～生産効率と品質を両立させる、成形現場の改善手法～
プラスチック射出成形の現場において、生産性向上＝「成形サイクルの短縮」であると言っても過言ではありません。成形サイクルとは、金型に樹脂を充填し、冷却・固化して取り出すまでの一連の流れの所要時間のことを指します。
このサイクルが1秒短くなるだけで、年間何万ショットと繰り返される製造現場では大幅なコストダウン・納期短縮・利益率向上に直結します。しかし、むやみに時間を縮めると成形不良や金型へのダメージが生じ、かえって品質トラブルを招くリスクもあります。
この記事では、品質を維持しながら成形サイクルを短縮するための具体的な方法とその注意点を、長年の現場経験を基に詳しく解説していきます。
成形サイクルとは何か？各工程の時間を理解しよう
射出成形の1ショット（サイクル）は、主に以下の工程から構成されます：
- 金型の閉鎖（型締）
- 樹脂の射出充填
- 保圧・冷却
- 型開き（開放）
- 製品の取り出し（離型）
- 金型のクリーニングや次ショットの準備
この中でも、冷却時間と製品取り出し時間が全体サイクルの半分以上を占めることが多く、ここを中心に短縮できる余地があります。
サイクル短縮の具体的な方法と実務ポイント
① 冷却時間の最適化（≒最短化）
最も効果があるのが冷却時間の短縮です。
- 金型の冷却水配管を最適化する
→ 金型内部の冷却チャンネルを製品形状に沿って設計し、均等に冷却できるようにする。 - 高伝熱素材を使用する
→ ベリリウム銅や高熱伝導鋼をインサート部に使用すると、冷却効率が向上。 - 冷却水の流量・温度管理
→ 温調器の設定見直しやスケール除去などで熱交換効率が改善。 - 加熱冷却一体型（ヒート＆クール）成形技術の活用
→ 表面品質とサイクル短縮の両立が可能に。
※ 注意点：冷却不足は反りや寸法不良の原因になるため、「最短」ではなく「最適」に設定するのが重要です。
② 製品取り出し時間の短縮
- 自動取出機の導入と動作最適化
→ 高速ロボットの使用と動作パターンの見直しで1秒以上短縮可能。 - 金型内の離型性向上
→ 離型角度、スライド構造、ピンの位置を工夫することで、引っ掛かりを防止。 - 表面処理（フッ素コーティングなど）による樹脂の貼り付き防止
→ 離型不良での停止を防ぎ、スムーズな成形を維持。
③ 射出・保圧工程の最適化
- 樹脂温度と粘度の見直し
→ 適切な溶融温度を設定し、充填しやすい状態にすることで射出時間を短縮。 - スクリュー速度や保圧時間の微調整
→ 過剰な保圧や射出圧は不良原因になるため、最小限に設定。 - ガス抜き（ベント）設計の最適化
→ 空気だまりを防ぎ、樹脂の充填時間を短縮。
④ 金型の構造見直しと軽量化
- スライド構造の簡略化や金型開閉距離の短縮
→ 開閉距離が少ないほどサイクルが短くなる。 - 金型重量を軽くすることで高速開閉に対応
→ サーボプレス機や電動成形機での効果が大。
成形機側の改善ポイント
- 高速成形モードの活用
→ 電動射出成形機は高速・高精度の制御が可能。油圧式よりも反応が速い。 - サイクルタイム記録・分析ツールの導入
→ IoTシステムを活用して、各ショットの時間を数値で「見える化」。
成形サイクル短縮による効果と注意点
● メリット
- 生産性アップ（1時間あたりのショット数増加）
- 電気代・ランニングコストの削減
- 人員の稼働効率アップ
- 納期短縮による受注機会の拡大
● デメリット・注意点
- 冷却不足による反りやショートショット
- 機械や金型への負荷増大
- 取り出し不良によるトラブル発生
※重要なのは「早くする」ではなく「無駄をなくす」ことです。
熟練職人の現場アドバイス：こんな視点で改善せよ！
- まずは現行のサイクルタイムを「秒単位」で可視化する
- 不良ゼロで稼働している条件を崩さない範囲で検証を始める
- 1項目ずつ条件を変え、効果をデータで確認する
- トライ＆エラーを記録してノウハウ化する
まとめ：1秒の短縮が、工場の未来を変える
成形サイクルの短縮は、単なる効率化に留まらず、工場全体の競争力を高める武器です。品質と両立させながらも、“理想的な最短サイクル”を見極める目と技術が、今後の製造現場に求められています。
一見地味な改善でも、積み重なれば大きな違いを生みます。1秒短縮できたということは、24時間稼働なら1日で数百個分の生産性向上につながります。