射出成形ショット重量 計算ツール｜製品重量・キャビ数・スプルー/ランナ重量から1ショット総重量と推奨型締力機械を即算出、機械選定・原価管理まで

計算式(ショット重量・射出容量)

ショット重量の基本式

1ショット重量(g) = 製品重量(g) × キャビ数 + ランナ・スプルー重量(g)

例: 製品50g × 4キャビ + ランナ20g = 220g/ショット。この重量を安定して射出できる射出容量の機械が必要になります。

射出容量の判定式

必要射出容量(g) = ショット重量 × 1.3〜1.5(余裕率)

射出容量の70〜80%で運転するのが理想。ショット重量が容量の90%を超えると樹脂の可塑化不足・温度ムラ・保圧不安定で成形品質が低下します。

可塑化能力の判定

可塑化能力(kg/h) ≥ ショット重量(g) × 3600 ÷ サイクル時間(秒) ÷ 1000

例: 220g・サイクル30秒なら26.4 kg/hが必要。可塑化能力が不足すると計量待ちでサイクルが伸びます。射出容量と可塑化能力の両方の確認が必須です。

射出容量と70〜80%ルール

70〜80%ルールの根拠

射出成形機の射出容量はGPPS(汎用ポリスチレン)換算で表示されます。実際の樹脂密度(PP=0.91、ABS=1.05、PC=1.20等)で換算量が変わるため、余裕率が必要です。

過大な機械選定のデメリット

ショット重量が射出容量の20%以下だと、樹脂がシリンダー内に長時間滞留し熱分解・変色・脆化が発生。特にPC・ナイロン等の熱感応樹脂で顕著。「小容量シリンダー交換」で対応するケースあり。

過小な機械選定のデメリット

射出容量ぎりぎりで運転すると、保圧時の樹脂補充不足でヒケ・ショートショット・寸法バラつきが発生。1ランク上の機械へ変更するケースが実務では多い。

機械別 射出容量・型締力早見表

数値は目安。実際にはメーカー・機種・シリンダー仕様で幅があり、JSW・住友重機・ファナック・東芝機械・日精樹脂等の各メーカーカタログでの確認が必須。

スプルー・ランナ・ゲート重量の目安

コールドランナー方式の重量比率

製品重量に対するランナ・スプルーの重量比率は、2キャビで15〜25%、4キャビで20〜35%、8キャビで25〜45%、16キャビで35〜55%が目安。キャビ数が増えるほどランナ長が延びて重量比率が上昇します。

ゲート形状別の重量

スプルー重量

スプルー(注入口→ランナ)重量は機械側のスプルーブッシュ形状で決まり、小型金型で1〜3g、大型金型で10〜30g程度。ホットスプルーブッシュ化で常時保温すればスプルー廃材ゼロも可能。

ホットランナーとコールドランナー

コールドランナーの特徴

従来型でランナ・スプルーが冷えて固化する方式。金型費用が安く保守も容易だが、毎ショット樹脂ロスが発生。ランナ再生(粉砕→再投入)で使用も、物性低下・色変化のリスク。

ホットランナーの特徴

ランナ部を常時樹脂溶融温度に保つ方式。樹脂ロスゼロ+サイクル10〜30%短縮+品質向上。金型費用は+30〜100%増、電力消費増、保守難易度上昇のトレードオフあり。

選択の目安

年産10万本以上・製品単価が樹脂原料費に占める割合が高い場合はホットランナーのROIが出るケースが多い。逆に少量生産・多品種の場合はコールドランナー優位。営業段階でのROI試算が重要。

キャビ数最適化

キャビ数決定の三要素

キャビ数は①年産数量、②サイクルタイム、③金型価格の減価償却のバランスで決定。年産100万本・サイクル30秒なら、24時間稼働で4〜8キャビが定番。多キャビ化=金型価格上昇+成形機大型化+調整難易度上昇。

多キャビ金型のリスク

8キャビ以上はキャビ間の樹脂充填バランスが難しく、ランナ設計・ゲート寸法・金型温度分布の精密調整が必要。1キャビ不良で全ショット不良となり歩留低下も。営業段階で製品公差との整合性確認が必須。

キャビ数×サイクルの生産性最適点

キャビ数を増やすとサイクルが伸びる傾向あり(充填・保圧・冷却の負荷増)。4キャビ×30秒=8個/分と8キャビ×45秒=約11個/分で比較し、トータル生産性+金型投資回収期間で最適点を選定します。

成形不良と機械選定

現場での使い方

よくある間違い・注意点

• ランナ・スプルー重量の計算忘れ — 4キャビでランナが製品総重量の20〜35%を占める。ランナを無視すると機械選定が1ランク下振れ+実運用で射出容量超過。
• 射出容量100%運転 — 保圧補充不足で寸法不安定・ヒケ多発。70〜80%使用が実務標準。ぎりぎり運転は品質保証と両立困難。
• 過大機械での長時間滞留 — 容量の20%以下で運転するとPC・ナイロン等の熱感応樹脂が変色・脆化。小容量シリンダーへの交換または機械変更が必要。
• 樹脂密度換算忘れ — 射出容量はGPPS(密度1.05)換算。PP(0.91)なら実質射出量減、PC(1.20)なら増。密度換算を怠ると設計ミス。
• 型締力の見落とし — ショット重量に適した射出容量でも、投影面積×成形圧の必要型締力を超えるとバリ発生。投影面積計算(m²)×成形圧(35〜80MPa)で確認。
• 可塑化能力の不足 — 射出容量は足りても次ショット分の計量が間に合わないとサイクル延長。ハイサイクル成形では特に注意。
• ホットランナー投資の過信 — 少量多品種生産で導入するとROIが出ず、金型価格増分が回収困難。年産・単価・樹脂費比率での試算が必須。
• キャビ数増加の副作用 — 多キャビ=生産性倍増と単純に考えると、金型価格・調整難易度・不良発生時のロス増加で逆効果。8キャビ超は精密同時充填の難易度が急上昇。

関連する規格・法規

• JIS B 6712 ― 射出成形機の主要寸法・型締力・射出容量の呼称基準。国内成形機の仕様書標準。
• JIS B 6717 ― 射出成形機の性能試験方法。設備選定・受入検査の実務標準。
• ISO 20430 ― プラスチック機械の安全要件。国際安全規格、CE適合の基本。
• JIS K 7100系 ― プラスチック試験方法(引張・曲げ・衝撃)。成形品品質評価の基準。
• 労働安全衛生規則 ― 射出成形機の安全カバー・両手操作等の規定。
• プラスチック資源循環促進法 ― 2022年施行。プラスチック製品の設計・製造・排出削減の枠組み。
• RoHS指令・REACH規則 ― EU向け製品の有害物質規制。国内メーカーも対応必須。
• 食品衛生法(器具及び容器包装ポジティブリスト) ― 食品用プラスチックの樹脂・添加物の使用制限。

参考文献・公的資料

射出成形の機械選定・技術基準・業界統計は下記の公的機関・業界団体の資料を参照してください。

• 日本プラスチック機械工業会(JPMA) ― 射出成形機・押出機・金型加工機の統計・技術情報の中核団体。
• 日本成形加工学会 ― 成形加工の学術団体。ショット重量・射出容量・可塑化理論の学術論文。
• 日本産業標準調査会(JISC) ― JIS B 6712・JIS B 6717等成形機規格の公式検索。
• 日本プラスチック工業連盟 ― プラスチック業界横断の統合情報・環境対応・統計データ。
• 環境省 プラスチック資源循環 ― プラスチック資源循環促進法・再生材利用の一次情報。
• 経済産業省 プラスチック政策 ― プラスチック製造業の生産動態統計・技術政策。
• プラスチック循環利用協会 ― プラスチック再生・リサイクル・循環利用の統計・技術情報。
• 日本製鋼所(JSW) ― 大型射出成形機の国内主要メーカー。カタログ・技術資料が実務参考。
• 住友重機械工業 ― 精密射出成形機の主要メーカー。医療・光学部品向けの高精度機。
• ファナック ― 全電動射出成形機ROBOSHOTシリーズ。高精度・省エネの代表機種。

よくある質問（FAQ）

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