および商品化に大きく貢献するものと期待する。

スにハングリーファーダ有無で行った。
図３の結果より，以下のことが明らかとなった。
ハングリーフィーダ有無で色濃淡の平均値に明確な差がある。
色濃淡平均値が約22.4でモールドデポジットによる成形不良が発生すると仮定すると，ハングリーフィーダにより2.2 倍の金型メンテナンス頻度の長寿命化効果が推（参考文献）
市川十四男.「飽食成形」から「飢餓成形」へ, 発想の転換を提案す
る. プラスチックスエージ, vol.50, p130〜134, June, 2004.
今野政昭, 丸本洋嗣. 真空材料供給による溶融樹脂の品質向上. プラ
スチック, 2001年10月号別冊.
杉山智, 数面博義. 低温可塑化スクリュー スミメルトスクリュー. 住
友重機械技報, no.156, 2004.

定できる。
住友重機械技報 No.161 200620

プラスチック機械特集

論文･報告

高性能全電動射出成形機 SE−DUシリーズの開発

高性能全電動射出成形機 SE−DUシリーズの開発
Development of High Performance Full-electric Injection Molding Machine
●四

元

晃

史＊

Koji YOTSUMOTO

図１

当社は，2001年に全電動射出成形機SE−Dシリーズを開発した。この機械は，全ての駆動部分（射出，計量，型締およびエジェクタ）にDD（Direct Drive）機構を標準採用している。徹底的に低慣性化されたDD構造による高馬力・高応答を特徴とした射出装置と，長年実績のあるトグル技術をベースとして可動プラテンのセンター
部のたわみを抑えるセンタープレスプラテン構造を採用
しトグル式と直圧式の長所を併せ持つ。ハイサイクルと高剛性を特徴とした型締装置によって，サーボ弁制御のアキュムレータ式油圧機以上の性能を全電動式射出成形機で実現している。
本報では，これらの性能を引き継ぎ，さらに新しいサーボ機構を搭載し高精度化するとともに，アプリケーシ
ョンの充実をはかり高生産性を実現した，SE−DUシリーズの機能および特長について紹介する。

高性能全電動射出成形機 SE75DU
High performance full-electric injection molding machine SE75DU

The full-electric SE-D series injection molding machinedeveloped in 2001 was equipped, in its standard version, with direct drive mechanisms to drive all the units,
such as injection, metering, mold clamping and ejection.
The series proved to have superior performance to an
accumulator type hydraulic injection molding machine,
controlled by servo-valves. The application of a highoutput and quick-response low-inertia direct drive
mechanism injection unit and a quick-operating, highrigidity mold clamping unit was the key to achieving
the performance. The mold clamping unit includes both
toggle and direct pressure type features, thanks to theintroduction of a center-press platen that minimizes
distortion in the central area of a moving platen. The
new SE-DU series was developed by providing a new
servo mechanism for even more precise molding operations and by upgrading applications for high productivity, while maintaining the above features of the SE-D
series. This paper reports on the performance and features of the SE-DU series, including a servo drive mechanism, clamping force feed-back control for centerpress platens, mold protection, plasticization control,and N9 controller.

キーワード：射出成形機，全電動，センタープレスプラテン，型締力フィードバック

１

21

まえがき

成形機では，高生産性・低コスト化を目的とするハイサイ
クル化，精密化を目的とする高応答性，薄肉化を目的とする

プラスチック成形業界は，携帯電話，ノートパソコンおよ高速射出性，小型化・複合化を目的とする専用機開発などがびデジタルカメラなどのI T 機器やデジタル家電製品などの代表例である。また，ネットワーク対応や周辺機器組込みお急速な普及によって，各製品の差別化や生産性改善がはからよび各種支援機能が開発され，各キーワードの実現の一助をれている。技術的には高生産性，低コスト化，精密化，薄肉なしてきた。

化，小型化および複合化などをキーワードとして進化を続け当社においては，2001年に，ハイサイクル，応答性およびている。これらの技術には樹脂，金型，成形機および加工技

高速射出を特徴としたSE−Dシリーズ を市場投入し好評を術の要素があり，それぞれの要素で各キーワードを実現する得ている。今回，これらの性能を引き継ぐとともに，さらにべく様々な商品が開発されている。

構造・制御性を進化させ，より一層精密性および生産性を向＊プラスチック機械事業部

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告型締力の分布解析

サーボ駆動機構
高精度
センシング高精度・高耐久 応答性・高馬力
DDモータ
ボールネジ
高精度
センシング

高安定性
スクリューアッセンブリ

高性能全電動射出成形機 SE−DUシリーズの開発

SE−DUの可動プラテン

DDによる精密成形
精度・安定性
独自アルゴリズム

図２

ソフト
アプリケーション

サーボ制御システム

サーボ駆動機構
Servo drive mechanism

図４

センタープレスプラテン
Center press platen

600
38ms（500mm/s）
500
検出型締力（kN）

500

400
20ms（300mm/s）
速度（mm/s）

300
200

300
200
100

速度設定（mm/s）
速度検出（mm/s）

100

フィードバックなし
フィードバックあり
理論値

400

0
0

0
0

0.05

0.1

0.15

0.2

100

200

300

400

500

設定型締力（kN）

0.25

時間（s）

図３

射出速度波形
Injection velocity wave form

図５

型締力フィードバック制御
Clamping force feedback control

上させたSE−DUシリーズ（型締力170〜1760 kNまでの 7 機開発のサーボ制御と高精度センシング機構を採用し，高い次種）を，2005年10月に市場投入した（図１）。

元での高精密および安定性を実現している。図２に，サーボ

SE−DUシリーズの特徴

２

SE−DUシリーズの特徴として，以下の六つがあげられる。
2.1

サーボ駆動機構

駆動システムを示す。特に射出性能については，小型の機種においては標準機で業界トップクラスの射出速度500 mm/sを出せる機種揃えをしている。さらに図３に示すように射出速
度の立上りは30 ms台を確保し，薄物成形品や小物成形品に独自開発のサーボ駆動機構を標準装備した。極限までコン

おいても容易に対応できるようになっている。また，1 mm/s

パクト化と軽量化をはかり，慣性力の低減を実現することで，以下の超低速域においても安定して射出動作を可能とするこ

油圧機以上の高馬力および高応答が特長となる機構となってとができ，レンズ成形などの厚肉成形品などにおいても実力いる。

を発揮することができる。成形中の成形安定性の目安となる

電動式射出成形機はベルトにより動力伝達を行う方式が一充填圧力のばらつきは，当社機比較で従来機の1/3程度まで般的であるが，プーリなどの減速機構部も回転運動すること抑えられることを確認した。

から，モータの慣性負荷を増大させる。当社のDD（Direct

2.2

Drive）機構と他社のベルトドライブ機構を比較すると，当社機構のメリットは以下の四つがあげられる。
慣性力の低減による応答性および制御性能を向上させている。
ベルトを介していないことから，ベルトの伸びおよび張力の影響を受けない，フルクローズド制御である。
ベルト調整および交換などのメンテナンスが不要であり，粉塵および騒音がない。
機械効率を向上させている。
さらにDD機構のポテンシャルをフルに発揮させるべく，新センタープレスプラテンと型締力フィードバック制御

SE−Dシリーズより採用していたセンタープレスプラテン（図４）は，可動プラテンのセンター部の剛性を高くすることにより，金型部に均一な型締力の分布が得られるようになっている。当社のようにワンクラス上の金型を搭載できる構造となっているワイドプラテンにおいては，大きな効果が得
られ，バリ・ショートショットの防止および金型の長寿命化につながり，市場で好評を得ている。
この型締装置に，SE−DUシリーズでは型締力フィードバ
ック制御を新たに搭載した。この機能はタイバーに型締力を検出するセンサを標準で装備しており，図５にその効果を示
住友重機械技報 No.161 200622

論文･報告高性能全電動射出成形機 SE−DUシリーズの開発

装備品だけでは全ての成形分野に対応することができない。
例えば，光学分野のレンズ成形における成形品の要求品質は
I T 技術の進歩により急速に高まってきており，コンタミレーションの要求品質もミクロンオーダ，あるいはコンタミレ
ーションレスとまで言われている。当社の場合は，40年培った経験と実績により，これに対応するべく，計量時に樹脂焼けを起こしにくい専用スクリューアッ
センブリの品揃え，成形開始時のヒータ昇温時に一番早く昇温が完了する
ノズル部の昇温開始時期をずらし，他のヒータ昇温完了と時期を合わせることによるノズル内部の樹脂焼けを防止する機能，
さらに樹脂を安定計量させるべく加熱シリンダ温度の各ゾーンの制御出力値を画面に表示させる機能
図６

金型保護
Mold protectionなどの多彩なアプリケーションを揃えている。
SE−DUシリーズでは，従来機においてオプション装備となっていたアプリケーションを標準装備にすることにより，さまざまな成形分野でより一層安定して成形できるものとしす。このセンサにより成形中の型締力を常にモニタリングすた。可塑化の高精度温度制御の一環として，ヒータステップ

ることができ，設定した型締力により近くなるように検出し昇温および加熱シリンダ温度制御 5 ゾーン（φ22スクリュ

た値を制御コントローラ側にフィードバックしている。これー以上），水冷シリンダ温度制御およびヒータ断線監視装置

によるメリットは，以下があげられる。

を標準装備した。樹脂を溶かし計量する可塑化動作を安定し

2.3

23

金型の大きさが変わっても，過大な型締力を金型にかて制御させるようにして不良率の低減など行うことができ，からずに済むようになり，金型の更なる長寿命化につな

歩留まり解消に至ることができる。また，安定成形の一環とがる。

してアプリケーションの充実をはかり，電子部品分野のコネ金型に過大な型締力を掛ける必要がないことから，キクタ成形において専用樹脂に対応するべく，計量動作を安定

ャビティ内のガス抜け性が良くなり，成形安定性の向上化させる目的で計量ストロークを分割して計量させるシンクにつながる。

ロ計量を標準装備した。成形技術と制御技術が融合した成形

成形開始時と連続成形中に金型の温度が変化しても，

アプリケーション機能が効果を発揮し，可塑化を安定させる

金型の熱膨張の影響を受けないことから，安定した型締ことによって成形品のばらつきを低減することができ，生産力を保持できる。

性を一層向上させる。

金型保護機能2.5

コントローラ

成形中，金型内に異物（例えば，成形品，バリカスおよび

SE−DUシリーズでは，当社開発による最先端の技術を取ランナ）を残した状態で連続成形を行った場合，最悪の場合，り入れた射出成形機専用の「N9コントローラ」を採用して金型の破損にまで至る場合がある。成形現場においてそのよいる。12.1インチ大型カラー液晶やタッチパネルLCDを採用

うな事態が起こると生産ラインの停止，金型の修理および生し操作性および視認性を高めるとともに，成形現場での問題

産計画の見直しなど，大問題にも発展しかねない。異物が挟解決に有用な品質管理データの統計解析機能や 8 ch波形表

まった状態を成形機側でいち早く検出し，成形機を自動的に示機能など多彩なアプリケーションを標準装備している。

停止させ，金型を保護するというものが金型保護である。型

N9コントローラは，USBインターフェース・パソコン接続

締駆動部の構造を改良するとともに，DD機構の特徴を生か回路を標準装備しており，成形現場においてUSBメモリの使して機械側の慣性をより低くした。新開発のサーボ制御と高用により，成形条件・連続成形時のさまざまな情報を含んだ

精度センシング機構を搭載したことにより，従来機よりもさ

ロギングデータおよび波形表示画面などを瞬時に保存できる。

らに安定して異物を検出できるようになり，金型に優しい機

また，接続したパソコンにより，成形機コントローラのほと能となった。従来機との金型保護機能を比較すると，同一型

んどのデータ（実績値・設定値）の読出しと設定値の変更が開閉速度であれば，成形品のつぶれ量は1/10以下（図６），可能となった（図７）。これにより，パソコン側のソフトウ

高速域においても従来では検出できなかった異常を検出できェアの作り方によって自由にデータの収集やリモートコントる。この機能を強化したことによって，成形オペレータはよ

ロールができることになり，成形条件の読出し・変更・記憶り一層安心して成形作業をできることとなる。

およびショット数を監視してカウントアップしたときの実績

2.4

値を読み出すことより，データロギングが実現できる。さら可塑化

成形業界においては，光学，容器および電子部品などの成に従来機において成形条件の保存は，成形機の内部メモリお形分野がある。射出成形機はこれら各分野の多種多様な樹脂

よび専用カードと限られ成形条件の保存数にも制限があったや成形技術に対応していかなくてはならないが，幅広い樹脂

が，パソコン側の記憶メディアで大量の成形条件を記憶・管や成形技術に対応できる汎用スクリューアッセンブリや標準理できるようになった。ネットワーク（LAN）対応として，
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告高性能全電動射出成形機 SE−DUシリーズの開発

省エネ加熱シリンダカバー
USB（標準装備）

メモリ

この加熱シリンダカバーは 2 層構造となっており，外プリンタ

部の温度変化の影響から，加熱シリンダの温度を一定温

USB

プリンタ接続回路（標準装備）

パラレル

パソコン接続回路（標準装備）

シリアル

成形状態出力機能（標準装備）

I/O−System インターフェース（標準装備）

LAN

度に保つとともに，加熱シリンダに取り付けてあるヒー

プリンタ

タの熱を外部へ逃がしにくい構造となっている。このカバーを取り付けていることにより，消費電力削減にも大パソコンきく貢献することができる。
周辺機器

３−System

SE−DUシリーズの特長を次に示す。

むすび

DD機構に新開発のサーボ制御と高精度センシング機
波形アナログ出力回路（オプション）

アナログ

計測器

構を採用し，高い次元での高精密・安定性を実現している。
SE−DUシリーズは，型締装置 7 種類，射出装置 9 種

図７システムインターフェース
System interface

類および多彩なスクリューアッセンブリの内から選択することができるワイドバリエーションである。従来機で特別付属品であったものを標準装備品にすることによって，生産性を向上させるとともにオペレーションを支え特別付属品の監視システム「iii−System」 を搭載することることができ，魅力ある機械となっている。

により，成形現場の成形品質や生産状況を遠隔地で確認・管SE−DUをベースマシンとして，各種専用機もライン

理することができるようになり，成形現場でなにが起こってナップされており，市場の細かな要求に大きくこたえる

いるかタイムリーにつかむことが可能になった。

ことができる射出成形機である。

2.6

生産性・成形現場を助ける標準装備品

従来機ではオプション装備品だったハード・ソフトウェア

日本産業機械工業規格安全通則に対応しており，安全性と信頼性を確保している。

が，SE−DUから標準装備化された。その中の特徴的なものをあげてみる。
型厚リモート装置
これは金型交換の時間を短縮する装置で，段取り時に設定された型厚までワンタッチで型の厚さを移動できる（参考文献）
大西祐史. 全電動射出成形機SE−Dシリーズ. 住友重機械技報, no.150,
Dec., 2002.
広住均.成形現場向け品質管理システム「iii−System」．住友重機械
技報, no.149, Aug., 2002.

装置である。エンコーダ方式で型厚の移動量を見ていることから，設定位置まで精密に型を移動することができる。多品種・少量生産のように金型の交換が多い場合には非常に有効であり，段取り作業時間の大幅な短縮が見込まれる。
マルチトグル
通常の成形だと型締完了後に充填が開始されるが，型締力が低い状態で充填を開始し充填中に高圧に切り換えることができる。また，必要に応じて冷却中に型締力を抜くことができる。型締力が低圧の状態で充填を開始するので，サイクル短縮をすることができ生産性が向上し，またガス抜けも向上するので充填性にも効果を発揮する。
SK制御ソフト
計量完了後および充填遅延中に逆流防止装置を閉鎖
し，樹脂の充填量を安定させる動作で，このソフトウェ
アが標準で搭載されている。特別付属品になる「SK3点セット」を搭載し，上記動作をさせることで成形品の重量のばらつき，充填中のピーク圧のばらつきを抑えることができ，安定して良品を取ることができる。さらに，
計量中の樹脂密度変化が発生しても自動補正機能で樹脂密度を一定にすることができ，金型に充填される樹脂量の安定化をはかる。粉砕材の使用など計量後の樹脂密度が安定し難い場合に，特に効果が出せる。
住友重機械技報 No.161 200624

プラスチック機械特集

論文･報告

全電動中型射出成形機 SE−HD/HSシリーズの開発

全電動中型射出成形機 SE−HD/HSシリーズの開発
Development of Medium-size Full-electric Injection Molding Machine
●小

林

彰

久＊

Akihisa KOBAYASHI

図１

当社は1998年以降にSE−Sシリーズを上市したが，薄肉ハイサイクル成形業界を主なターゲットとしていたことから，市場を大きく占める自動車業界のニーズにマッチした成形機になっていなかった。このため，2005年にSE−HDシリーズおよびSE−HSシリーズを上市した。
SE−HDシリーズが自動車業界向け，SE−HSシリーズが薄肉ハイサイクル成形業界向けに開発され，それぞれ業
界にマッチした成形機となっている。
また，これらの成形機には，ダブルセンタープレスプ
ラテンや高精度，高出力ノズルタッチなど新機構を多く盛り込まれており，それぞれ高い評価を得ている。
本報では，二つのシリーズの基本的な機能および特長について紹介する。

全電動中型射出成形機 SE220HS
Medium-size full-electric injection molding machine SE220HS

Our company put the SE-S series on the market in
1998. It was primarily designed to manufacture thin-wallmolded items via a rapid cycle of injection molding andwas hence unfavorable for the production of thick-wallmolded items mainly used for automobiles. In 2005, thenewly developed SE-HD and SE-HS series were put on
the market. The SE-HD series was developed for producing molded automobile parts and the SE-HS series
for producing thin-wall molded products respectively.
Both the series have incorporated new developments,
such as a double center-press platen mechanism, a
feedback control mechanism including clamping force,and a high-precision, high-output nozzle touch mechanism. These features have been well accepted by users.
This report presents the basic functions and featuresof the SE-HD and SE-HS series.

キーワード：射出成形機，全電動，ダブルセンタープレスプラテン，型締力フィードバック

１

まえがき

には必ずしも成形機の性能がマッチしていなかった。
このような状況下で中型機では，薄肉ハイサイクル成形業

2001年末に上市した型締力2000 kN以下の小型全電動射出

界や自動車部品業界などのニーズにマッチした成形機を開発

成形機SE−Dシリーズ は，「従来のアキュームレータ付き油する必要があったので，2 シリーズを2005年の 5 月に上市し圧成形機並みのパワー」と「精密安定成形性」において，市た。それが本報で紹介するSE−HDシリーズ（2150〜4410 kN）

場から高い評価を得ている。

およびSE−HSシリーズ（2150〜3430 kN）である（図１）。

一方，型締力2000 kN以上の中型電動成形機市場では，当これらは，SE−Dでのコンセプトを取り入れながら，ダブ

社は1998年以降にSE−Sシリーズ（2250〜5390 kN）を上市しルセンタープレスプラテン や高精度・高出力ノズルタッチているが，ハイサイクル成形品（薄肉容器など）を主なターなどの新機構を採用している。以下に，これらについて説明

ゲットにしていたことから，市場を大きく占める自動車部品する。

などの厚肉成形品（射出速度は低いが，高負荷対応が必要）

25＊プラスチック機械事業部

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告全電動中型射出成形機 SE−HD/HSシリーズの開発

従来のプラテン

可動側

上下の面圧は非常に高いが，中央部の面圧がかなり低くなっている。

固定側

従来のプラテンは，型締力が上下に分散されることから，プラテンに図のようなたわみが生じる。これにより金型中央付近の面圧が低くなり，バリやコアの倒れが発生しやすくなる。

図２

面圧測定事例（12個取り容器金型を感圧紙で測定）

金型PL面の面圧と型締力の伝達（従来機）
Surface pressure on mold and transmission of mold clamping force (Conventional type)

ダブルセンタープレスプラテン

可動側

均一な面圧分布が得られている。

固定側

ダブルセンタープレスプラテンは，図のように型締力を中央部に伝えやすい構造になっているので，プラテンのたわみを最少限に抑えることができる。

図３２

面圧測定事例（12個取り容器金型を感圧紙で測定）

金型PL面の面圧と型締力の伝達（センタープレスプラテン）
Surface pressure on mold and transmission of mold clamping force (Center press platen)

SE−HDおよびSE−HSシリーズの特長

射出，計量の高負荷モータ
HSシリーズでは，前章で述べたように，今回の中型機はSE−HDシリーズと高速・高応答射出モータ

SE−HSシリーズの 2 シリーズの開発を行い，上市した。SE−

高混練・低温可塑化スクリュー（SMスクリュー）

HDは，自動車部品業界に代表される厚肉成形品向けに長時高速型開閉間保圧や高負荷計量を実現しており，一方，SE−HSは薄肉

高射出馬力

ハイサイクル成形品向けに高速，高応答射出を実現している。
シリーズ展開に当たって「モジュールやパーツの共通化」
を徹底して行い，できるだけ少ない要素で豊富なバリエーシ
ョン化を達成することができた。二つのシリーズで共通する大きな特長を次に示す。

DD（Direct Drive）射出機構など，ニーズにマッチした機能が装備されている。
以下に，主な特長について説明する。
2.1

ダブルセンタープレスプラテン

型締力2000 kN以下の小型全電動射出成形機SE−Dシリー

ダブルセンタープレスプラテン

ズの可動プラテンに採用され，型締装置の剛性において高い

型締力フィードバック制御

評価を受けていたセンタープレスプラテンを，極限までに進

高精度・高出力ノズルタッチ化させたのが「ダブルセンタープレスプラテン」である。こワイドサイズプラテン

れは可動プラテンだけでなく，固定プラテン側にもセンターフレームの低振動

プレスプラテンを採用したもので，その効果をダブルに高めなどがあげられる。
さらにHDシリーズでは，ている。
図２と図３は12個取りの容器金型のパーティングライン
住友重機械技報 No.161 200626

論文･報告全電動中型射出成形機 SE−HD/HSシリーズの開発

従来機（ 1 軸）調整ナット

型締力センサ

固定プラテンタイバー

コントローラ
射出装置

1 軸高出力ノズルタッチ力では固定プラテンに倒れ，モーメントが発生する。

射出装置

2 軸では固定プラテンに倒れ，モーメントは発生しない。

入力・表示

SE−HD/HS（ 2 軸）型厚ギア

固定プラテン型厚モータ
型厚移動指令図４

制御装置

型締力フィードバック制御の構成
Composition of mold clamping force feedback control

図５（Parting Line PL）面（製品を取り出す合わせ面）に感圧紙とから，現状のトグル機構では型厚再調整を行わないと，型を挟んで型締昇圧させて測定した結果であるが，面圧が高い

締力が最大で約20 ％増加してしまう場合があった。型締力

ほど濃い色になり，逆に低いほど淡い色になる。この場合，が増加していくと，成品重量が変化していったり，結果的に面圧のバランスがよいほど，型締装置の剛性は高いことを意

必要以上の型締力を与えてしまうことで，金型PL面の摩耗や味している。

機械の耐久性が低下するなどの問題を発生させる可能性があ

図２に示す従来機では，金型上下やタイバー周辺の面圧がった。

高くなっているが，逆に中央周辺部では低くなっていること

このような問題が次第に明らかになってきていたので，市から，面圧のバランスが悪くなっている。このような面圧分

場では型締力をより「正確」にかつ「安定」してコントロー

布の状態で成形を行うと，成形条件が厳しい場合には成形品

ルすることが求められてきた。

のバリやショートだけでなく，タイバー周辺部などの面圧がこのようなニーズにこたえて，HD/HSシリーズでは型締高い箇所でガス抜けが悪くなり，焼けなどの成形不良を発生

力センサを標準でタイバーに追加し，タイバーの伸びを測定させる可能性が高くなる。

することで，実際の型締力の表示と型締力のフィードバック

これに対し，HD/HSシリーズに搭載されているダブルセ
ンタープレスプラテンでは，図３に示すように型締力は中央部に伝達しやすい構造になっている。これによりプラテンの制御を実現させた。
型締力補正制御の構成（図４）は，次の構成から成り立っている。

たわみを最少限に抑えることが可能になり，PL面の面圧の型締力センサ

均一性を大幅に改善することが可能になった。

制御装置型厚モータ

ダブルセンタープレスプラテンは，従来機の高剛性プラテ

調整ナットおよび型厚ギア

ンよりもたわみが少なくなっていることから，図３に示すよ

この機能により，型締力の設定と実績に差が生じていれば，

うに金型中央部でも十分な面圧を得ることができる。その結自動的に型締力が補正（型締力フィードバック）されるので，果，型締力は従来比で約20 ％以上低減させて成形すること常に安定した型締力を維持することが可能になった。このこが可能になった。（中央部周辺の面圧が高くなり，上下の面とから，成形条件や時間経過による製品重量のばらつきを極

圧が低くなっていることが確認できる）

めて小さい範囲で抑えることができると期待される。

またガス抜け性も改善されているので，金型メンテナンス
周期改善などが期待される。
このようにダブルセンタープレスプラテンはトグル機構でありながら，直圧機並みの面圧分布の均一性を実現させてい
る。
2.2

2.3

高精度・高出力ノズルタッチ

図５に示すように，従来機では射出装置のノズルタッチは
1 本のアーム軸（ 1 軸）で固定プラテン側から引っ張って行っている。
しかしノズルタッチ力が高出力になると，現状の 1 軸で型締力フィードバック制御

当社では，型締装置の昇圧機構としてトグル機構を採用しており，高い信頼性を評価されている。
トグル機構では，金型をプラテンで押しつけてタイバーを伸ばすことで型締力を発生させているが，型締力の設定と実績に若干の差が生じる場合がある。
この原因として，は固定プラテンに対し倒れモーメントが大きく発生し，固定
プラテンに倒れが発生する。この結果，プラテン間の平行度の精度は悪くなってしまい，ガイドピンなどのかじりなどの問題が発生する可能性があった。
そのことから，HD/HSシリーズではプラテンの倒れが発生しない高精度で高出力なノズルタッチ機構を求めるニーズに対応して，高精度と出力アップ（従来機：25 kN，HD/HS

金型の剛性，厚さおよび大きさ

機：59 kN）を両立させた新 2 軸ノズルタッチ機構を開発し，温調による金型の熱膨張

それを標準装備した（図５）。

などが影響している。
また成形時では金型温調による金型の熱膨張が発生するこ27

ノズルタッチ機構
Mechanism of nozzle touch

この機構ではノズルと対称に配置された 2 軸アームにより構成されており，固定プラテンには倒れモーメントが発生
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告全電動中型射出成形機 SE−HD/HSシリーズの開発

サーボモータ

タイバー

ステータ

ナット
従来機に対し＋50 mm

ロータ

プラテン

駆動軸
ボールネジ軸

ロータ
ステータ

図６

ワイドサイズプラテン
Wide size platen

第２世代DD機構
Second generation DD mechanism

図７

しないことから，プラテン間の平行度を高精度に維持するこ

これは，アキュームレータを搭載したサーボバルブ機と同程とができる。

度の射出速度の応答性を実現していることになる。

またノズルタッチの昇圧，脱圧時間は0.3 秒以下で，可塑

また射出装置のC1250およびC1700では 2 軸のDD機構を採化移動速度も従来機の 2 倍以上を実現していることから，用しているので，コンパクトな構造ながらハイレスポンスを可塑化後退成形の場合でも，サイクルロスを最小限に抑える

実現している。

ことが可能になっている。従来機と比較してコストパフォー

2.7

マンス的にも優れている。
2.4

ワイドサイズプラテン

HD/HSシリーズでは図６に示すようにタイバー間隔を横高混練・低温可塑化スクリュー（SMスクリュー）

HSシリーズでは，従来のSFスクリュー形状を見直し，高混練・低可塑化を実現したSMスクリューを標準装備している。

方向に約50 mm拡張し，従来機よりも大きな金型が搭載できSMスクリューの特長として，以下があげられる。

るようになった。また金型設計の自由度が増し，金型交換な樹脂に無理なせん断をかけないスクリュー形状

どの段取り作業も容易になっている。

低温で効率よく樹脂を溶融するサブフライト
溶融樹脂の混練を促進するミキシング

ワイドサイズプラテンにより従来機よりも大きな金型を搭載し，ダブルセンタープレスプラテンにより必要最低限の型

これらにより，従来のスクリューと比較して樹脂温度は約 5 ℃締力で，型締力フィードバック制御によりその型締力を正確低減，混練度は約10 ％向上，可塑化能力は約10 ％向上した。

にかつ安定してコントロールしている。高出力ノズルタッチ

この優れた低温可塑化性能により，焼けと混練の不良低減お機能によってプラテンの倒れを防止することで，文字通りよび成形サイクル短縮化が期待される。

「金型に優しい機械」と呼ばれるに相応しい機能を装備している。
2.5

高負荷モータ（HDシリーズ）

自動車部品業界の厚肉成形品では，計量回転時のモータ負荷が高いものや，保圧時間が長くて射出モータ負荷が大きい

３

むすび
SE−HD，SE−HSシリーズは，自動車部品業界の厚肉成形品や薄肉ハイサイクル成形品などのニーズにマッチした成形機として開発された。

場合が多くある。従来機では，業界にマッチしていなかった両シリーズには，ダブルセンタープレスプラテン，型

ので，これらの成形品に十分に対応することができていなか

締力フィードバック制御および高精度・高出力ノズルタった。

ッチといった金型に優しい機能を追加した革新的な機械

今回，開発したHDシリーズでは，想定される射出およびとなった。

計量モータの負荷を見直して大幅なモータ容量アップを行っ

今後，顧客の要望も高度化，多様化していくものと思われた。この結果，保圧および計量工程でのモータ負荷は従来比るが，市場の評価を再確認してその結果をフィードバックし，で約 2 〜 3 倍の長時間負荷が可能となった。

次期開発機に反映させていきたい。

2.6

高速・高応答射出モータ（HSシリーズ）

薄肉ハイサイクル業界では，SGシリーズおよびSGMシリーズなどによって十分な実績を誇っているが，HSシリーズ
では，SE−Dシリーズで実績のある第 2 世代DD機構を射出装置に搭載することで，その代替が期待されている。

（参考文献）
大西祐史. 全電動射出成形機. SE−Dシリーズ. 住友重機械技報. no.
150, Dec., 2002.
西尾興人. 中型全電動射出成形機. 産業機械特集「プラスチック機械」,
no.666, Mar., 2006.

図７に示す構造により，低慣性と高応答射出を実現しているので，瞬時の高速高圧をコントロールが可能になり，精密
ハイサイクル分野への対応も可能になった。
射出特性は射出速度300 mm/sが標準で，電動ベルトドラ
イブ機構に比べて，約2.5倍の応答性向上を実現している。
住友重機械技報 No.161 200628

プラスチック機械特集

論文･報告

ハイブリッド射出成形機 PET4000HYの開発

ハイブリッド射出成形機 PET4000HYの開発
Development of Hybrid Injection Molding Machine
●坂

本

一

郎＊

Ichiro SAKAMOTO

図１

1996年発売のペットボトルプリフォーム用射出成形機PET4000の後継機として，2004年にPET4000HYを発売した。PET4000HYはハイブリッド成形機SE350HYをプラットフォームとし，ペットボトルプリフォーム成形専用機として開発された。ペットボトルプリフォーム用成形に必要な機能を達成するべく，電動と油圧を融合した成形機である。
型開閉およびスクリュー回転を電動駆動とし，省エネ
ルギー化を実現した。また，ペットボトルプリフォーム
成形用として特に高負荷が必要とされるエジェクタおよび射出を油圧駆動とした。ペットボトルプリフォームの要求品質に対応するべく，PET樹脂専用のSM（スミメルト）スクリューを搭載している。

ハイブリッド射出成形機 PET4000HY
Hybrid injection molding machine PET4000HY

The injection molding machine exclusively for PET
bottle preform production, PET4000HY, has been marketed since 2004 as the successor to the previous model
PET4000, introduced into the market in 1996. The model
PET4000HY, developed based on the hybrid injection
molding machine SE350HY, utilizes components driven
by electric or hydraulic power in order to provide thefunctions required for PET bottle preform molding. The
electrically driven devices are adopted for mold opening and closing to reduce the time taken to extract molded preforms, and for screw plasticizing which helps
reduce power consumption. The injection and ejection
devices are driven by hydraulic power, since they needa high output. To meet the quality requirements for PET
bottle performing, a SM screw is employed, which is
exclusively designed for the purpose.

キーワード：ペットボトルプリフォーム，射出成形機，ハイブリッド

１

まえがき

ペットボトルは1996年に 1 L未満の小容量ボトルの自主規制が解除されてから，透明性およびネジ付きキャップのリシ

ペットボトルの生産工程概要

ペットボトルの生産方法は大きく分けて，1 段法と 2 段法の二つの方法がある（図２）。

ールの利便性などにより，急激に伸びてきた。（2005年日本

1 段法ではプリフォームという試験管状の成形品を射出53万 t ）当社においては，1992年よりペットボ

成形した後に，射出成形時の保有熱を利用し，ブロー成形で国内需要

トルプリフォームの成形システムにたずさわってきた。
PET4000HYは，ペットボトルプリフォーム成形に必要とされる機能を装備した専用機である。PET4000HYの特長とペットボトルプリフォーム成形の必要項目およびその達成方
法について述べる（図１）。

29

２＊プラスチック機械事業部

膨らますことによりペットボトルを生産する方法である。この場合，プリフォーム成形とブロー成形は一つの機械で行われる。
2 段法では，プリフォームを射出成形した後にいったん温度を冷まし，ブロー成形機でブローに適した温度分布に再住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告生産量（樹脂処理量）

1 段法

ハイブリッド射出成形機 PET4000HYの開発

kg/h
1000
プリプランジャ式
可塑化装備のPET専用機400
PET4000HY
24〜48個取り
（64）

150

2 段法

飲料向け
大量生産用

PET6000H
96〜128個取り

食品および洗剤など
中量生産用

汎用機32個取り以下

2700〜5390 kN
全電動機
ハイブリッド機
油圧機

2940
型締力

5880

kN

中量生産用PETプリフォーム専用機として，
PET4000の後継機として開発。

ペットボトル生産方法
Production of Pet-bottle

図２

ブロー
機

結露防止
装置

箱詰
装置

検査装置

結晶化
装置

ゲートカット
装置
高所移載
装置
1 列排出
装置

移載
装置

金型冷却
チラー

冷
却
装
置

室内
空調

取
出
し
機
金 型

成形機

乾燥機

図４

PET4000HY位置付け
Position of PET4000HY

表１

主要装置の駆動方式
Drive types of main devices

工程

電動サーボ駆動

型開閉

◎

油圧駆動

エジェクタ

◎

射出

◎

保圧

◎

可塑化（スクリュー回転）

◎

背圧

◎

射出装置の移動

◎

当社範囲
お客様範囲

受け渡されたプリフォームの高所への移動，
一列のラインへの整列，

図３

ペットボトルプリフォーム生産工程
Process of Pet-bottle-preform production

検査装置による検査などを経て，次工程（ 箱詰め， ブローライン）へと接続される。

加熱し，ブロー成形で膨らますことによりペットボトルを生産する方法である。この場合，プリフォーム用射出成形機とブロー成形機はそれぞれ独立して設置される。
1 段法は比較的少量生産に適し，2 段法は大量生産かつ高品質のボトルの生産に適する。

３

ペットボトルプリフォーム生産システム

当社は，2 段法のプリフォーム生産用の射出成形機，金型
および周辺機器を提供する。

当社では，主に成形機から一列排出までのラインを取り扱
っている。

４

PET4000HYの特長

PET4000HYは当社のハイブリッド成形機SE350HYをプラットフォームとし，ペットボトルプリフォーム成形専用機として開発された。その位置付けは，図４に示すように製品取り数24〜64個取りの製品を主に取り扱う。
主仕様を以下に記す。

2 段法のペットボトルプリフォーム成形工程は図３に示

型締方式

ダブルトグル式

すように，乾燥機にて乾燥および140℃〜160℃程度に加熱さ最大型締力

2940 kN

れた樹脂ペレットが射出成形機に投入され，樹脂ペレットはタイバー間隔（横×縦） 730×730 mm

スクリュー回転時のせん断力とヒータの熱により280℃から最大型厚670 mm

300℃程度の溶融樹脂に加工される。

最大射出容量3801 cm3

最大可塑化能力

380 kg/h

内に射出され，圧力を掛けられ，急速に冷却されプリフォー

機械寸法

8.9（W）×2.0（D）×2.6（H）m

ムを形成する。取出しに最低限必要な温度に冷却された後で，主要アクチュエータの駆動方式を，表１に示す。

射出成形機に装備されたエジェクタによりプリフォームは突

ペットボトルプリフォーム成形専用機としての最適化をは

溶融樹脂は，チラー水にて15℃以下程度に冷却された金型

き出され，取出し機へと受け渡される。取出し機に受け渡されたプリフォームは，その後の工程に必要とされる温度まで冷却され，その用途により，ゲート（溶融樹脂をプリフォームに流す注ぎ口）のカ
ッティング，

かるべく，電動駆動と油圧駆動の特長を融合した。
ペットボトルプリフォーム成形専用機として，以下を装備している。
高出力油圧エジェクタ
プリプラ式高可塑化能力スクリューアッセンブリー
住友重機械技報 No.161 200630

論文･報告ハイブリッド射出成形機 PET4000HYの開発

300

450

プラテン位置

1
0.5
0
−0.5
0.0

フレーム振動
1.0

2.0

3.0
時間（s）

4.0

296

400

294
292

350

290
300

288
286
284

250

5.0

樹脂温度℃

1.5

型開き

可塑化能力（kg/h）

フレーム振動（mm）

298
型閉め

可塑化能力 kg/h
パージ樹脂温度 ℃
200

282
280

70

90
回転数（min−1）

図５

フレーム振幅Frame movement

SMスクリューテスト事例
Result of SM screw

図６

PET樹脂専用SM（スミメルト）スクリュー2.5

大容量金型冷却水用配管
金型ホットランナ，ホットチップコントローラ

2

金型空圧バルブゲート用駆動回路

５ＡＡ値

タイバー抜き装置（金型交換用）

生産システムの必要項目と達成方法

1.5

1

ペットボトル生産システムの特長としての必要項目と，その達成方法について述べる。
5.1

0.5

システムの高生産性

プリプランジャ式の可塑化装置を有するペットプリフォー
ム成形において，成形サイクルは以下 〜

最も長い組み合わせによって決定される。通常は，時間にて成形サイクルを決めるべく，

0
280の各合計時間が

285

290

295

300

305

310

溶融樹脂温度（℃）（AA値は樹脂温度285℃のAA値＝ 1 として表示）の合計

および の時間をより短くなるよう調整する。
充填時間＋保圧時間＋冷却時間＋製品取出し時間

図７

樹脂温度とAA値の関係
AA-value relative to melting resin temperature（製品取出し時間とは，「型開開始からエジェクタによる突出し時間と取出し機によるIN―OUT時間を含めて型締完了まで」の時間）
スクリュー回転時間（必要な樹脂を溶融するに必要な時間。インライン成形の計量時間に相当する）
充填時間＋保圧時間＋プランジャへの計量時間＋ロー
タリバルブ開時間
充填，保圧および冷却時間はペットボトルプリフォームのジャ射出，保圧工程中も可塑化可能なように回転のみでなく前後進可能な機構を持つ。さらに標準インラインのスクリューに対し，L/D（スクリュー長さ/スクリュー径）の長い
PET樹脂専用のスクリューを搭載している。
5.2

高品質プリフォームへの対応

肉厚に依存する割合が高く，金型の冷却構造および材質など

P E T 樹脂専用スクリューに要求される主な項目として，の影響を受けるが，低温可塑化による金型への充填樹脂温度

高可塑化能力（ハイサイクルおよび多数個取り対応），高混の低下も成形サイクル短縮に寄与する。

練性（外観不良対応）および低温可塑化（AA：アセトアル

製品取出し時間の短縮を目的に，PET専用成形機は電動式

デヒド値低減）がある。

の型締機構を採用している。本機構により，高速型開閉かつ通常，高可塑化能力と高混練性および低温可塑化は相反す

型開閉のストロークエンドでの低振動化を実現した。図５に，る性能である。この 3 者を両立させるべく，PET樹脂専用

事例を示す

SMスクリューは必要以上にせん断発熱をさせず，かつ十分

ペットボトルプリフォームはその試験管状の形状つまり型
開方向に製品が長いことより，金型投影面積に対し 1 ショ

な混練性能を持たすようにそのスクリュー形状に特徴を持っている。本スクリューでのテスト結果を，図６に示す。

ットの製品体積が大きくなる。そのことから，大容量射出装

高可塑化能力の条件下で，低温可塑化が実現されているの置が必要となる。さらに大容量射出でかつ成形サイクル短縮が分かる。低温可塑を実現することで，AA値の低減に貢献を実現するべく，大きな可塑化能力が必要となる。

できる（図７）。

大きな可塑化能力を得るべく，スクリューによる樹脂溶融部と金型に射出するプランジャ部を個別に装備するプリプラ31

ンジャ式の可塑化装置を採用している。スクリューはプラン

5.3

ペットボトルプリフォーム成形用金型対応

プリフォームは通常肉厚が数 mmあることから，金型内に住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告突出し力（プリフォームなし）
（kN）

250

200
突出し力（kN）

突出し力（kN）

突出し力（連続成形）
（kN）

250

200
150
100
50
0
0.00

ハイブリッド射出成形機 PET4000HYの開発

0.10

0.20

0.30

−50

0.40

0.50

0.60

150
100
50
0
0.00

0.70

0.10

0.20

−50

時間（s）

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

時間（s）

突出し力（ 5 分保持）
（kN）

250

突出し力（kN）

200
150
100

計測結果

50

プリフォームなし（EJと金型の抵抗）
0
0.00

0.10

0.20

0.30

−50

図８

0.40

0.50

0.60

0.70

20％
0％

図９

交換時に抜くことのできるオプションを準備している。
ホットランナシリンダヒータ

120％

40％

238

の低い工場での金型交換に対応し，操作側のタイバーを金型

140％

60％

99

型開後突き出し遅延（ 5 分）

プリフォーム必要突出し力
Necessary force to eject preform

ホットチップ

80％

87

連続成形中

時間（s）

160％

100％

突出し力
kN

型開閉用
電動モータ

オイル
ポンプ用
モータ
ハイブリッド機（油圧＋電動）省エネルギー対応

内訳を，図９に示す。プリプランジャ式可塑化装置を使用のホットランナシリンダヒータ
スクリュー
回転用
電動モータ

5.4

ペットボトルプリフォーム成形における成形機の消費電力

ホットチップ

オイル
ポンプ用
モータ

場合，
スクリュー溶融のスクリュー回転に必要な割合が高い。
当社で採用している電動式スクリュー回転駆動を採用すると，試算では全油圧式射出成形機に比べ，消費電力が約 3割削減される。

全油圧機

成形機消費電力内訳
Details of consume electric power

６

むすび
電動&油圧のハイブリッド式PET4000HY射出成形機を紹介した。
電動駆動の特長を生かし，省エネルギー，高速型開閉かつ低振動を実現し，油圧駆動の特長を生かし，高出力入れたまま数分間冷却し続けると，プリフォームの収縮によ

油圧エジェクタとプランジャ式大容量射出装置を実現しり通常成形時の10倍以上の突出し力が必要となることがあた。

る。図８に，事例を示す。高い突出し力が必要とされる最初のストロークのみ高出力を出し，高い突出し力が不要のスト
ロークでは低出力，高速の挙動を示すような機構の高出力油
圧エジェクタを採用している。

PET専用SMスクリューにより，高可塑化能力，高混
練および低温可塑化を実現した。
今後も市場の要求品質に応えるべく，性能向上に取り組んでいきたい。

ペットボトルプリフォーム成形用金型は通常ホットランナ
による多数個取りであり，金型製品部はチラーにより15℃以下程度に冷却される。本金型対応として，成形機にホットランナおよびホットチップ用のコントローラを内蔵し，ホット（参考文献）
PETボトルリサイクル推進協議会. 統計データ用途別需要推移/分別収集の進捗状況. Mar., 2006.

ランナバルブゲート駆動用のエアー回路および金型冷却用の冷却水配管を装備している。（一部オプション）また，天井
住友重機械技報 No.161 200632

プラスチック機械特集

論文･報告

コンパクト射出成形機 SVC50の開発

コンパクト射出成形機 SVC50の開発
Development of Compact Injection Molding Machine
●徳

重

信

彦＊

Nobuhiko TOKUSHIGE

図１

近年，大手家電・自動車関連メーカーで，生産革新や
FAシステムの自社開発によって国内での製造復活をめざす動きがある。樹脂成形においてもインフラコストの削減要求が強まり，成形機の大幅なイニシャルコストや設置スペースの低減，成形機のインライン化が求められている。
このような状況の下で，成形機サイズが2000（L）×1000（W）×2000（H）mmの竪型締（型締力490 kN｛50tf ｝）
・横射出のコンパクト射出成形機SVC50を開発した。
本機は，竪型型締装置の採用および射出機構にHST（Hydro Static Transmission）を採用して全長を抑えている。また，成形機フレーム内（可塑化ユニット下部）に製品取出し機およびコンベヤ設置スペースを確保し，従来成形機と別置きであった取出し機およびコンベヤを内蔵することで，設置スペースを小さくしている。

コンパクト射出成形機 SVC50
Compact injection molding machine SVC50

There is a move to resume domestic manufacturing
among major Japanese companies of electric appliances and automotive parts/components through promoting technological innovation and a self-developed
factory automation system. The plastic molding industry, under pressure to curtail its capital investment, isrequesting a reduction in the costs of injection molding
machines, to minimize the installation space required
for the machines, and the provision of in-line injection
molding machines. Responding to these customer
requirements, we have developed the compact injection molding machine SVC50, with a machine size of2000 mm (L) x 1000 mm (W) x 2000 mm (H) by employing a vertical mold clamping unit with a force of 490 kN(50 tf) for horizontal injection. The compact machine
features hydrostatic power transmission (HST) for the
injection mechanism and the arrangement of units aswell as the vertical clamping unit. The units have beenarranged to provide sufficient space to install a takeout robot and a conveyor under a plasticizing unit within the frame of the injection molding machine, which
would otherwise need to be separately installed fromthe machine body.

キーワード：竪型射出成形機，省スペース，油圧式射出機構

１

まえがき

近年，大手家電・自動車関連メーカーで，生産革新やFA

33

当社では，これらのニーズに対応した，省スペースの射出成形機（SVC50）の開発を行ったので紹介する（図１）。
開発コンセプトを次に示す。

システムの自社開発によって国内での製造復活をめざす動き

型締力

490 kN（50 t f ）がある。樹脂成形においてもインフラコストの削減要求が強

機械寸法

2000（L）×1000（W）×2000（H）mm

まり，成形機の大幅なイニシャルコストや設置スペースの低機械質量

2 t（金型質量含む）

減，成形機のインライン化が求められている。

コスト

横型射出成形機350 tクラス（ 4 個取り）の1/4＊株式会社 住重プラテック

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告SEDU（50 t機）全長比率50％

コンパクト射出成形機 SVC50の開発

SVC50全長比率

20％

30％

35％

35％

30％

C***

型締ユニットスクリューアッセンブリ

射出ユニット

射出ユニット型締ユニットスクリューアッセンブリ
全長3600 mm

図２２

全長2000 mm

コンパクト化
Downsizing

トグル機構を採用していることから，横型のままでは

主要仕様

省スペース化が困難であった。このことから，下金型駆

型締装置
最大型締力

動の竪型型締方式とした。
490 kN（50 tf）

スクリューアッセンブリ

タイバー間隔（横×縦） 310×310 mm
型開閉ストローク

L/D（スクリュー長さとスクリュー径の比）を17と小200 mm

さくし，全長を抑えた。

金型厚さ（最小〜最大） 370〜430 mm

射出ユニットエジェクタ装置

HST（Hydro Static Transmission）を採用，さらに機エジェクタ突出力

7 kN（0.8 tf）（最大型開き時）

エジェクタストローク

50 mm

3.2

スクリュー直径

25 mm

およびコンベヤ設置スペースが確保されており，従来成形機

最大射出圧

121 MPa（1240 kgf/cm2）と別置きであった取出し機およびコンベヤを内蔵すること

理論射出体積49 cm3

で，設置スペースが小さくなり省スペース化に貢献している。

射出質量（GPPS）

47g（1.7 OZ）

また，製品取出し機およびコンベヤ制御盤も同様に成形機設

最大射出速度

105 mm/s

置スペース内に収納できるようにスペースを確保している。

可塑化装置

成形機フレーム内に製品取出し機およびコンベヤを設置す

機械寸法

×1181
（D）
×2172
（H）mm
2138（W）

ることで，金型とコンベヤの製品搬送ストロークが最短とな

機械質量

2.7 t（特別付属品含む）

り，成形品をすばやく取り出すことができることから，サイコンパクト成形機（SVC50）の特長

コンパクト成形機SVC50の特長として，次の 9 項目があげ
られる。
3.1

製品取り出し機・コンベヤ設置スペースの確保

成形機フレーム内（可塑化ユニット下部）に製品取出し機

機械寸法，質量３

構部品の見直しを行い全長を抑えた。

省スペース

クルタイムの短縮および成形品質の向上となっている。
3.3

竪型型締装置

省スペースを実現するべく，竪型型締装置を採用し全長を抑えた。
従来の竪型成形機では上金型駆動方式を採用しているが，

SVC50開発に当たり，最大のテーマとしたのがフロア設置

SVC50では下金型駆動の型締装置を開発した。これにより，面積を小さくすることであった。このテーマを実現するべく，高い位置に配置した射出ユニットでパーティング射出が可能

50 t横型射出成形機の全長3600 mmの50 ％を占めていた型締となった。また，可動部重量の軽減を達成でき，型締モータ

装置を縦に配置，また各ユニットごとに細部にわたり検討を

容量をミニマムとすることができた。

行い2000 mmの全長まで抑えることができ，省スペースを実現した。
従来の50 t 横型射出成形機 の全長とSVC50の全長に占める各ユニットの比率を，図２に示す。
型締ユニットエジェクト機構は下金型を駆動させて，突出し/戻し動作を行うメカニカルエジェクタ方式を採用した。
3.4

射出機構にHSTを採用

HSTとは，ベルトやボールネジの代わりに油圧を用いた動力伝達方式であり，サーボモータ，ポンプ，タンクユニット
住友重機械技報 No.161 200634

論文･報告コンパクト射出成形機 SVC50の開発

センサ付きシリンダ
Cylinder with stroke sensor

位置センサ
Position sensor

圧力センサ
Pressure sensor
制御指令
Control
command
位置
Position
速度
Speed
圧力
Pressure

図３

PH
ポンプ
Pump
制御
回転数
演算器
指令
Controlcomputing Revolution
unit
command

ACサーボ
アンプ
AC servo
amplifier

M
PG

ACサーボ
モータ
AC servo
motor

射出装置
Injection unit

およびアクチュエータ（油圧シリンダ）で構成され，特長と

図４

HSTブロック図HST block diagram

して次があげられる（図３，図４）。
配置の自由度が高く，機械をコンパクト化できる。
小型軽量化が図れる。

射出

油圧機の得意な性能である，高出力および長時間保持E/C性を実現している。
ボールネジ＋電動システムで有利な部分の制御性および省エネ性を実現している。
このように，従来の油圧機の得意な性質，ボールネジ＋電動システムの得意な性質の両方を兼ね備えたシステムであり，省スペース射出成形機の開発に適している。
射出動作
サーボモータを正方向に回転させることにより，油圧シリンダが前進する。射出位置は油圧シリンダの動きに合わせてアブソリュートエンコーダが変位するので，これで検知して変速を行い，最終位置で停止する。圧力制
御は油圧シリンダ入口および出口に圧力センサが設けら

Ｍ

ドライバ

E/C

サーボモータ演算装置

指令

れているので，これで検知して圧力制御を行う（図５）。
戻り動作

図５

射出動作
Injection operation

サーボモータを逆方向に回転させることにより，油圧シリンダが後退する。戻し位置は油圧シリンダの動きに合わせてアブソリュートエンコーダが変位するので，こ自動始動・停止機能

れで検知して変速を行い，最終位置で停止する。

成形機状態出力機能

今後のH S T の展開として，竪型締，直圧型締およびハイFA対応

ブリッド機などにおいて効果が期待されてる。

イーサネットインターフェース対応可能

3.5

品質管理および解析機能

タッチパネル式カラー大型液晶画面

12.1インチ大画面タッチパネルLCDを搭載した定評のある

波形表示および解析機能「N8コントローラ」を採用した。N8コントローラは最先端の技術と簡単操作が融合した制御システムであり，設定の多い複合成形の条件も視認性の良さとタッチパネルで簡単入力できる。
特長を次に示す。
12.1インチ・タッチパネルカラーLCD

35

保守管理機能3.6

HSTの油圧源を使用したノズルタッチ

従来の成形機では，ノズルタッチ専用のモータを使用してノズルタッチを行っているが，今回HSTの油圧を利用したノズルタッチを開発した（図６）。
制御概要としては，射出/戻り動作と同様にサーボモータ

3 ヶ国語ワンタッチ切替え（日本語/英語/中国語）

を正方向/逆方向に回転させることにより，ノズルタッチ用

成形条件記憶（内部メモリ：200条件）

油圧シリンダが前進/後進する。狙いの圧力になるまで前進

メモリカードインターフェース（オプション）

させて電磁弁を切り替え，油圧を封じ込めてタッチ圧力を保成形支援機能持する。タッチ圧力が時間経過とともに若干低下する可能性

画面ハードコピー機能およびプリンタ接続回路があるので，タッチ圧力低下の対策として自動運転中の補充
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告図６

可塑化移動
Plasticizing movable unit

コンパクト射出成形機 SVC50の開発

ダイクランプDie clamp unit

図７を行っている。

て，成形機内に製品取出し機およびコンベヤ設置スペー

3.7スを確保している。

HSTの油圧源を使用したダイクランプ

従来の成形機では，ダイクランプ専用の油圧ユニットを使

本コンパクト成形機は2004年12月に初号機を納入し，用してダイクランプ制御を行っているが，今回HSTの油圧を成形評価および操作性/段取り作業性の評価を客先で行利用した上型および下型計 1 系統のダイクランプ装置を開発った。その結果として，HST油圧源を使用したノズルタ

した（図７）。

ッチ装置およびダイクランプ装置の仕様を追加してい制御概要としては，射出/戻り動作と同様にサーボモータ

る。現在，生産ラインに導入が進んでいる。

を正方向/逆方向に回転させることにより，ダイクランプ装今後の課題として，専用機向けだけではなく汎用機として置がクランプ/アンクランプとなる。狙いの圧力になるまでの満足を得るには，オプションを充実させることが必要であ

クランプさせて電磁弁を切り替え，油圧を封じ込めてクランる。

プ圧力を保持する。圧力リーク/熱膨張などによる圧力変動対策として，補充/減圧制御を行っている。また，クランプ/アンクランプ操作の運転条件が整っているか一目で分かる
ように画面に一括して状態表示を行い，操作性向上となって（参考文献）
大西祐史. 全電動射出成形機 SEーDシリーズ. 住友重機械技報, no.150,
Dec., 2002.

いる。
長時間モータOF Fの対策として，圧力が抜けてもアンク
ランプとならないダイクランプ装置を採用することにより，安全を確保している。
3.8

段取り作業性

操作側および反操作側に両開きタイプのスライド式扉を，さらに左側面にドアを設けて作業性向上をはかっている。
金型取付け/取外しの段取り性向上として，プリローラを
下プラテンに埋込み金型をスライドできる機構を設けた。これにより，位置決めピンとロケート穴にて金型の位置合わせを間単に行うことができる。
3.9

安全性

射出成形機で採用しているリスクマネジメントの手法を用い，SVC50の開発を行った。安全性の危害の発生確率と発生した危害の重大さを基にリスク分析およびリスク評価を行い，リスクを回避/低減している。
操作側および反操作側の両開きタイプスライド式扉と連動した，メカニカルストッパを装備した。

４むすび
本コンパクト成形機は，成形機本体の省スペース化として竪型の型締装置および射出ユニットにHS Tを採用している。さらに，周辺装置を含めた省スペース化とし
住友重機械技報 No.161 200636

論文・報告熱天秤による都市ごみの熱分解速度の測定

熱天秤による都市ごみの熱分解速度の測定
Thermogravimetric Measurements for Thermal Decomposition Rate of Municipal Solid Waste
●小

川

彰

一＊

Fiscal year（y）

Shoichi OGAWA

末

広

文

一＊

Fumikazu SUEHIRO

1997

Paper

1990

Garbage
Clothes

1985

Plastics
1980
Incombustible(Metal, Glass etc)

1975

Others

1970
1965
0

図１

0.2

0.6
0.4
Weight fraction, wj（−）

0.8

1.0

国内における都市ごみの年度別組成比率
Composition in MSW in Japan

都市ごみの主な組成である茶葉，綿，紙，木材（以上
植物系セルロース），魚肉およびプラスチック類（PE,PP, PS, PETおよび PVC）に対する熱分解動特性パラメータを測定した。植物系セルロースおよび魚肉は，温度550〜650 Kの範囲で急速に分解する。植物系セルロー
スの残渣は20〜27 wt%，魚肉の残渣は37 wt%である。
PE, PPおよびPSは，600〜750 Kの温度域で最も速い減量を示した。一方，PETとPVCは低温域と高温域の２領域で熱分解が進む。PETとPVC以外の試料は，770 K以下の温度で熱分解が完了した。
さらに，全試料に対する頻度因子および活性化エネル
ギー分布の熱分解動特性パラメータをModified volume
reaction model を用いて決定した。

Thermogravimetric data for each component ofMunicipal Solid Waste (MSW) were obtained. The cellulose (tea leaf, cotton, paper and wood) and fishmeat decomposed rapidly at the temperature rangeof 550-650 K. The yields of residual char were 20-27
wt% for cellulose and 37 wt% for fish meat. For PE,
PP and PS, the loss in weight occurred in the temperature range of 600-750 K with a maximum rate. For
PET and PVC, on the other hand, there exited two distinct areas of weight loss, which represented a lower
and a higher temperature of decomposition. Thermal
decomposition of samples except PET and PVC completed below 770 K. The kinetic parameters of thermal
decomposition reaction, pre-exponential factors anddistribution of activation energies were determined byapplying a modified volume reaction model.

キーワード：都市ごみ，ガス化炉，熱分解反応，活性化エネルギー

１

まえがき

厨芥類，草木，紙類およびプラスチック類など多様な組成ーモデルを用いて，1 次並列反応における頻度因子および活で構成される都市ごみを熱分解・ガス化して，有益なガスを性化エネルギー分布関数を算出し，熱分解反応の特性を検討

得る熱分解・ガス化プロセスの実用化が進められている。こした。

れら有機物の熱分解・ガス化を検討するには，熱分解反応の頻度因子および活性化エネルギーなどの動特性パラメータやガス化反応に関する知見を得ることが非常に重要である。ガス化炉内では，複雑な化学構造を有する有機物の熱分解反応

37

そこで，本研究では都市ごみを構成する個々の固体成分の熱分解反応における減量特性を検討し，分布活性化エネルギ

２2.1

実験装置および方法
試料

都市ごみの物理組成は，季節，地域，経済の発展とともにが並列的に進行するので，これらの熱分解反応における熱分変化する。都市ごみの組成が年々変化する様子を，図１に示

解動特性パラメータは単一反応とは異なり活性化エネルギーす。しかし，その主たる組成は，同図に示すように紙，厨芥，の関数となる。

草木および繊維で常に80 w t％前後を占める。都市ごみに占＊技術本部

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告都市ごみ組成の工業分析
Approximate analysis of samples

表１

熱天秤による都市ごみの熱分解速度の測定

1.2

Volatile
matterMoisture

Fixedcarbon

Ash

％

％

％

％

Tea leaf

3.7

73.8

18.5

4.1

Cotton

4.0

85.8

10.0

0.2

Paper

4.4

85.1

5.0

5.4

Wood

6.9

80.9

11.7

0.6

Fish meat

7.2

73.5

1.7

16.8

Weight fraction of residue, Wls（−）

Heating rate ; 20 K/min

Sample

1.0

0.8

0.6

0.4
PVC
PET
PS

1.2

0
Heating rate ; 20 K/min

Weight fraction of residue, Wls（−）

PP

0.2

1.0

0.8

図３

300

500

PE

700
900
Temperature, Ttb（K）

1100

1300

プラスチックの加熱減量特性
Change in weight fraction of residue with temperature for different
components in plastics

0.6
Fish meat
0.4

Wood

茶葉，綿，紙，木材，および魚肉の昇温速度20 K/minに

0.2
Cotton0

結果および考察３

Tea leaf
Paper

300

500

700
Temperature, Ttb（K）

おける加熱減量特性を，図２に示す。縦軸は，初期試料質量
900M0に対する残存物質量Mの割合である。茶葉，綿，紙および木材は水分が蒸発した後に，550〜650 Kから急激に分解が進行して，約650 Kを超えた領域で緩やかな分解となる。これ

図２

都市ごみの加熱減量曲線
Change in weight fraction of residue with temperature for different
components in MSW

らの試料の770 Kにおける残渣は工業分析結果の灰分および固定炭素と相関があることが分かる。セルロースの熱天秤による測定では，熱分解は570〜620 Kで急激に分解し，その後める比率が大きい紙，厨芥，繊維および草木を，性状が安定はほとんど減量がなく，620 K付近までに初期分解を終える

している事務用紙，茶葉・魚肉（鯵），綿および木材（杉）ことが知られている 。したがって，植物系の前記試料はセでそれぞれ代表させた。これらの工業分析結果を，表１に示

ルロースと類似の特性を示していることが分かる。

す。

一方，魚肉は470 Kから緩やかな分解が始まり，植物系試

また，都市ごみ中のプラスチックは約10 w t％であるが，分別収集が普及するに従い最近では 5 wt％前後に低減している地域もある。しかし，プラスチックの比率は小さくなってきているが，都市ごみ中の熱量比率から考えると組成として考慮する必要がある。そこで，都市ごみ中プラスチックの90 w t％前後を占めるポリエチレン（PE），ポリプロピレン（PP），ポリエチレンテレフタレート（PET），ポリ塩化ビニル（PVC），ポリスチレン（PS）を選び，試料とした。
2.2

加熱減量実験

料より緩やかな熱分解が740 K程度の温度域まで続く特性を示す。
プラスチックの加熱減量特性を，図３に示す。プラスチッ
クの減量特性は，次の 3 類に大別できる。
PE，PPおよびPSはいずれも狭い温度域で急激な減量が起こり，残渣がなくなる特性を示す。
PETは700〜750 Kで急激に熱分解し，750 K以上においては残留揮発分の緩やかな熱分解が進む。
PVCは 2 段階の急激な熱分解がある。まず，550〜620 K

各試料に対する加熱減量特性を熱天秤（株式会社島津製作において脱塩化水素による減量が現れ，その後，700〜

所製 DTG−50型）にて測定した。試料の昇温を開始する前に770 Kにおいて緩やかな脱揮が進み，770 Kにおいて残渣

20分間窒素ガスで系内をパージし，還元雰囲気に保持した後，は約21 wt％となる。プラスチックは茶葉，綿，紙，木

窒素ガスを1.67×10−6 m3N/s（100 m

材および魚肉と同様に770 Kにおいて熱分解を完了する

N/min）流通しながら

昇温速度10，20または40 K/minで1100 Kまで昇温して実験が，約100 K高い温度で熱分解が開始する。

を行った。この間，試料重量を温度の関数として連続的に測

茶葉，綿，紙，木材および魚肉は複雑な化学構造をしたセ定した。各試料は，あらかじめ380 K にて24 時間恒温槽にてルロース，ヘミセルロースおよびタンパク質などの成分より乾燥を行った後に，約10 mg精秤して加熱減量試験に供した。

構成されていることから，これらの試料の熱分解では異なる

前記の昇温速度 3 点を選定し，分布活性化エネルギーモデ

分解エネルギーを示す多数の反応が並列に進行する。このこル（Distributed Activation Energy Model DAEM） にて熱分とから，単一反応として特性パラメータを決定することには

解動特性パラメータである頻度因子および活性化エネルギー問題があると考えられる。

分布関数を求めた。

そこで，1 次並列反応の特性パラメータ，すなわち頻度因子A 0（ E）と規格化された分布曲線 f（ E）を以下のように，
住友重機械技報 No.161 200638

論文･報告10−5

10−40
Sample ; Tea leaf

Tea leaf

20 K/min
10−6

10 K/min
＊

0.7

0.8

0.6 0.5

0.4

0.3 0.2

V/V ＝0.1

0.9−1Frequency factor, A （s
）
0

10−36
40 K/minφ/T 2（K・s）−1

熱天秤による都市ごみの熱分解速度の測定

Cotton

10−32

Paper
Wood

10−28

Fish meat

10−24
10−20
10−16
10−12
10−8

10−7
0.0012

図４0.00140.00160.0018
1/T（K−1）

0.002

10−4
50

0.0022

茶葉のアレニウスプロット
Arrhenius plots of φ/T 2 vs 1/T at selected V/V＊ values for tea leaf

150
250
350
Activation energy, E（kJ/mo ）

450

0.025
Tea leaf
Cotton0.020

熱分解を 1 次反応とすると，反応式は次式で表される。

d V＊−V
dτ
V＊

E）
＝A（E）
（E）
f
exp（− RT･････････････････
0

（

Wood
0.015

V＊：初期揮発分比率

Fish meat

0.010

）

τ：熱分解時間分比率（E）
f （mo /kJ）Paper

DAEMを用いて決定した。

0.005

V：経時後の揮発0.005

T：熱分解反応温度

50

150
250
350
Activation energy, E（kJ/mo ）450

反応速度式の積分形は，次式で与えられる。
図５t∞E ）dτ）
1 − V＊ ＝ 0（−A（E）
exp（− RT（E）fdE ････････
0
0
V

∫

∫

（E）
f
dE：活性化エネルギーがEとE＋dEの間にある熱分解

茶葉，綿，紙，木材，魚肉の頻度因子および活性化エネルギー分布曲線
Frequency factors and distribution curves for tea leaf, cotton, paper,
wood and fish meat

図５および図６に示すように，茶葉，綿，紙，木材および魚肉の活性化エネルギーは，それぞれ60〜220，70〜200，

反応の存在確率100〜150，80〜210と80〜180 kJ/mo の広がりを持っている式のA0（E），E， （E）
f
を求めるには，少なくとも三つのことが分かる。一方，PE，PP，PET，PVCおよびPSは，そ異なる昇温速度において得られた熱減量曲線結果を用いて，れぞれ150〜180と210〜250，160〜240，200〜280，200〜260＊

2

所定のV/V 値におけるln（φ/T ）対 1 /Tをプロットする。

および160〜250 kJ/mo の値を示す。植物系の試料および魚そして，活性化エネルギーEと頻度因子A0（E）は，それぞれ肉の分布曲線はプラスチックと比較して幅広な形を示す。こ異なったV/V＊値に対するれは，異なった活性化エネルギーの熱分解反応が同時に進行式に示したアレニウスプロット

より求める。
（ここでφは昇温速度）

していることを示す。その理由として，これらの試料は，異なった分解エネルギーを有す結合が多数存在するセルロー

A0 R
E ･･････････････････････＝ln（ln（ φ2 ））＋0.6075− RTTEス，ヘミセルロース，ペクチンおよびリグニンなどで構成されていることによると考えられる。
分布曲線がピークを示す活性化エネルギー，すなわち主反

さらに，式に示したV/V＊値と活性化エネルギーの関係

をEで微分して （E）
f
を求めることができる。

応の活性化エネルギーは茶葉，綿，紙，木材および魚肉に対して，それぞれ，165，130，120，140および110 kJ/mo である。これらに対する既報値は，茶葉が172 kJ/mo

∞
Es
V＝
〜1 −
（E）
f
dE＝ 0 （E）
f
dE ･･････････････････････
Es
V＊

∫

∫

115 kJ/mo，木材（セルロースとヘミセルロース，リグニンの一部を含む）が143kJ/moである。これは単一反応として算出した活性化エ

例として，茶葉に対するln(φ/T 2)対 1 /Tの関係を図４にネルギーであるが，DAEMにて求めた主反応の活性化エネ示す。活性化エネルギーおよび各活性化エネルギーに対応しルギーと良い一致をみた。また魚肉に対する活性化エネルギ

た頻度因子は，ーの報告は少ないが，タンパク質である牛肉の活性化エネル

式を用いて図４に示す曲線群の勾配と切片より求められる。

39，各種の紙が97〜136 kJ/mo，綿が

ギーは111 kJ/moである。

他の試料に対する動特性パラメータも同様の方法で求めた。

一方，プラスチックの分布曲線は前記した植物系試料と比その結果を茶葉，綿，紙，木材および魚肉に対しては図５に，較して狭い幅の形を示し，同じ活性化エネルギーを持つ単一

プラスチックに対しては図６にそれぞれ示す。

反応に近いことを示している。これは，プラスチックの熱分
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告性化エネルギーが250〜280 kJ/mo の高い領域において大き

10−40
10−36
10−32

−1）
Frequency factor, A （s0

熱天秤による都市ごみの熱分解速度の測定

PEな値を示す。これは，残留炭化水素中のC＝C結合らの分解PPと考えられ，熱天秤の減量曲線が広い範囲の温度域にわたり，

PET

10−28

緩やかに減量する特性と対応していると考えられる。加熱減PVC

量実験で残渣が発生したPVCとPETの活性化エネルギーは，

PS

10−24

既報値と良い一致を見なかった。この理由として，残渣の熱

10−20分解への触媒作用による影響があげられる。

10−16

以上述べたように，DAEMにより求めた主反応に対する10−12

活性化エネルギーは，単一反応の活性化エネルギーと比較し10−8て良い一致をみた。さらに，並列反応による広範に広がった

10−4
50

150
250
350
Activation energy, E（kJ/mo ）450

活性化エネルギーの分布を知ることができた。今後，発生するガス種と量を知ることにより，炉内の反応を詳細に知るこ

0.025とができる。

0.020

４

PE

むすび

（E）
f （mo /kJ）

PP
0.015

PET

多様な組成で構成される都市ごみを，その80 wt％以上をPVC

占める茶葉，綿，紙（事務用紙），木材（杉），魚肉（鯵）おPS

よびプラスッチク（PE，PP，PET，PVC，PS）で代表させ

0.010て，熱天秤による加熱減量特性を調べた。その結果，以下のことが明らかとなった。

0.005

分布活性化エネルギーモデルを用いて，並列反応を起
0.005
50

150
250
350
Activation energy, E（kJ/mo ）450

こす都市ごみの熱分解動特性パラメータ，すなわち頻度
因子および規格化した活性化エネルギー分布曲線を明ら
かにした。

図６

プラスチックの頻度因子および活性化エネルギー分布曲線
Frequency factors and distribution curves for plastics

活 性 化 エ ネ ル ギ ー は 植 物 系 セ ル ロ ー ス は6 0 〜 2 2 0
kJ/mo ，プラスチックは150〜280 kJ/mo に分布する。

解は一定の分解エネルギーを持つ主鎖や側鎖の切断によると存在確率が最大値を示す主反応の活性化エネルギーは，考えられる。プラスチックの分布曲線のピークを示す活性化

単一反応として求めた活性化エネルギーと良く一致した。

エネルギー，すなわち主反応の活性化エネルギーは，PE，PP， PET，PVCおよびPSに対して，それぞれ240，210，230，
140と250および230 kJ/mo である。多くの研究者のプラス
チックの活性化エネルギーをまとめた報告によれば，PEが201〜290 kJ/mo ，PPが188〜285 kJ/mo ，PSが165〜273
kJ/moであり，研究者により異なった値が得られている。

PETは274 kJ/moであるが，PVCは190 kJ/moの報告と110（ベンゼンの分離），140 kJ/mo （脱塩化水素反応）および388 kJ/mo （残留炭化水素の反応）の三つの活性化エ
ネルギーを持つ報告がある 。それぞれのプラスチックが異なる活性化エネルギーを持つのは，化学的構造に由来すると考えられる。PE，PPおよびPSは主にC−C，C−H結合で構成（参考文献）
Miura, K. and T. Maki . A Simple Method for Estimating f(E) andk0(E) in the Distributed Activation Energy Model. Energy & Fuels,
12, p.864-869, 1998.
Yurugi, T., H. Iwata and M. Okuma. Thermal Degardation of Cellulose.
Journal of the Chemical Society of Japan, p.733-737, 1975.
Kawaguchi, K., K. Miyakoshi and Momonoi. Studies on the Pyrolysis
Behavior of Gasification and Melting Systems for Municipal Solid
Waste. J. Master Cycles Waste Manag, 4, p.102-110, 2002.
Waymack, B., M. Hajaligol and T. Fisher. Pyrolysis Kinetics of Cellulosic
Materials. Chem Phys Process Combust, p.281-284, 1999.
Sorum, L. M. G. Gronli and J. E. Hustad. Pyrolysis Characteristics
and Kinetics of Municipal Solid Waste. Fuel, 80, p.1217-1227, 2001.
Branca, C. and C. D. Blasi. Kinetics of the Isothermal degradation

される。C−CおよびC−Hの結合エネルギーは，それぞれ341

of Wood in the Temperature range 528-708 K. Journal of Analyticalおよび415 kJ/mo である 。これらの結合エネルギーは活性and Applied Pyrolysis, 67, p.207-219, 2003.

化エネルギーと同等な値を示すと考えられるが，上記のように大きな違いが見られる。これは，異なった化学構造が活性

Steet, J. A. and C. H. Tong. Thiamin Degradation Kinetics in Pureed
Restructured Beef. Journal of Food Process Preservation, 18, p.253262, 1994.

を変化させていることによると考えられる。ベンゼン環はWesterhout, R. W., J. Waadwers, J. A. M. Kuipers and W. P. M. van

PS中にある分子結合の結合エネルギーを低下させ，PPより

Swaaij. Kenetics of the Low-Temperature Pyrolysis of Polyethene,も低い活性化エネルギーとなる。同様に，メチル基はモノマ

Polypropene,の連なったPPの活性を低下させる。PVCでは二つの主なピ

andPolystyrene

Modeling,

Experimental

Determination, and Comparison with Literature Models and Data.
Ind. Eng. Chem. Res. 36 (6), p.1955-1964, 1997.

ークが観測 され，第 1 ピークの活性化 エネルギーは 140

Bockhorn, H., A. Hornung, U. Horunung, S. Teepe and J. Weichmann.

kJ/mo である 。この値は，報告されている脱塩化水素反Investigation of the Kinetics of Thermal Degradation of Commodity

応の活性化エネルギー140 kJ/mo

Plastics. Combust. Sci. Tech., 116, p.129-151, 1996.

と一致する。第 2 ピーク

は，脱塩化水素反応により生成されたC＝C結合を含む残留

Bartok, W., and A. F. Sarofim. Fossil Fuel Combustion. 1st ed. p.788,
1991, John Wiley & Sons, Inc., New York, U.S.A.

炭化水素の分解によると考えられる。P E Tの分布曲線は活住友重機械技報 No.161 200640

論文・報告一般廃棄物の熱分解に関する実験的研究

一般廃棄物の熱分解に関する実験的研究
Experimental Study on Pyrolysis of Municipal Solid Waste
●小

川

彰

一＊

Shoichi OGAWA

末

広

文

一＊

Fumikazu SUEHIRO〜〜
N2 gas cylinder
Gas flowmeter
Porcelain boat
SampleFirst electric furnace（Length＝200 mm）
Second electric furnace（Length＝300 mm）
Reactor（Quartz ; ID＝25 mm,〜

Length＝600 mm）
Electric heater
Chloroform
Ice -waterGas holder
Thermocouple
Temperature controler

図１

熱分解実験装置の概要
Schematic diagram of pyrolysis apparatus

一般廃棄物中の約80 wt%を占める茶葉，綿，紙，草木（セルロース系）および魚肉を，また，プラスチック
類はプラスチック類の90 w t%を占めるポリエチレン，
ポリプロピレン，ポリスチレン，ポリエチレンテレフタ
レートおよびポリ塩化ビニルを試料とし，発生するガスの種類，発生量に関して基礎的な検討を行った。
実炉を想定して，全ての試料が熱分解を完了する770 Kで得られた熱分解ガスを，さらに，1020〜1220 K，5〜
15 秒で２次熱分解を行った。温度を高く，時間を長くするに従い有効なガス種であるH2, CH4 および他の低級炭化水素は増加し，実炉において付着問題を引き起こす
タールは減少した。770 Kにおける１次熱分解で発生したタール量と1220 K, 15 秒で２次熱分解した後のタール

Tea leaf, cotton, paper, wood and fish meat, andplastics of PE, PP, PET, PVC and PS in municipal solid
waste were used as specimen for basic pyrolysis study.
The pyrolysis gases generated at 770 K were further
degraded at 1020-1220 K for 5-15 s. With increasing
temperature and space time, the amounts of H2, CH4
and the other hydrocarbons with low molecular weightincreased, while the amount of tar (more than sevenof carbon number) adhered on the equipments in thepractical reactor decreased. Comparing the amount oftar derived during pyrolysis at 770 K with that of degradation at 1220 K for 15 s, the tar content with 0.1-1.0
molar fraction generated form each component in
Municipal Solid Waste (MSW) decreased to that below
0.1.

量を比較すると，タールのモル分率は0.1〜1.0から0.1以
下に減少した。
キーワード：熱分解，廃棄物，プラスチック，ガス成分

１

まえがき

近年，一般廃棄物を熱分解・ガス化し，有益なガスを得る技術が注目されている。

２2.1

実験装置および方法
試料

一般廃棄物の物理組成は，季節，地域および経済の発展と昇温に部分燃焼法を用いたガス化炉内では，燃焼，熱分解ともに変化する。しかし，その主たる組成は，紙，厨芥，草およびガス化反応が同時に進行する。しかし，種々の組成よ

木および繊維で常に80 wt％前後を占める。本研究では，一り構成される一般廃棄物をガス化する場合，熱分解・ガス化

般廃棄物に占める比率が大きい紙，厨芥，繊維および草木を，にて得られるガス種は多様である。

性状が安定している事務用紙，茶葉・魚肉（鯵），綿およびそこで，主な一般廃棄物成分を個々に熱分解して，得られ木材 （杉）でそれぞれ代表させた。また，一般廃棄物中のるガス状成分，ガス量と熱分解温度，熱分解時間の関係を求

プラスチックは約 5 〜10 wt％である。しかし，一般廃棄物

め，一般廃棄物組成の基本的な熱分解特性を検討した。

中の熱量比率から考えると組成として考慮する必要がある。
そこで，一般廃棄物中プラスチックの90 wt％前後を占める

41

＊技術本部

住友重機械技報 No.161 2006

試料の元素分析結果
Ultimate analysis of plastics

Specimen

N
％

C
％

H
％

Cl Others(＊)％％

1.0 85.0 14.0 −−Polypropylene − 82.0 18.0 −−Polyethylene

PET

2.5 61.8 4.0

−

31.7

PVC

1.6 38.7 5.3 53.2−

Polystyrene

1.0 90.8 8.2−−(＊)Balance
図２

1.0
CO

0.8

0.6

CO2
C3H8

0.4
CH4
C2H6
C3H6

0.2

≧C7

0

770 Kにおける１次熱分解後のガス組成
Composition in gas generated at 770 K in 1st furnace

一般廃棄物の熱分解に関する実験的研究

1.0
Gas composition,C（g/g-specimen）
g

表１

Gas composition, C（g/g-volatilegmatter）

論文･報告

Tea
leaf

Cotton

Paper

Wood

Fish
meat

CH4

C3H6

0.8

0.6

0.4

H2
CO
CO2
CH4
C2H4
C2H6
C3H6
C3H8
C4
C5
C6
≧C7

C6

C2H6
C3H8
C4
C5
C6

C2H4

≧C7

0.2
0

PE

PP

PET

PVC

PS

ポリエチレン（PE），ポリプロピレン（PP），ポリエチレン

系，芳香族炭化水素や分岐パラフィンは沸点が異なるので，テレフタレート（PET），ポリ塩化ビニル（PVC）およびポ

ここで定めた炭素数は必ずしも各成分の実際の炭素数とは一リスチレン（PS）を選び，試験試料とした。実験に用いた

致しない。ただし，C 7は別途GC/MSにて実施した分析で，試料の元素分析結果を，表１に示す。

ベンゼンであることを確認した。

2.2

熱分解実験

熱分解実験装置の概要を，図１に示す。実験装置を，キャ

図２に示すように，植物系セルロースのうち，紙と木材はタール（C7以上）が多く発生する。これは，D−グルコピラ

リアガス（N 2 ）供給源，設定温度の異なる二つの電気炉，ノース（D-glycolpyranose）の分解が進み，リボグルコサン

発生ガス中油分の吸収装置およびガスホルダより構成した。

（levoglucosan）が生成されたのが主因である

第 1 電気炉は固体試料を 1 次熱分解する目的に，第 2 電気

O，C−C結合の開裂によるCO，CO2が生成され，両試料はガ

炉は熱分解して発生したガス状成分をさらに所定の反応温ス成分も類似の特性を示した。茶葉と綿は紙と木材に比較す。また，C−

度，反応時間で 2 次熱分解する目的に使用した。また，キると，1 次熱分解においてタール成分の分解が進み，CO2やャリアガス流量を変化させることにより，熱分解成分の電気C2H4，C2H6，C3H6，C3H8などの炭化水素が多く発生し，タ

炉内空間時間を調整できるようにした。

ール成分は少ない。茶葉と綿は，紙と木材に比較すると低分

実験は，次のように進めた。第 1 電気炉を室温に，第 2電気炉を所定の温度に設定し，約200 mg精秤した試料を磁子化が容易であると言える。
3.1.2

プラスチック

器ボートに入れて第 1 電気炉中央に設置し，窒素ガスの流各プラスチックを770 Kにて熱分解して得られたガス中の成量を所定量に設定して系内を約 2 時 間 置換した。その後，分を，図２に示す。PE，PSからの主生成物はタールである。

第 1 電気炉を，全ての試料が熱分解を完了する770 Kまで急

熱天秤による重量変化の測定では，PEは760〜770 Kにおいて速に昇温させた。第 2 電気炉の温度は1020，1120または分解が終了するのに対して，PSは720〜730 Kで熱分解が終了

1220 Kとし，窒素ガスの流量を順次変化させて，発生ガス種，し，PEの方が熱分解しにくい。そのことから，770 Kでは再ガス量と熱分解温度，空間時間の関係を調べた。この時，2結合などの停止反応により，主にC7以上の炭化水素が主成分

次熱分解炉のガス空間時間 t は，均熱帯長さL，窒素ガス流になると考えられる。これに対して，PSはPEより主鎖の切断

量Q N2，反応管断面積S re より，t ＝S re L/ Q N2にて算出した。

が進行して低分子量化するが，モノマがC7以上であるので，熱分解にて発生したガス状成分のうち，油分を吸収装置に770 Kでは多量のタールが発生すると考えられる。したがって，て，H 2 ，CO，CO2，CH4および低分子量炭化水素などをガ

熱分解温度が低すぎてPEに対しては主鎖の切断が不十分でスホルダにて捕集した。捕集したガスおよびクロロホルム液

あり，PSに対してはモノマの分解まで至らないと言える。

はガスクロマトグラフィ（株式会社島津製作所製 GC−8A型）

PPの熱分解では，C2H6が0.02 kg/kg-specimen, C3H6が0.11

にて成分を分析した。それぞれの熱分解実験が終了した後，kg/kg-specimen , C5が0.19 kg/kg-specimenそれぞれ測定され炉内を400 K以下に降温して残渣を取り出し，デシケータ内

た。PE，PSと比較すると低分子量の成分が多く発生する。

で冷却した後に重量測定に供した。

また，C7以上のタールはJamesら の結果を考え合わせると，

３
3.1

結果および考察
１次熱分解

1 次熱分解における，試料のガス成分および発生量につ解重合により生じたプロピレンの多量体やジメチルヘプタンなどと考えられる。
PVCはC7以上が約0.65 kg/kg-specimen発生するが，CH 4，
C2H4，C2H6，C3H8，C4，C5，およびC6と多種に分解していいて考察する。

ることが分かる。これは，脱塩化水素反応により発生したポ

3.1.1

リエンがさらに切断されて，C＝Cを主骨格とする炭素数 2

セルロースおよびタンパク質

紙，茶葉，綿，木材および魚肉を770 Kにおいて 1 次熱分〜 6 の炭化水素が生成されることによると考えられる。

解して得られたガスは，H2，CO，CO2，CH4，C2H4，C2H6，

第 1 電気炉における熱分解により，大きな分子は分解して，

C3H6，C3H8，炭素数が 4 ，5 ，6 および 7 以上のC4，C5，C6，

上記のガス状成分と残渣になる。770 Kにおける熱分解では

C7 の各成分である。熱分解成分の炭素数 4 以上の成分に対試料中の揮発分の84 wt％以上は揮発し，残渣は植物系セル

しては同定は行わずに，同等の沸点を持つn−パラフィン系のロースが20〜27 wt％, 魚肉が37 wt％である。プラスチックは，炭素数で示した。したがって，同一炭素数でもn−パラフィン

PETおよび P VCを除いて770 K以下で全て分解する。
住友重機械技報 No.161 2006

42

Gas composition, C（g/g-specimen）
g

0.8

CO

0.6
CO2
CH4
C2H4

0.2
0
1.0
0.8

≧C7C3H6
Tea
Cotton Paper Woodleaf
1120 K, 15 s
H2
CO

H2
CO
CO2
CH4
C2H4
C2H6
C3H6
C3H8
C4
C5
C6
≧C7

0.6
CO2
0.4
CH4
C 2H 4
C5

0.2
0

≧C7
Tea
leaf

Cotton

Wood

H2
CO

0.6
CO2
0.4
0.2
0

CH4
C 2H 4
C5≧C7
Tea
Cotton
leaf

Wood

Fish
meat

H2
CH4
C2H4

Gas composition, C（g/g-specimen）
g
Gas composition, C（g/g-specimen）
g

図４

43

PP

PET

C2H4
C 3H 6
C5

C6
≧C7
PE

PP

PET

PVC

PS

H2

CO

C2H4

CO2

H2
CO
CO2
CH4
C2H4
C2H6
C3H6
C3H8
C4
C5
C6
≧C7

0.6
0.4
C3H6
C4

0.2

≧C7
PE

PP

PET

PVC

PS

1220 K, 15 s

1.0
H2

0.8
CH4

C5

CO

0.6
C2H4

0.4

CO2

C4

0.2
≧C7
PP

PET

PVC

PS

1020，1120および1220 K，15 s間２次熱分解後のガス組成
Composition in gas generated for 15 s at 1020, 1120 and 1220 K in 2nd furnace

3.2

２次熱分解

セルロースおよびタンパク質分（C7 以上）が減少し，H2，CH4や炭素数が低い炭化水素の量が増加していることが分かる。特に魚肉は，770 Kの熱分
解では42 w t％の最も多いタールを発生したが，そのガスを
1220 K，15 秒熱処理するとタールが18 w t％に減少し，逆に発生しなかった水素は 5 w t％に増加した。
3.2.2

プラスチック

植物系セルロースと同様に，プラスチックを 2 次熱分解さび図５に示す。いずれの試料も高温にするに従い，また，長

CH4

CO

時間処理するに従いC7以上の成分が減少し，H2や低分子化した炭化水素が増加して，熱分解が進行していることが分かる。

CO2

C2H4
0.4
C4
0.2

C 3H 6

PEからは，1020 Kの 2 次熱分解にて，H2，CH4，C 2H 4，

C5C6

C3H6，C4，C5およびC6の多種の成分が発生する。PEのター
ルの重量比率は770 Kの 1 次熱分解では 1 であったのに対し

≧C7
PE

H2
CH4

せて得られたガス成分のうち 5，15 秒の結果を，図４およ1220 K, 5 s

0.6

0

PS

切断や鎖式および環状炭化水素の分解が進行して，タール成
H2
CO
CO2
CH4
C2H4
C2H6
C3H6
C3H8
C4
C5
C6
≧C7

CO2

C 2H 6
C4

1.0
0.8

PS

CO

0.8

0

PVC

1120 K, 5 s
H2
CH4

0.2

PVC

ずれの試料も高温にするに従い，C−H，C−C，C＝C結合の

0

0.4

PET
1120 K, 15 s

1.0
0.8

PP

得られたガスの成分のうち15 秒の結果を，図３に示す。い

≧C7

0.6

≧C7
PE

および1220 Kにてそれぞれ 5，10，15 秒間 2 次熱分解させて

C5
C6

1.0

0.2

770 Kにて得られた 1 次熱分解成分を，さらに1020，1120

C4

PE

CO2
C2H6 C3H6
C4
C5
C6

0.4

図５

3.2.1
CO2

C2H6 C3H6

0.2

C2H4

いて考察する。

0.6
0.4

CO

2 次熱分解における，試料のガス成分および発生量につ

CO

0.8

1020 K, 15 s
H2
CH4

PE

1020 K, 5 s

1.0

0.6

0
Paper

一般廃棄物の熱分解に関する実験的研究

0.8

0

Fish
meat

1220 K, 15 s

1.0
0.8

Paper

1.0

0

Fish
meat
Gas composition, C（g/g-specimen）
g

0.4

1020，1120および1220 K，15 s間２次熱分解後のガス組成
Composition in gas generated for 15 s at 1020, 1120 and 1220 K in 2nd furnace

Gas composition, C（g/g-specimen）
g

図３1020 K, 15 s
H4

1.0

Gas composition, C（g/g-specimen）
g

Gas composition, C（g/g-volatilegmatter）

Gas composition, C（g/g-volatilegmatter）

Gas composition, C（g/g-volatilegmatter）

論文･報告

PP

PET

PVC

PS

1020，1120および1220 K，15 s間２次熱分解後のガス組成
Composition in gas generated for 5 s at 1020, 1120 and 1220 K in 2nd furnaceて，1220 K，15 秒の 2 次熱分解後には0.17となり83 ％激減
する。PEの化学構造は 2 次熱分解にてガスや低分子量の成分に容易に分解しやすいことが分かる。
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告表２

一般廃棄物の熱分解に関する実験的研究

回帰式 の係数
Coefficients in Eq. (1)

j
H2

1

CO

2

CO2

3

CH4

4

≧C7

12

tea leaf

Cotton

Paper

Wood

Fish meat

PE

PP

PET

PVC

PS

i
αij , βij ,γij

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

αi1

8.74E−05
3.06E−04−8.85E−02
3.71E−04
3.18E−03−3.02E−01−1.18E−04
7.59E−03
2.54E−01
1.58E−04
2.79E−04−1.39E−01−7.43E−05−1.64E−03
1.80E−01

5.54E−05
2.89E−04−4.90E−02
5.08E−04−7.21E−03−2.34E−01
9.39E−05−1.37E−04
9.74E−03
6.81E−05−7.39E−04−3.08E−02−5.35E−05−7.58E−04
1.04E−01

7.76E−05
3.16E−04−7.60E−02
6.79E−04
6.12E−03−4.64E−01−5.11E−07
3.56E−03
6.68E−02
5.10E−05
1.18E−03−1.69E−02−1.66E−05−1.36E−04
5.06E−02

9.86E−05
1.67E−04−9.57E−02
6.05E−04
7.18E−03−4.26E−01
3.40E−05
2.50E−03
3.45E−02
5.18E−05
3.99E−04
2.40E−03−3.46E−05−3.95E−04
8.77E−02

8.59E−05
8.32E−05−8.51E−02
3.36E−04−1.90E−04−2.97E−01
7.20E−05
4.39E−03−3.93E−02
1.95E−05−2.57E−04
2.87E−02−3.38E−05−2.94E−03
1.58E−01

2.57E−04
1.62E−03
2.69E−01
0
0
0
0
0
0
2.46E−04
3.51E−04−2.13E−01−2.58E−04−2.33E−03
4.36E−01

1.66E−04
2.43E−03−1.80E−01
0
0
0
0
0
0
4.31E−04
4.07E−03−3.32E−01−3.14E−04−9.26E−03
6.34E−01

4.94E−05
2.43E−04−4.53E−02
5.70E−04
8.74E−03−4.38E−01−3.19E−04
4.94E−03
4.98E−01
3.60E−05
1.20E−03−1.80E−03−2.14E−04−5.39E−03
5.47E−01

7.98E−05
3.53E−04−8.15E−02
0
0
0
0
0
0
4.64E−05
1.64E−03−2.59E−02−1.90E−04−1.96E−03
3.03E−01

1.99E−04
7.45E−04−2.05E−01
0
0
0
0
0
0
9.45E−05
9.69E−04−9.75E−02−1.86E−03−1.61E−02
2.78E＋00

βi1
γi1

αi2
βi2
γi2

αi3
βi3
γi3

αi4
βi4
γi4

αi 12
βi 12
γi 12

PETの熱分解は結合の弱い鎖の末端から起こるが，高温域wiは一般廃棄物組成 i 種の重量比である。したがって，一の熱分解ではエステル結合の切断による環状の中間生成物を般廃棄物の組成，ガス化炉の運転温度およびガスの空間時間生成する。その結果，PETからは多量の環状中間生成物がタールとして発生すると考えられる。
PSの熱分解は，側鎖および主鎖のラジカル切断により進む。
その結果，スチレン（styrene）の単量体，二量体，三量体によって得られるガス種・ガス量は式，式および 式で算出することができる。

４

むすび

および四量体を生成する 。そのことから，1220 Kの 2 次熱多様な組成で構成される一般廃棄物を，その80 wt％以上

分解後も生成物中に多量のタールが測定されたと考えられる。

を占める茶葉，綿，紙（事務用紙），木材（杉），魚肉（鯵）770 Kの 1 次熱分解と1220 K，15 秒の 2 次熱分解で発生しおよびプラスッチク（PE，PP，PET，PVC，PS）で代表さたタール量を比較すると，0.13（茶葉）〜 1（PE）から0.03

せた。これら試料を用いて，770 Kにおける 1 次熱分解にて（紙）〜0.55（PS）に減少し，全試料の平均タール量は0.53か得られる分解成分，さらにその分解成分を1020〜1220 K，5

ら0.19へ減少する。

〜15 秒の範囲で 2 次熱分解させて得られる成分および発生

以上，単一試料の熱分解に対して述べたが，実炉を想定した場合，プラスチックは混合した状態で炉内に投入される。

量を調べた。その結果，以下のことが明らかとなった。
1 次熱分解ガスを熱分解温度1020〜1220 K，分解時間

その場合，混合による分解生成物への影響が考えられる。し5 〜15 秒の範囲で 2 次熱分解すると，タール量は0.13

かし，PE, PP, PSの 3 種類の混合に対しては，個々のプラス（茶葉）〜 1（PE）
から0.03（紙）〜0.55（PS）に減少する。

チック分解生成物の和として表され，混合されたことにより一般廃棄物を熱分解して得られるガスの組成，発生量

異なった分解機構が生じて新たな分解成分が生成されることが明らかになり，ガス化炉内の温度および空間時間の関はない 。また，他のPET，PVCを混合すると，ガスの収率数として表すことができる。

が向上するとの報告もある 。しかし，PET，PVCの割合は
一般廃棄物全体の約2.5 w t％であるので，これらの混合による新たな分解生成物があっても全体の熱分解ガス組成に与える影響は小さいと考えられる。
以上述べたように，温度と空間時間の熱分解に与える影響を明らかにした。その結果，一般廃棄物の熱分解特性，タールの減少特性およびタール発生量などを定量化することができた。
3.3

一般廃棄物から得られる熱分解ガス組成推算式

以上の実験より，一般廃棄物の i 種組成から得られる j 種
ガス量 g i j は，熱分解温度T，ガス空間時間 t を用いて次式で表すことができる。
g i j ＝αi j T ＋βi j t ＋γi j ･･･････････････････････････････（参考文献）
Tang, M. M. and R. Bacon. Carbonization of Cellulose Fibers -Ⅰ
Low Temperature Pyrolysis. Carbon, 12, p.211-220, 1984.
Yurugi, T, H. Iwata and M. Okuma. Thermal Degradation of Cellulose.
Journal of the Chemical Society of Japan, p.733-737, 1985.
James, C., W. Chien and J. K. Y. Kiang. Pyrolysis and Oxidative
Pyrolysis of Polypropylene. Advanced Chemistry Ser., p.175-197, 1998.
Zimmerman, H. and N. T. Kim. Investigation on Thermal and Hydrolytic
Degradation of Poly(Ethylene Terephthalate). Polymer Engineering andScience, 20, p.680-683, 2002.
Amiya, S., M. Uno, K. Matsumura and T. Taniguchi. Thermal
Degradation of Poly(ethylene terephthalate). Polymer Preprints,
Japan, 40, p.2668-2690, 1991.
Westerhout, R. W., J. Waadwers, J. A. M. Kuipers and W. P. M.
van Swaaij. Kenetics of the Low-Temperature Pyrolysis of

ここに，αi j ，βi j ，γi j は重回帰式の係数である。代表的な

Polyethene, Polypropene, and Polystyrene Modeling, Experimental

i ＝ 1 〜10，j ＝ 1 〜 4 および12の値を，表２に示す。さらに，Determination, and Comparison with Literature Models and Data.

個々の一般廃棄物組成を熱分解して得られる j 種ガスの総量
G j ，ガスの総量G MSW はそれぞれ次式で得られる。

G j ＝Σw i g i y ･･･････････････････････････････････････i
G MSW ＝ΣΣw i g i y ･･･････････････････････････････････
i jInd. Eng. Chem. Res., 36 (6) p.1955-1964, 1997.
Murata, K and M. Akimoto. Thermal Degradation of Mixed Polymer.
Journal of the Chemical Society of Japan, p.774-781, 1979.
Williams, P. T. and E. A. Williams. Interaction of Plastics in MixedPlastics Pyrolysis. Energy and Fuels, 13, p.188-196, 1998.

住友重機械技報 No.161 200644

論文・報告熱分解ガス中油分の捕集･再生特性

熱分解ガス中油分の捕集･再生特性
Characteristics of Collection and Dislodgment of Adhesive Gaseous Hydrocarbons by Ceramic Filter
●小

川

彰

一＊

Shoichi OGAWA

末

広

文

一＊

Fumikazu SUEHIRO

木

嶋

敬

昌＊＊ 飯

Takamasa KISHIMA

尾

良

夫＊＊

Yoshio IIO

Ceramic filter NO.5
OD＝0.06m, ID＝0.04m, L＝1.5m

TI

Electro-magnetic valve

Compressed air（0.35MPa）
Polystyrene particles
FI

PDI

TI

Combustion conditions ;LPG

air ratio＝0.8−0.9
flue gas flow rate

Air

＝0.033−0.051 m3N/s

Incinerator

Heater

Dust

Induced draft fan

パイロット実験装置の概要
Schematic diagram of pilot plant for ceramic filter test

高温における固体粒子の捕集にはセラッミクフィルタ
が，また，その再生にはパルスジェット法が用いられている。しかし，処理ガス中にガス状炭化水素が存在する
場合，炭化水素（油分）が固化することから，セラミッ
クフィルタに捕集した油分がパルスジェット法によって脱着するか否かは明らかではない。
本報では，510〜780 Kで発生させたポリスチレン熱
分解ガス中の炭化水素ガスの捕集および脱着特性に関して検討した。フィルタに捕集された炭化水素質量が圧力損失に与える影響を測定し，熱的およびパルスジェットによる再生法について調べた。その結果，フィルタで捕集した炭化水素を脱着させるにはパルスジェット法では難しく，780 Kより高い温度で7200 秒以上の熱処理が必要であることが明らかとなった。

The ceramic filter has been used usually to collect thesolid particles in the high temperature surroundings.
But it is not almost clear if hydrocarbons adhered in
the ceramic filter are dislodged or not by the methodof pressurized air/inert gas injection. The experiments
have been carried on to investigate about the characteristics of collection and dislodgment of adhesive hydrocarbons in polystyrene-decomposed gas at 510-780
K. The effect of adhesive hydrocarbons weight in thefilter on pressure loss is analyzed, and regeneration
methods by thermal treatment and pressurized inert
gas injection are examined. This investigation tends toconclude that it is impossible to dislodge the adheredhydrocarbons in ceramic filter by the method of pressurized gas injection, but the thermal treatment above
the temperature of 780 K during more than 7200 s makes
adhesive hydrocarbons dislodge.

キーワード：熱分解ガス，炭化水素，セラミックフィルタ，パルスジェット
く分布することから，ガス温度によっては凝縮や固化を起こ

まえがき

１

す。さらに，微細なフィルタ目開きによってはKelvin効果に有機物をガス化して得られたCO, H2, CH4などを含む可燃性ガスをボイラの燃料などに利用するガス化プロセスが開発〜

圧力損失特性に複雑な影響を与えると考えられる。

，注目されている。本プロセスにおいては，ガス

したがって，払落しが十分可能なチャーや灰分の固体粒子化炉で発生した可燃性ガスは灰およびチャーなどを含むことの他に，前記の沸点の炭化水素（油分）を含むガスに対してから，ガス燃料として利用する時にはこれら固体粒子をフィは，従来の逆洗法に加えて加熱法によるフィルタの再生効果

ルタなどであらかじめ除去し，ガスを精製する必要がある。

をあらかじめ検討する必要がある。

され

〜

，プ

本研究では，セラミックフィルタに油分を含むガスを流通

ラスチックの熱分解過程において発生する炭化水素が可燃性させた場合に起こる圧力損失の増加特性および高圧空気によ

ガス中に含まれる。炭化水素の沸点は470〜680 K 程度に広る逆洗効果と加熱による再生効果について検討を行った。

しかし，有機物にプラスチックが含まれた場合

45より蒸気圧が変化することから，フィルタの逆洗特性および＊技術本部＊＊日本スピンドル製造株式会社

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告熱分解ガス中油分の捕集･再生特性

セラミックフィルタの性状
Physical properties of ceramic filters

表１

Test piece

Material

Shape ofcomponent

Dimensionofcomponent

Density

Porosity

Weight per
surface area

Dimensionof test piece

Thickness

Shape

−

−

−

μm

kg/m3

−

kg/m2

m

m

−

Filter NO.1

SiO2

Particle

10

1910

0.28

38.2

0.02

W＝0.2,D＝0.2

Plate

Filter NO.2

SiO2

Particle

10＋1

1950

0.26

39.0

0.02

W＝0.2,D＝0.2

Plate

Filter NO.3

SiO2

Particle

10＋1＋0.1

1960

0.26

39.2

0.02

W＝0.2,D＝0.2

Plate

Fiber

17

400

0.86

3.4

0.01

OD＝0.06,
ID＝0.04,L＝0.1

Tubular

Fiber

17

400

0.86

3.4

0.01

OD＝0.06,
ID＝0.04,L＝0.5

Tubular

Filter NO.4

Filter NO.5

SiO（57wt％）
2
Al2O（43wt％）
3

SiO（57wt％）
2
Al2O（43wt％）
3て油分付着量と圧力損失（後出，付着油分による圧力損失とProduct hydrocabons, Whc（g/g-sample）

0.9を言う）の関係，加熱によるフィルタの再生効果などの負Specimen ; Polystyrene
Decomposition temperature ; 770K

0.7

荷・再生実験と，フィルタNO.5 の円筒型実用品を用いて高0.5

圧空気による逆洗効果および加熱再生効果を調べるパイロッ

0.3

トプラント負荷・再生実験を行った。

0.1

2.2.1

小型試験片実験

小型試験片による負荷・再生実験においては，あらかじめ

0.005

粒子状ポリスチレンを約0.5 kg充填した容器（0.135（直
0
300

400

600
500
Boiling point, T（K）
b

700

800

径）×0.2（高さ）m）を外部より電気ヒータにて約510 Kに加熱し，容器上部に固定したセラミックフィルタ試験片にポリスチレン熱分解ガスを通過させて，フィルタの油分付着量

図１

炭化水素（油分）の沸点別発生量
Boiling points distribution for product hydrocarbonsとフィルタ目開きの関係を調べた。このとき，セラミックフ
ィルタの試験片はフィルタNO.1，NO.2 および NO.3 を順次交換して実験を行った。

２
2.1

2.2.2

実験

パイロットプラント実験

冒頭の図に示すように，パイロットプラント実験装置を，プラスチック試料およびフィルタ試験片

熱風発生炉，ポリスチレン粒子供給装置，集塵装置および誘本研究では下記のポリスチレン試料を熱分解し，得られた引ファンより構成した。集塵装置内には円筒型セラミックフ

油分を含む熱分解ガスをセラミックフィルタ試験片に通してィルタNO.5を 3 本設置し，フィルタ頂部から高圧空気を噴以下の実験を行った。

射して，パルスジェット方式による付着油分の払落し操作が2.1.1可能となっている。

ポリスチレン試料

ポリスチレンは市販品であるエー・アンド・エム スチレ

あらかじめLPG燃焼により熱風発生炉内温度を約570 Kにン株式会社製のＡ＆ＭポリスチレンGPPS−HF77（ 3（直昇温して，定常状態到達を確認した後，ポリスチレン粒子を径）× 3（長さ）mmの円柱状粒子）を用いた。平均分子量8.3×10−5 kg/s（300 g/h）の供給速度で炉内に供給して熱分は約90000 g/moである。また，別途実施したポリスチレ

解させ，その熱分解ガスを含むLPG燃焼排ガス全量を集塵装

ンの770 Kにおける熱分解発生成分の測定ではH2, CH4などは置のフィルタ部に通過させた。この時のガス流量は0.033〜

測定されず，C 2H 4が最も沸点の低い炭化水素である。炭化

0.051 m3N/s，ろ過速度は約0.083〜0.125 m/s （フィルタNO.5

水素の沸点別発生量を，図１に示す。主に発生する炭化水素を 3 本使用）である。

の沸点は，約470，590および680 Kである。
2.1.2

セラミックフィルタ試験片

集塵装置内温度を約570 Kに保持しながら，ポリスチレン
積算供給量がフィルタ単位表面積当たり（外表面積基準）実験に供したセラミックフィルタの性状を，表１に示す。

0.12，0.63，0.98および1.18 kg/m2にそれぞれ達したときに，フィルタNO.1，NO.2および NO.3はいずれも平板形状で，ふフィルタ頂部よりパルスジェット方式により払落し操作（パ

るいの目開きに相当する粒子間の空隙分布（目開き）を調整

ルス空気圧0.35 MPa, 噴射時間0.1 秒, 噴射回数10回。後出，したフィルタである。フィルタNO.5は繊維状の円筒型（0.06

本状件をパルスジェットの条件）を行い，払落し前後のフィ（外径）×0.04（内径）m，長さL＝1.5 m）の市販セラミック

ルタ圧力損失を測定して払落し効果を調べた。

フィルタ，NO.4はNO.5をL＝0.1 mに切断した試験片である。
2.2

実験装置および方法

実験では，フィルタNO.1，NO.2 および NO.3 の小型試験片を用いて目開きと目詰まりの関係，フィルタNO.4 を用い

３

結果および考察3.1

小型試験片負荷・再生実験

フィルタは粒子状物質を物理的に捕捉する集塵メディアで住友重機械技報 No.161 200646

論文･報告熱分解ガス中油分の捕集･再生特性

3000
ΔPf＝50.7 m h2＋887

2000

1500

1000
Test piece ; Filter NO.4
Filtration rate ; 0.083 m/s

500

0

図２

1.0
Loss ratio in adhesive
oil mass on filter, R（−）
r

Pressure loss of filter, ΔP（Pa）
f

Correlation factor＝0.9
2500

0

2
4
6
Adhesive oil mass on unit surface area2of filter, m h（kg/m ）0.8
Regeneration
temperature

0.6

0.4

510 K
580 K
680 K

0.2

780 K
0

8

付着油分質量と圧力損失の関係
Effect of adhesive oil mass on pressure loss of filter

0

2000

4000

6000

8000

Thermal treatment time, t（s）

図３

再生処理温度および時間における再生率
Effects of thermal treatment temperature and time on loss ratio in
adhesive oil mass on filter

あることから，フィルタの目開き，厚さにより捕集可能な物

Rr＝（m h2−m h（t T ））/（m h2−m h0）質の粒子径が異なる。そこで，まず，ポリスチレン熱分解ガ

ここで h2：終了時間

h0：開始時間

ス中の油分に対して，目開きの影響を調べるべく，平板セラ
ミックフィルタNO.1，NO.2および NO.3を使用してポリスチで定義した。

レン熱分解ガスを約11000 秒通気した。その結果，フィルタ

図示したように，再生時間を長くすると油分付着量は減少に付着した油分量をフィルタに流入した油分量で除したフィ

し，R r は上昇するが再生温度510 Kでは7200 秒処理してもR r

ルタ付着率は，フィルタNO.1が15.6 wt％，NO.2が20.5 w t％

は0.8を超えない。一方，580 K以上の熱処理を行うとR r はであったのに対して，粒子径0.1μmを塗布したフィルタ

1800 秒程度でほぼ 1 に達し，付着質量変化でみると付着開NO.3は1800 秒以下の短い通気時間で閉塞した。このことか始前の状態まで再生されることが分かる。

ら，付着率は目開きの影響を受けていることが分かる。した

しかし，各温度における7200 秒処理後のフィルタ表面観

がって，ポルスチレンの熱分解ガスに対しては，目開きは 1

察によると680 K以下では油分付着によりフィルタは褐色にμmと10μmおよび10μm以上の粒子で構成したフィルタの変色しており，再生には約780 Kの温度が必要と考えられる。

方が実用的であると言える。

また，適切な再生時間を求めるべく，処理時間と表面性状

そこで，繊維状円筒型セラミックフィルタの市販品の中かの関係を調べた。780 Kにおいて 0 , 600, 1200, 1800, 3600,

ら，約17μm（顕微鏡観察）繊維で構成したフィルタNO.4

5400および7200 秒処理したときの表面を観察すると，5400 秒を選定して，通気実験を行った。その結果，通気時間ととも処理した後でも褐色の変色が観察され，7200 秒後で表面色に油分付着量はほぼ単調に増加し，11000 秒通気し，油分をは未使用品とほぼ同じとなる。このことから，再生には約

約5.9 kg/m2付着させてもフィルタNO.1およびNO.2と同様に780 K, 7200 秒が必要であることが分かる。

閉塞は起こらなかった。

3.2

パイロットプラント実験

また，フィルタ単位面積当たりに付着した油分量mh

次に，物理性状がフィルタNO.4と同じ円筒型セラミック（kg/m2）とフィルタの圧力損失ΔP（Pa）の関係は，図２にfフィルタNO.5（0.06（外径）×0.04（内径）×1.5（長さ）m）

示すように相関係数は0.9となり，強い相関があり，油分付を用いて，冒頭の図に示す装置により払落し実験を行った。

着が圧力損失の主因であることが分かる。また，両者の関係
は式に示す回帰式で表すことができる。

図４は，570 Kにおいてポリスチレンを各供給積算量Mpまで供給した後，パルスジェット方式（パルス空気圧0.35 MPa，
噴射時間0.1 秒，噴射回数10回）にて油分の払落し操作を行

ガス流速 u＝0.083（m/s）にてい，払落し前後の圧力損失より払落し効率ηをΔPf＝50.7mh2＋887･････････････････････････････････

で算出してそれぞれ示したものである。

式から分かるように，固体粒子における堆積粉塵負荷と式の定義式

η＝（ΔPf 2−ΔPf 1）/（ΔPf 2−ΔPf 0） ･･････････････

圧力損失の関係と同じ関数形の関係式が，油分の付着に関しても得られた。

図４に示すように，払落し効率ηはM pを増加させるに従一方，付着試験後に試験片を510, 580, 680および780 Kにてい低下し，Mp＝0.98および1.18 kg/m2では，η＝0.55〜0.6のそれぞれ熱処理したときの処理時間 t T と再生率 R r の関係を，範囲まで減少した。すなわち，570 Kにおけるパルスジェッ

図３に示す。再生率R r は付着質量m h を用いて，ト方式では初期の圧力損失値まで回復させるのは難しいと考えられる。
図５は，570 Kにおいて捕集試験を行い，さらにパルスジ

47

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告1200
Pressure loss after dislodging, ΔPf1（Pa）

Dislodging efficiency,η
（−）

1.0

0.8

0.6
Dislodging by pulse jet
0.4

0.35MPa, 0.1s×10 times
Collection temp. ; 570 K
Ventilation rate ; 0.083 m/s

0.2

Test piece ; Filter NO.5

1000
800

After thermal regeneration
at 720K（△）or 780K（■）

600
400

Collection temp. ; 570 K
Ventilation rate ; 0.083 m/s

200

Test piece ; Filter NO.5

0

0
0

図４

熱分解ガス中油分の捕集･再生特性

0.5
1.0
Cumulatively fed polystyrene mass perunit surface area of filter, Mp（kg/m2）

01.5

付着油分のパルスジェット法による再生効果
Dependency of dislodging efficiency on cumulative fed polystyrene

図５

0.5
1.0
1.5
2.0
Cumulatively fed polystyrene mass perunit surface area of filter, Mp（kg/m2）

2.5

ポリスチレン供給積算量と圧力損失の関係
Effect of cumulatively fed mass on pressure loss

ェット方式で払落し操作を行った後に，ろ過速度0.083 m/s

噴射回数10回）による払落し実験および 510〜780 K，0 〜（ 5 m/min）における圧力損失を示したものである。圧力損

7200 秒による加熱再生実験を行い，フィルタの運転・再生

失はポリスチレン供給積算量とともに上昇し，付着前の829

条件を検討した結果，以下のことが明らかとなった。

Paから付着量1.18 kg/m2において1092 Paに上昇する。これ

油分付着の払落しに対してはジェトパルス方式は有効

は，この温度域ではフィルタに付着した油分が払落し操作にではない。しかし，ポリスチレンを熱分解して得られた

よって完全には払い落とされなかったことが要因と考えられ油分に対しては，780 K，7200 秒の加熱再生を行えば初る。また，720 Kおよび780 Kにて7200 秒熱処理を行った場期の圧力損失および表面性状に回復する。

合は，圧力損失が減少し，ポリスチレン供給前の値まで低下

フィルタNO.5に対しては，再生温度として熱分解ガしている。この結果は，図３に示した加熱再生操作において，

ス中の炭化水素沸点より約100 K高い温度が必要である。

油分付着質量でみた再生率R r が 1 に達し，フィルタ表面の変色が消えてフィルタが再生された条件と一致する。したがって，圧力損失が回復したのはフィルタ内部が高温となり，フィルタに付着した油分が気化し，除去されたことによると考えられる。しかし，ポリスチレン熱分解ガス主成分の沸点は最高約680 Kであり，再生される温度より低い。これは，目開きによって沸点が変化するKelvin効果などによると考えられる。そのことから，フィルタNO.5に対しては沸点より約100 K高い再生温度が必要となる。
以上より，熱分解ガス中の油分を捕集する操作においては，捕集した灰やチャーの固体粒子の払落し操作と同一のジェッ
トパルス方式（パルス空気圧0.35 MPa，噴射時間0.1 秒，噴射回数10回）では，油分の払落し効果はない。しかし，本実（参考文献）
Ogawa, S., H. Sato, Y. Bando and M. Nakamura . Gasification
Characteristics of Municipal Solid Waste in the 20 t/d Gasifier.
Waste Management and Environment 2002, September 4-6, 2002
(Cadiz, Spain).
小川彰一,

鈴木茂, 坂東芳行, 中村正秋. 循環流動層型ガス化炉における都市ごみガス化特性. 日本エネルギー学会誌, 82, p.151〜157,
2003.
Umemiya, S., H. Yoshitake, T. Kimura. J. C. Bi and T. Kojima.
Analysis of Local Reactions in Continuous Fluidized Bed Coal
Gasifier. 7th International Conference on Coal Science Proceedings,
p.193〜196, 1996.
Richard, C.W. Recycling of Mixed Plastics by the Texaco
Gasification Process. Chemical Aspects of Plastics Recycling,
p.199〜213, 1997.

験で示したように，市販のフィルタNO.5では圧力損失が上Westerhout, R. W. J., J. Waanders, J. A. M. Kuipers and P. M. van

昇後，780 K 以上，7200 秒の加熱再生操作を行うことにより，Swaaij. Kinetics of the Low-Temperature Pyrolysis of Polyethene,

圧力損失は回復して安定な連続運転が可能であることが分かる。また，再生条件より，780 K以上で捕集操作を行えば油分の付着はなく，圧力損失が増加せずに安定な運転が可能であると考えられる。この温度に適用できるフィルタとしてセラミック製は有効であると言える。

４

むすび

セラミックフィルタ（繊維径約17μm，0.04（内径）×0.06（外径）m）を使用して炭化水素成分（最高沸点約680 K）を

Polypropene,

andPolystyrene

Modeling,

Experimental

Determination and Comparision with Literature Models and Data.
Industrial Engineering Chemistry Reviews, 36, p.1955〜1964, 1997.
Williams, P. T. and E. A. Williams. Interaction of Plastics in MixedPlastics Pyrolysis. Energy and Fuels, 13, p.188〜196, 1999.
Clemens, A. T., F. D. Leonard and T. W. Matheson. The Effect ofCalcium on the Rate and Products of Steam Gasification of Charfrom Low Rank Coal. Fuel, 77, p.1017〜1020, 1998.
Williams, P. T. and A. W. Elizabeth. Composition of Products fromthe Pyrolysis of a Polypropylene/Polystyrenen Mixture. Proc. of theIntern. Symp. of Feedstock Recycling Plastics, p.113〜117, 1999.

含むポリスチレンの熱分解ガスの570 K捕集（付着）特性とパルスジェット方式（パルス空気圧0.35 MPa，噴射時間0.1 秒，
住友重機械技報 No.161 200648

論文・報告制約充足手法を用いた造船日程の最適化

制約充足手法を用いた造船日程の最適化
Shipbuilding Scheduling with Weighted Constraint Satisfaction Problem Approach
●西

村

卓

也＊

Takuya NISHIMURA

仲

摩

行

弘＊

Yukihiro NAKAMA

対象の特徴把握
トヨタ生産方式がベース
大組立が重点工程
大規模
多制約，多目的の条件でのスケジューリングが必要

松

田

正

康＊＊ 牧

Masayasu MATSUDA野有Yuki MAKINO

建造ステップ
加工

小組立

艤装など

開発効果
トヨタ生産方式運用の高効率化支援
マスタスケジュール創出の負担軽減
製造プロセス最適設計作業の高効率化（特に新船種）

大組立

結成

紀＊＊

搭載
進
水

開発の目標設定
有効なスケジュールを創出す
る作業の効率化
工場全体の製造プロセスを最適化・設計する作業の効率化
幅広い対象に適用できるスケ
ジューリングエンジンの作成

ソリューション
重み付き制約充足問題として定式化。ソルバを利用した開発
計算対象を工場全体，複数船（船種）に設定
スケジューリング計算部のコンポーネント化，組込み開発の実施（結果例）
開発の実施（結果例）

SHI−ME造船日程計画システムの開発
Circumstances for SHI-ME shipbuilding scheduling system

造船業にとって，生産の高効率化は常に重点課題である。この観点から，幾つかの企業では，トヨタ生産方式のような生産革新活動が導入・推進され，効果をあげてきた。ところが生産計画に関しては，いまだに人的パワーに頼らざるを得ない状況である。それは，生産計画の際に必要な「ノウハウに基づく人間系思考」が高度に複雑であり，適切な計算機スケジューリングシステムがないことによる。
本報で提案する手法は，この人間系思考によるスケジ
ュール生成を，重み付き制約充足問題（Weighted
Constraint Satisfaction Problem WCSP）として

The streamlining of the construction process is an
imminent problem in the shipbuilding industry. Fromthat point of view, some companies have started to
introduce production optimizing approach like Toyota
Production System. However, as for the production
scheduling, the dependency level on the undocumented human experiences remain still very high. It has
been due to the difficulties stemming from the complexity of human decision processes. In this paper, we
propose to formulate the concerned problem with
Weighted Constraint Satisfaction Problem approach.
With the approach especially adapted to the bottleneck processes, we have confirmed the improvementof the existing scheduling processes.

定式化し，商用WCSPソルバを用いて解を導出することで実現する。この手法に基づいて，トヨタ流の生産革新活動を推進する住友重機械マリンエンジニアリング株式
会社の造船工程によく適合するシステムを設計し，開発した。このシステムの導入により，有効な日程計画を効率的に創出できるようになった。
キーワード：組合せ最適化問題，重み付き制約充足問題，造船工程，日程計画

１

49

まえがき

住友重機械マリンエンジニアリング株式会社（SHI−ME）
はタンカー（図１）を主力製品に持つ造船会社であり，大規

スケジューリングとは，端的に言えば，いつ，どの設備で，模な造船工場を所有する。SHI−MEでは，生産性向上を目指

誰が，どの作業を行うかを最適に決めることである。製造業

し て 2003年 度 よ り ト ヨ タ 生 産 方 式 （ Toyota Production

にとって，スケジューリングは製造コストに直結する重要課

S y s t e m T P S）を導入し，工場系を中心に展開をはかって題である。特に造船業については，資材物量・生産に携わるきた。この取組みの皮切りは大組立工場であったが，この工作業者人数などが膨大であることから，スケジューリングは

場は建造ステップの中心に位置するとともに生産負荷が大き

最重点課題と言える。

いので，T PS導入成功の鍵を握ると言える。T PS導入工程で＊技術本部＊＊住友重機械マリンエンジニアリング株式会社

住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告制約充足手法を用いた造船日程の最適化

図１

加
工

中 （無駄な
滞留）
小組
立

アフラマックスタンカー
AFRA-Max tanker

大
組
立

塗
装

艤
装

搭
載

時間

図３

図２

標準的な造船ステップ
Schematic of standard shipbuilding process

造船日程計画システム
Example of shipbuilding scheduling system

は，各ブロックを「 1 個」ずつ「タクト」で組み立てるという，いわゆる「 1 個づくりのタクト生産」を実施する。
SHI−MEは，造船工場全体のブロックの動きなどをさらにシステム開発の背景

２
2.1

造船業におけるスケジューリングの現状可視化し，整流化し，コントロールしたいと考えた。それを造船業においては一般に，スケジュール導出は計算機だけ達成するべく，マスタスケジュールの精緻化に重点を置いた。

で完結させることはできない。むしろ熟練計画スタッフの役

ここで，マスタスケジュール創出は，生産計画スタッフにと割が重要視されてきた 。そのことは，造船業に対する組合って大きな負荷であった。なぜなら，工場は多くの生産制約

せ最適化手法に基づく事例研究 が少ないことからもうかがやスケジュール評価指標を持っており，それら全てを考慮しえる。

つつ「総合的に思考」しなければ，最適なスケジュールを創出できないからである。それ故，この作業の大部分は，熟練造船業に適合する計算機スケジューリング開発には，次の難しさがあると考える。
「総合的な思考」能力が必要な点。

した生産計画スタッフの腕に委ねられていた。
上記課題を解決するべく，筆者らはTPSをベースに持つこ

この「総合的思考」のノウハウが暗黙知化している点。

の造船工場に適合するスケジューリングシステムの開発をは

適切なツールが不足している点，つまり，ノウハウをかった。その初期段階にて，造船工場の構造分析を行った。

効率的に計算機プログラム化する手段として有用なソルすると，組合せ最適化の研究対象の一つ，重み付き制約充足

バツールが市場にほとんどない点。

（W e i g h t e d C o n s t r a i n t S a t i s f a c t i o n P r o b l e m

一方で，人的パワーによるスケジューリングも多くの問題

WCSP）としての定式化が，よく適合することが分かった。

を抱えている。例えば，新船種の建造に先立って最適な製造

このアプローチの利点は，有効な商用WCSPソルバが近年発プロセスを一つに絞り込みたい場合に，適切なシステムの力売されており，システム開発が容易なことである。開発に当を借りずに人的パワーで対応するのは困難である。

問題

たり，他のスケジューリング対象への適用を視野に入れ，ま以上の理由から，「総合的思考」を高いレベルで実現するず商用ソルバを用いて汎用的なスケジューリングエンジンをスケジューリングエンジンは極めて有用であると考える。こ開発した。続いてこのエンジンを核として，スケジューリン

れは，組立型製造業全般に言えると考える。

グシステムを完成させた。

2.2

本報では，開発したシステム（図２）およびエンジンについて，設計の思想を中心に説明する。

SHI−ME 造船工場の構造

本節では，SHI−MEの造船工場の構造について，スケジュ
ーリングシステム開発に関連する特徴を中心に説明する。
住友重機械技報 No.161 200650

論文･報告（定盤 1 ）

ブロックA
ブロックE
作業 作業 作業 作業 作業 作業 作業 作業
P
Q
R
S
P
Q
R
S

＜好例＞

ブロックB
ブロックF
作業 作業 作業 作業 作業 作業 作業 作業
P
Q
R
S
P
Q
R
S
ブロックC
作業 作業 作業 作業
P
Q
R
S
ブロックD
作業 作業 作業 作業P
Q
RS（定盤 2 ）

（定盤 3 ）

（定盤 4 ）

サイクルタイム
タクトタイム＜悪例＞

A B A B A B A
A

時間

タイプのブロックA A A B B B B
B

時間

タイプのブロック

時間（期）

図４

１個づくりのタクト生産
Schematic of standard policy for launching and disposition of operations

図５

2.2.1

所与の新船引渡し日では常時複数隻のブロックが混在することから，数隻を併せ造船業においては，新船引渡し日が数年先まで確定してい
る。
2.2.2

一般的な船舶建造プロセスの適用（図３）

小組立」，
装」

順建パターン 好例と悪例
Examples of balanced and imbalanced launching ordersて計算する必要がある。つまり，スケジューリング計算時の問題規模が巨大であり，したがって，良い解を探し出すこと

概略的には，鋼材はが困難である。この特徴は，システム開発の困難さに結びつ「切断・曲げ加工」の後，「中「大組立」が施され，ブロックとなり，「艤「塗装」を行い，一部は「結成」にて一旦結合され，最終的にドックにて，全ブロックが「搭載」され，機器類く。

開発の狙いと最適性の評価指標

３

開発すべきシステムの狙いは，次の 2 点である。

のプラントアップが施されて，船としての最終形に仕上がっ

熟練計画スタッフを満足させられるような精緻なマスていく。

タスケジュールを創出すること。

本報では，ブロック組立ラインのような１作業単位を「作複数船・船種混載時の造船工場全体を対象とする，製業ライン」と書く。作業ラインの総数は70程度であり，各作

造プロセス最適設計を目的としたシミュレータ利用が可

業ラインは1ないし数十の作業場（例えば定盤）を持つ。
2.2.3

順序付け可能な作業ライン

能なこと。
上記

を詳しく述べると，スケジュールの最適性の評価指

SHI−ME造船工場に対しては，いわゆる「トポロジカルソ

標は熟練計画スタッフの満足度である。筆者らは，次の評価ート」が適用できる。つまり，各作業ラインに，搭載に近い指標をできるだけ満たすようなスケジュールであれば，満足ほうが必ず小さな値であるような識別ラベルを付与可能であを得られると考える。

る。
2.2.4

後工程要求日にジャストインであること。
ボトルネックの存在

1 個づくりのタクト生産方式（図４）に従うこと。

造船業全般ではなくSHI−MEに限ることであるが，大組立ブロックの順建パターン（図５）に従うこと。

工場がTPS成功の鍵をにぎる重点工場という意味でも，作業

ブロック投入順序と搭載の順序との整合が取れている

負荷の意味でも，ボトルネックである。
2.2.5

一個づくりのタクト生産の実施（図４）

TPSを導入した各ラインでは，各ブロックは一定のタクト
ピッチで投入され，同一の工期で処理される。（いわゆる「タクト生産」であり，設定タクトに対する実績は「サイクルタイム」と呼ばれる）ここで各処理の含む段階的な小工程
は，タクトピッチごとに区切られている。
2.2.6

順建パターン化への要求（図５）

各工程においては，前工程・後工程の作業のバランスを整こと。
なお， 「後工程要求日にジャストインであること」のみ
を評価指標とすることも可能とした。非ボトルネックの作業
ラインであれば，このように設定する場合もある。

４

スケジューリングシステムの設計2.2節で述べたSHI−ME造船工場の特徴のうち，次の点に着目する。
所与の新船引渡し日

え，全体を整流化することを目的として，最適なブロック組

順序付け可能な作業ライン

立パターンを基準に生産計画に取り組む。

解くべき問題の規模の大きさ

2.2.7

新船種対応の必要性

新船種の生産においては，最適な製造プロセス（例えばブロックフロー）の設計が必要となる。適切なシステムを開発
し，シミュレータとして利用できれば，この最適設計作業が効率化できる。
2.2.8

解くべき問題の規模の大きさ

生産対象は大型であり，総作業数が多い。さらに，各工程

51

制約充足手法を用いた造船日程の最適化

これらの着目点，3 節で述べた開発の狙い，ソフトウェア
開発の一般的要求から，開発すべきスケジューリングシステ
ムの全体コンセプトを次のように定めた。
作業ラインごとの順次最適化（図６）
全体を一気に解くのではなく，作業ラインごとに解く。
つまり一つの作業ラインに対し，一つのスケジューリン
グ計算問題を対応させ，トポロジカル順序で順次解く。
住友重機械技報 No.161 2006

論文･報告制約充足手法を用いた造船日程の最適化として定式化できる。その表記 は，
スタート

1 pi ; di Σ f（dii−Ci）
作業ラインの並び替え（ラベル 1 〜nをセット）（並列の場合は最初の1がP）s:＝1である。ここでこの問題についても，「違反ペナルティの設（ループ始端）定がジャストインの程度についてのみ与えられたWCSP」とはい

いいえ

ラベルsの作業ラインは
ボトルネック工程か？

ボトルネック工程用のエンジン
でスケジュール計算

して再定式化できる。
一般に，組合せ最適化問題の標準問題については，個々の非ボトルネック工程用のエンジン
でスケジュール計算

特殊性に起因して，他の最適化問題のような「汎用ソルバ」
はほとんど見当たらない。WCSPについては，NUOP T

各ブロックについて，直前作業の後引き要求時刻の設定（ループ終端 : s ＝ n のときループ脱出）
s : ＝s＋ 1
エンド（NUOP T は株式会社数理システムの登録商標）バージョン 7にこの問題のソルバが組み込まれ，2005年 1 月に発売された
ので，筆者らはこれを利用する。このソルバはタブー探索法に基づく解法が実装されており，有効性は確認済みである 。

むすび

６
図６

スケジューリングの全体処理手順
Sequential procedure of scheduling

開発されたシステムは，熟練計画スタッフを満足させられるような精緻なマスタスケジュールを創出する。
開発されたシステムは，複数船・船種混載時の造船工

スケジューリング計算機能のコンポーネント化

場全体を対象とする，製造プロセス最適設計を目的とし微修正を施したのち，別システムに容易に組み込める

たシミュレータ利用に有効である。

よう，ボトルネック作業ライン用のスケジューリングエ

開発に当たり，まずスケジューリングエンジンを開発

ンジンとその他の作業ライン用のそれとの 2 種類を開発

し，組み込んだ。エンジンは多くの適用対象を持つと考

する。

えられる。

組合せ最適化手法の適用

５

スケジューリングエンジンの設計

本章では，まずいくぶん専門的な用語である組合せ最適化
およびWCSPについて，直感的な表現で簡単に述べる。次に，二つのエンジンそれぞれについて，解くべき問題の定式化を行う。最後に，解の導出手段について述べる。
最適化とは，解が満たすべき条件および解の評価式が与え（参考文献）
Nonobe, K. and Ibaraki, T.. A tabu search approach for the CSP(constraint satisfaction problem) as a general problem solver.
European Journal of Operational Research. vol.106, p.599-623,
1998.
村川治, 谷川文章, 西村真司, 瀧口知義. 造船CIMシステム『すみれ』の開発. 住友重機械技報. vol.46, no.136, p.55〜58, 1998.
Lee, J.K., Lee, K.J., Park, H.K., Hong, J.S. and Lee, J.S..
Developing scheduling systems for Daewoo shipbuilding: DASられたとき，評価値が最小（最大）となるものを探すことを

project. European Journal of Operational Research. vol.97, p.380-指す。このうち組合せ最適化とは，解が組み合わせで表現で395, 1997.

きるものを指す。例えばスケジューリングに関連する実問題の多くは，組合せ最適化問題として定式化できる。組合せ最Brucker, P.. Scheduling Algorithms. 4th edition. Springer,
Heidelberg, 2004.

適化問題は，問題規模が大きくなると最適解を実用的な時間内で求めることが困難である，という特徴を持つ。したがって，応用の観点から各種の実用的解法が研究されている。
組合せ最適化の標準問題の一つとして知られるWCSPは，多くの制約およびその重要度を示す重みが与えられたとき，充足されていない制約の重みの和を最小化する問題である。
WCSPの適用事例として，看護師の勤務表作成や教師の授業
時間割作成などがあげられる 。
さて，ボトルネックの定式化については，既述した特質に従えば，WCSPとしての定式化がふさわしいと考える。つまり，第 3 章で述べた各評価指標について，違反した場合のペナルティを適切に定めておき，違反値の総和をWCSPの枠組みで最小化する。
次に，非ボトルネック作業ラインの定式化については，評価指標がジャストインであるかどうかの 1 点のみであるから，単一機械（または並列機械）スケジューリング問題の 1 種
住友重機械技報 No.161 200652

新製品紹介中型直交ギヤモータ ライタックス減速機

中型直交ギヤモータライタックス減速機
Medium Size Right Angle Shaft Gearmotor RHYTAX

ライタックス減速機は，ヘリカルギヤとベベルギヤを組み合わせた 3 段型直交減速機として，1994年に発売開始された

ブレーキ付きモータおよび屋外形・防爆モータなどの他，海外規格モータにも対応している。

機種である。直交減速機が有する軸心方向のコンパクト性，歯車には浸炭焼入れと高精度の機械加工が施され，さ

低騒音および高強度などの特徴が評価され，物流装置を初めらに最適な歯すじ修正を行うことで，高負荷容量化およとする一般産業機械の駆動用として数多くの販売実績を持つ。

びコンパクト化を実現している。

本機，新型ライタックス減速機は更なる商品価値の向上を

ケーシングのFEM解析による応力緩和設計により，狙い，従来機に改良を加えたものである。一体型ケーシング

定格能力を下げることなく，従来機に対し質量を最大の採用および部品点数の削減により軽量化をはかり，従来機20％低減している。また，FEMを用いた変形解析によの取合い寸法を変えることなく，取付け方法に合わせたケーり，負荷時におけるケーシングの変形を抑え，最適な歯シングの専用設計を行うことで，ユーザにおける使い勝手を当りが得られる設計を行っている。

向上させている。当社における中型直交機種の基幹商品とし高精度に加工されたヘリカルギヤおよびスパイラルベて，2006年 5 月に上市した。

ベルギヤを採用し，低騒音である。

主要仕様

無駄のないコンパクトな形状を実現している。

取付け方法に合わせてケーシングの専用設計を行い，5 サイズ

ユニバーサルケーシングを採用し，脚取付け型は水平サイズ

72〜112

出力トルク2030 N・m〜7610 N・m

および垂直などの取付け方向に対して，標準部品での据付けが可能な脚形状となっている。

減速比範囲

10〜120，170〜545（サイクロ 減速機付き）

軸形式

直交軸

取付け方式

脚取付け，フランジ取付け，シャフトマウントオプション化やトルクアームに新たな取付け方式として，

出力軸ホロー（中空）軸，ソリッド（中実）軸アタッチメント方式を追加するなどにより，ユーザの用

特

長モータは0.4 kW〜45 kW，減速比は10〜545比を標準

ホローシャフト型については，クランプカラー付きの途に合わせた，より最適な選択が可能となっている。
高減速比（170比以上）には，入力段にサイクロ 減
速機を直結しコンパクトである。

とし，オプションで1850比まで対応可能としていることから，きめ細かく幅広い機種選定が可能である。
モータは 3 相モータを初めとし，インバータ用モータ，

53（PTC事業部

日高亮）

住友重機械技報 No.161 2006

新製品紹介モーションコントローラ MC78Lite

モーションコントローラ MC78Lite
Motion Controller MC78Lite

2004年に，上位制御装置とコンパクトPCI（cPCI）バスに，

MC−55と比較して約 2 倍の演算能力を実現している。高速

接続可能なMC78を開発・製品化した。MC78で好評を得た

サーボ演算，PV T制御および制振制御など，最新の制御アサーボ性能・機能を，従来の上位制御システムでも採用した

ルゴリズムの実装によって，機械のポテンシャルを最大限にいとの要望にこたえて，MC78のラインナップとして，2005

引き出せる。

年にスタンドアロン型の 6 軸モーションコントローラ
MC78Liteを製品化した。

サーボドライバとのインターフェースには，各社汎用サー
ボドライバ接続用のアナログ出力・パルス列出力とフルクロ

MC78Liteでは，cPCIバスを装備していない上位PCやPLC

ーズドループ用のエンコーダインターフェースを標準搭載しと接続することから，DI/DO，イーサネット，USBおよびている。さらに，高精度用途で定評のある当社製高性能サー

RS−232Cポートのインターフェースを装備している。また，

ボドライバ（SDシリーズ）や当社エアアクチュエータ（エ電源回路を内蔵しており，上位制御システムとは独立した制

アソニック）との専用デジタルインターフェースを装備して御コンポーネントとしてシステムを構築できる。

おり，用途と性能に応じた柔軟かつ最適なシステムを構築でまた，原点リミットセンサおよびストロークエンドリミッ

きる。

トセンサなどを入力する入力ポートとソフトウェアを標準装

また，オプションである高精度内挿処理機能（インターポ

備しており，本装置だけで原点復帰動作とストロークリミッレータ）を搭載したPP78を併用することにより，リニアス

トインタロックが実現できる。

ケールの正弦波信号を直接取り込めることから，市場のニー

内部制御ソフトウェアは，高い実績を誇るMC−55シリー

ズである「高速」および「高分解能」を両立できる。PP78

ズの基本アーキテクチャを踏襲した。位置制御および速度制

では内挿処理機能と位置同期トリガ信号出力機能が併用でき御に加え荷重制御を追加実装したことで，XYステージやロるので，スキャン動作型の超精密レーザ加工装置やスキャン

ボットのみならず実装機へも適用が可能となった。

型超精密検査装置へ適用できる。

高精度制御を実現する制御アルゴリズムとしては，アクテ

以上のシステムを最適に調整・活用するソフトウェアは，

ィブヨー制御，外乱オブザーバ制御，ローパスフィルタ，ノ

好評を得ているMC−55シリーズ用調整ツールをベースにッチフィルタおよび 2 次元ピッチ誤差補正機能をMC−55シ

MC78用に機能拡張し，さらに調整および試運転の効率化を

リーズより継承し，標準搭載した。

実現した。

また，MC78シリーズでは最新高速RISCプロセッサの採用とバスアークテクチャの見直しにより，従来機種である（メカトロニクス事業部

長谷川諭伴）

住友重機械技報 No.161 2006

54

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,プレストギヤモータ,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,［直交軸］パラマックス減速機,ハイポニック減速機,
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

物流･パーキングシステム●自動倉庫システム ●高速自動仕分システム ●FMS/FAシス
テム ●無人搬送システム ●機械式駐車場,動く歩道
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,
超高圧発生装置 ●工作機械 ●SPS（放電プラズマ焼結機）
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,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
船舶海洋●船舶：油槽船,撒積運搬船,鉱石運搬船,鉱油兼用船,コンテナ船,自動車運搬船,LPG船,LNG船,カーフェリー,ラッシュ船,作業船,大型洋式帆船,巡視船,他 ●海洋構造物：海洋石油生産関連構造物,浮体式
防災基地,浮体式海釣施設,その他海洋構造物 ●海洋開発機器：各
種ブイ,舶用環境機器
インフラ整備関連●橋梁：一般橋,長大橋 ●海洋･港湾構造物：沈埋函,ケーソン
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 ●発電設備：循環流動層ボイラ ●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）

サイクロ, アルタックス,コンパワー,パラマックス,バディボックス,ハイポニック
減速機,ライタックス,HEDCON,バイエルおよびバイエル・サイクロは,住友重機械
工業株式会社の登録商標です。

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,ディスク成形機,セラミックス成形機 ●フィルム加工機：押出機,フィルム製
造装置,ラミネート装置 ●IC封止プレス ●ガラスプレス ●成形システム･金型：射出成形用金型,PE Tシステム,インジェクショ
ンフロー成形システム,インモールドラベリング成形システム
レーザ加工システム●レーザドリルシステム ●レーザアニーリングシステム ●YAGレーザと加工システム ●エキシマレーザと加工システム●YAG高調波レーザと加工システム
半導体・液晶関連機器●イオン注入装置 ●放射光リング・AURORA,放射光ビームライ
ン ●成膜装置：（液晶フラットパネル用）プラズマ薄膜形成シス
テム ●精密XYステージNanoplaneシリーズ ●リニアモータ
Nanoplaneシリーズ ●マイクロマシン ●エキシマレーザアニー
リングシステム ●ウエハ研削装置 ●ウエハ洗浄装置

マックスブレンドおよびバイボラックは,住友重機械工業株式会社の登録商標です。

AURORAおよびNanoplaneは,住友重機械工業株式会社の登録商標です。

製紙機械
抄紙機,ワインダ,各種製紙関連設備
建設機械,産業車輛
油圧式ショベル,移動式環境保全およびリサイクル機械,杭打機,道路
舗装機械,フォークリフト
その他
航空用機器,精密鋳鍛造品,防衛装備品（各種機関銃,機関砲およびシ
ステム）

環境施設
●環境･エネルギー関連プラント：都市ごみ焼却施設,リサイクル施設, 流動層ガス化溶融炉, 産業用廃棄物処理施設 ●大気関連プラ
ント：電気集塵装置,灰処理装置,乾式脱硫･脱硝装置 ●水関連プ
ラント：上水処理施設,下水処理施設,浸出水処理施設 ●産業廃水処理装置
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,がん治療用陽子サイクロトロン,治療照射装置●精密XYステージNanoplaneシリーズ ●リニアモータNanoplaneシリーズ ●冷凍機：パルスチューブ冷凍機,4KGM冷凍機,スター
リング冷凍機,クライオボンプ用冷凍機,MRI用冷凍機 ●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CYPRISおよびNanoplaneは,住友重機械工業株式会社の登録商標です。

事業所
本
社
関西支社
北海道支社
東北支社
中部支社
中国支社
四国支社
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〒141-8686〒541-0041〒060-0042〒980-0811〒461-0005〒730-0015〒760-0023〒810-0801〒188-8585〒263-0001〒237-8555〒474-8501〒713-8501

東京都品川区北品川5丁目9番11号（住友重機械ビル） 愛媛製造所
大阪市中央区北浜4丁目7番26号（住友ビル2号館）
新居浜工場 〒792-8588 愛媛県新居浜市惣開町5番2号
札幌市中央区大通西8丁目2番地（住友商事･フカミヤ大通ビル）
西条工場 〒799-1393 愛媛県西条市今在家1501番地
仙台市青葉区一番町3丁目3番16号（オー･エックス芭蕉の辻ビル） 技術開発センター 〒237-8555 神奈川県横須賀市夏島町19番地
名古屋市東区東桜1丁目10番24号（栄大野ビル）
技術開発センター 〒188-8585 東京都西東京市谷戸町2丁目1番1号
広島市中区橋本町10番10号（広島インテスビル）（田 無）
愛媛県新居浜市新田町3丁目4番23号（SESビル）（明治安田生命福岡ビル）
福岡市博多区中洲5丁目6番20号
東京都西東京市谷戸町2丁目1番1号
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
千葉市稲毛区長沼原町731番地1は下記）宛お願い致します。
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新湊8230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/※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。

技 報 編 集 委 員
委 員 渡 辺
石 塚
増 田
大須賀
玉 井
平 田
倉
西 原
川 井
村 野
荒 居
平 塚

哲
正
雅
浩
文
一
秀
浩
賢
祐
善

郎
之
之
幸
次
徹
香
司
生
一
基
勝

住 友 重 機 械 技 報
委 員 松
敏 彦
小 島 宏 志太 田 朝 也井 辻 孔 康木 村 良 幸土 居 砂登志久 保隆
古 川 竜 治事務局 技術本部
アシスト ＳＮＢＣ
千代田プランニング

第161号

非売品

2006年8月10日印刷
発

行

8月20日発行

住友重機械工業株式会社〒141-8686 東京都品川区北品川5丁目9番11号（住友重機械ビル）
お問い合わせ電話発 行 人

横須賀(046)869-2302

吉 井 明 彦無断転載・複製を禁ず