(57)【要約】【課題】  生分解性樹脂の射出成型に非常に高いコストがかかること。【解決手段】  この射出成型機１００は、射出用金型３に溶融樹脂を射出して成型物Ｓとする。この成型物Ｓは、移替装置５により射出用金型３から冷却用金型４に移し替えられる。コントローラ７は、成型物Ｓを射出用金型３から冷却用金型４に移し替えた後、当該成型物Ｓを冷却用金型４で冷却している間に前記射出用金型３に溶融樹脂を射出して次の成型物Ｓを成型する。前記冷却用金型４は、射出用金型３より低い加工精度、低い機械的特性又は少ない体積であるから、射出用金型３より極めて安価である。このため、装置全体のコストを低減できる。また、成型物Ｓの冷却中に次の成型物Ｓを成型できるので、成型物Ｓの製造サイクルが大幅に短縮できる。【選択図】図１
2013132831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成型物を射出成型するための射出用金型を取り付ける射出成型機において、
前記射出用金型より低い加工精度、低い機械的特性又は少ない体積であり且つ前記射出用金型のキャビティと略同形状のキャビティを有する冷却用金型を有し、当該冷却用金型により、前記射出用金型に射出された溶融樹脂の冷却途中で前記射出用金型から取り出した成型物を冷却し、前記冷却用金型で成型物を冷却している間に前記成型物が取出された前記射出用金型に溶融樹脂を射出する位置に複数配置し得る冷却用金型保持手段を備えることを特徴とする射出成型機。
【請求項２】
成型物を射出成型するための射出用金型を取り付ける射出成型機において、
前記射出用金型より低い加工精度、低い機械的特性又は少ない体積であり且つ前記射出用金型のキャビティと略同形状のキャビティを有する冷却用金型が複数配置された冷却用金型保持手段と、
前記射出用金型から成型物を取り出し前記冷却用金型に移し替える成型物移替手段と、
当該成型物移替手段により前記射出用金型から成型物を取り出して前記冷却用金型に移し替え、且つ当該冷却用金型で成型物を冷却している間に前記成型物が取出された前記射出用金型に溶融樹脂を射出する制御手段と、を有することを特徴とする射出成型機。
【請求項３】
前記冷却用金型は、真空成型用金型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成型機。
【請求項４】
前記溶融樹脂は、生分解性樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の射出成型機。
【請求項５】
前記制御手段は、成型物移替手段により、前記射出用金型のキャビティ内に射出された成型物をガラス転移点以上の温度であってその形が維持できる状態で当該射出用金型から前記冷却用金型に移し替えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の射出成型機。
【請求項６】
射出用金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出して成型物とする第一の射出工程と、
前記射出用金型から成型物を取り出し、射出用金型より低い加工精度又は少ない体積であり且つ前記射出用金型のキャビティと略同形状のキャビティを有する冷却用金型に移し替える移替工程と、
冷却用金型内において前記成型物を所定時間保持して冷却する冷却工程と、
前記冷却工程中に前記成型物が取出された前記射出用金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出して次の成型物とする第二の射出工程と、
を含むことを特徴とする射出成型方法。
【請求項７】
前記移替工程では、前記射出用金型のキャビティ内に射出された成型物を少なくとも略半結晶化状態で当該射出用金型から前記冷却用金型に移し替えることを特徴とする請求項６に記載の射出成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化に時間がかかる樹脂を成型後に冷却する機能を備えた射出成型機及び射出成型方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生分解性樹脂の硬化に時間がかかる問題を克服するため、従来から特許文献１に記載のような射出成型機が知られている。図１３に、従来の射出成型機の一例を示す。この射出成型機５００は、溶融樹脂を射出する射出ユニット５０１と、成型金型を締結する型締ユニット５０２と、複数の成型金型を回転移動させるロータリーテーブル５０３とを有する。ロータリーテーブル５０３には、射出成型用の成型金型５０４が４箇所に均等配置されている。このロータリーテーブル５０３にはＡステージからＤステージが割り付けられ、ロータリーテーブル５０３が停止した状態で前記各ステージに各成型金型５０４が位置する。
【０００３】
前記Ａステージは、溶融樹脂の射出を行う射出ステーションである。Ｂステージは、成型物Ｓの冷却を行う第一の冷却ステーション、Ｃステージは、成型物Ｓの冷却を行う第二の冷却ステーションである。Ｄステージは、成型物Ｓを成型金型５０４から取り出す成型物取出しステーションである。
【０００４】
この射出成型機５００では、Ａステージに位置する成型金型５０４のキャビティ内に溶融樹脂を射出し、その後、ロータリーテーブル５０３を回転させる。そして、当該成型金型内の成型物Ｓを、Ｂステージ及びＣステージの冷却ステーションにおいて冷却する。そして、ロータリーテーブルを回転させ、Ｄステージの成型物取出しステーションにおいて成型金型を開き、固化した成型物Ｓを成型金型５０４から取り出す。
【０００５】
ここで、前記成型金型５０４がＡステージからＢステージに回転移動すると、Ｄステージに位置していた、成型物Ｓを取り出した後の成型金型５０４がＡステージに移動する。そして、Ａステージにおいて次の成型物Ｓの射出成型を行う。そして、この成型物Ｓも前記同様にＢステージ及びＣステージにおいて成型金型５０４内で冷却され、Ｄステージにおいて取り出される。このように、従来の射出成型機５００では、Ａステージで射出成型した成型物ＳがＢステージ及びＣステージで冷却されている間に、別の成型物ＳがＡステージで射出成型され、これを連続的に行うようにする。
【０００６】
このため、Ｂステージ及びＣステージの冷却ステーションにおいて成型物Ｓの固化に必要な冷却時間を確保できると共に、前の成型物Ｓの冷却を待つことなく次の成型物Ｓを成型できる。従って、冷却ステーションを持たない射出成型機に比べ、溶融樹脂の射出から成型物Ｓの取出しまでの１サイクルの時間を短縮できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−９９８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の射出成型機５００では、Ｂステージ及びＣステージにおいて当該成型金型５０４内で成型物Ｓを冷却するため、高い精度を要求される成型金型５０４を冷却のために用いることになる。このため、射出成型に非常に高いコストがかかるという問題点があった。特に、溶融樹脂の射出から成型物Ｓの取出しまでの１サイクルの時間を短縮する場合、更に多くの成型金型が必要になり、コストが大幅に高くなってしまう。この発明の目的は、かかる問題点を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係る射出成型機は、成型物を射出成型するための射出用金型を取り付ける射出成型機において、前記射出用金型より低い加工精度若しくは低い機械的特性又は少ない体積であり且つ前記射出用金型のキャビティと略同形状のキャビティを有する冷却用金型を有し、当該冷却用金型により、前記射出用金型に射出された溶融樹脂の冷却途中で前記射出用金型から取り出した成型物を冷却し、前記冷却用金型で成型物を冷却している間に前記成型物が取出された前記射出用金型に溶融樹脂を射出する位置に複数配置し得る冷却用金型保持手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、射出用金型に溶融樹脂を射出して成型物とした後、溶融樹脂の冷却途中で射出用金型から冷却用金型に移し替え、当該成型物を冷却用金型で冷却している間に前記成型物が取出された前記射出用金型に溶融樹脂を射出して次の成型物を成型する。前記冷却用金型は、射出用金型より低い加工精度若しくは低い機械的特性又は少ない体積であるから、射出用金型より極めて安価である。このため、係る冷却用金型を備えた装置全体のコストを低減できる。また、成型物の冷却中に成型物が取出された射出用金型で次の成型物を成型することで、成型物の製造サイクルを大幅に短縮できる。
【００１１】
第２の発明に係る射出成型機は、成型物を射出成型するための射出用金型を取り付ける射出成型機において、前記射出用金型より低い加工精度、低い機械的特性又は少ない体積であり且つ前記射出用金型のキャビティと略同形状のキャビティを有する冷却用金型が複数配置された冷却用金型保持手段と、前記射出用金型から成型物を取り出し前記冷却用金型に移し替える成型物移替手段と、当該成型物移替手段により前記射出用金型から成型物を取り出して前記冷却用金型に移し替え、且つ当該冷却用金型で成型物を冷却している間に前記射出用金型に溶融樹脂を射出する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
この発明では、射出用金型に溶融樹脂を射出して成型物とした後、前記成型物移替手段により射出用金型から冷却用金型に移し替える。その後、制御手段は、当該成型物を冷却用金型で冷却している間に前記成型物が取出された前記射出用金型に溶融樹脂を射出して次の成型物を成型するように制御する。前記冷却用金型は、射出用金型より低い加工精度若しくは低い機械的特性又は少ない体積であるから、射出用金型より極めて安価である。このため、装置全体のコストを低減できる。また、成型物の冷却中に成型物が取出された射出用金型で次の成型物を成型できるので、成型物の製造サイクルが大幅に短縮できる。
【００１３】
本願発明に係る射出成型機は、前記冷却用金型は、真空成型用金型とするのが好ましい。
【００１４】
真空成型用金型は、射出成型用金型に比較して寸法等の加工精度が低く、しかも射出成型用金型に比較して耐熱性、耐圧性等の機械的特性も低いことから金型コストを抑制できる。このため、射出成型機を安価に構成できる。
【００１５】
本願発明に係る射出成型機は、前記溶融樹脂は、生分解性樹脂とするのが好ましい。
【００１６】
ポリ乳酸等の生分解性樹脂は温度を緩やかに低下させないと、結晶化せず樹脂が硬くならないし、透明感がでない。即ち、除冷の必要があるポリ乳酸等の生分解性樹脂により射出成型する場合には、成型物の冷却に一定の時間が必要になる。本射出成型機によれば、このような除冷が必要な樹脂であっても製造サイクル短縮を可能とし、装置自体も安価に構成できる。
【００１７】
本願発明に係る射出成型機は、前記制御手段は、成型物移替手段により、前記射出用金型のキャビティ内に射出された成型物をガラス転移点以上の温度であってその形が維持できる状態で当該射出用金型から前記冷却用金型に移し替えることとするのが好ましい。
【００１８】
結晶化のためにはガラス転移点以上の温度を一定時間保持（除冷）する必要がある。この発明ではガラス転移点以上の温度であって形が維持できる状態で射出用金型から前記冷却用金型に移し替える。これにより、成型時の形を保ちつつ冷却用金型により除冷することができる。
【００１９】
第３の発明に係る射出成型方法は、射出用金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出して成型物とする第一の射出工程と、前記射出用金型から成型物を取り出し、射出用金型より低い加工精度又は少ない体積であり且つ前記射出用金型のキャビティと略同形状のキャビティを有する冷却用金型に移し替える移替工程と、冷却用金型内において前記成型物を所定時間保持して冷却する冷却工程と、前記冷却工程中に前記成型物が取出された前記射出用金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出して次の成型物とする第二の射出工程とを含むことを特徴とする。
【００２０】
本願発明に係る射出成型方法は、前記移替工程では、前記射出用金型のキャビティ内に射出された成型物を少なくとも略半結晶化状態で当該射出用金型から前記冷却用金型に移し替えるようにするのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、装置全体のコストを低減でき、成型物の製造サイクルを大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る射出成型機を示す構成図である。
【図２】この冷却用金型の一例を示す構成図である。
【図３】移替装置の一例を示す構成図である。
【図４】射出成型機の動作を示す説明図である。
【図５】射出成型機の動作を示す説明図である。
【図６】射出成型機の動作を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る射出成型機を示す構成図である。
【図８】実施の形態２の射出成型機の動作を示す説明図である。
【図９】実施の形態２の射出成型機の動作を示す説明図である。
【図１０】実施の形態２に係る射出成型機の変形例を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る射出成型機を示す構成図である。
【図１２】実施の形態３の射出成型機の動作を示す説明図である。
【図１３】従来の射出成型機の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に係る射出成型機を示す構成図である。この射出成型機１００は、溶融樹脂を射出する射出装置１と、複数の冷却用金型４を回転移動させるロータリーテーブル２と、射出用金型３から冷却用金型４に成型物Ｓを移し替える移替装置５と、冷却用金型４から成型物Ｓを取り出す取出装置６とを有する。前記射出装置１は、樹脂材料を投入するホッパー１１と、内部にスクリューが設けられたシリンダー１２と、シリンダー１２の周囲に設けたバンドヒーター１３と、固定側金型３１と可動側金型３２の組からなる射出用金型３と、射出用金型３を締結するトグル式の型締ユニット３３とからなる。
【００２４】
ロータリーテーブル２は、モータにより駆動されると共に前記射出装置１の近傍に配置される。テーブル上には、例えば４個の冷却用金型４が４５度毎に均等配置されている。ロータリーテーブル２は、コントローラ７により回転及び停止動作が制御され、前記冷却用金型４が配置された位置で停止する。例えば、４個の冷却用金型４をテーブル上に設置した場合、ロータリーテーブル２は４５度毎に回転して当該４個の冷却用金型４に対応する位置で停止し、これを繰り返す。６個の冷却用金型４を３０度毎に均等配置した場合、当該ロータリーテーブル２は３０度毎に回転して当該６個の冷却用金型４に対応する位置で停止し、これを繰り返す。なお、この実施の形態では、ロータリーテーブル２及び冷却用金型４により冷却用金型保持手段が構成される。
【００２５】
前記射出装置１とロータリーテーブル２との間には、移替装置５が配置されている。移替装置５は、図３に示すように、内部のモータ等により駆動制御される駆動部５１と、駆動部５１の回転軸に設けたアーム５２と、アーム先端に設けたエアシリンダー５３と、エアシリンダー５３の軸の先端に設けた真空パッド５４とから構成される。また、この真空パッド５４の近傍には、エアシリンダー５３の軸と協働して直動する第二の真空パッド５５が設けられている。この第二の真空パッド５５は、成型物Ｓを射出用金型３から取り出すときのエア吸引に用いるものである。
【００２６】
前記ロータリーテーブル２の中央には、冷却用金型４から成型物Ｓを取り出すための取出装置６が配置されている。この取出装置６は、モータ等により駆動制御される駆動部６１と、駆動部の回転軸に設けたアーム６２と、アーム先端に設けたエアシリンダー６３と、エアシリンダー６３の軸の先端に設けた真空パッド６４と、成型物Ｓを外部に移送するスライダー６５とから構成される。
【００２７】
コントローラ７は、射出装置１、移替装置５、ロータリーテーブル２及び取出装置６の動作を制御する。以下に説明する射出装置１、移替装置５、ロータリーテーブル２及び取出装置６の動作は、全てコントローラ７により制御される。コントローラ７は、専用又は汎用のハードウェアと下記動作を実現するためのプログラムとから構成される。
【００２８】
前記射出用金型３は、電気製品の外装や機械部品等の成型に用いられるもので、溶融樹脂を所定の形状に正確に成型するため、マシニングセンターや放電加工機等のＮＣ加工機により精密に機械加工され、ミクロン或いはサブミクロン単位での精度を有するものである。射出用金型３は、耐圧性、耐熱性等の観点から高価なダイス鋼やハイス鋼により作られる。
【００２９】
一方、前記冷却用金型４は、加工精度の低い、例えば真空成型用金型からなる。真空成型用金型は半密閉形式の金型であってプラスチック容器等の薄肉の樹脂製品を成型するために用いられるものである。一般的に前記射出用金型３よりも寸法等の加工精度、機械的特性が低い。このため、金型製作コストが射出用金型３よりも極めて低い。
【００３０】
なお、前記冷却用金型４は、真空成型用金型に限定されるものではない。即ち、射出用金型３のキャビティ３４と略同じ形状のキャビティを有し、安価に製造できるものであればよい。寸法等の加工精度が低い、耐熱性・耐圧性・耐摩耗性等の機械的特性が低い、金型の体積が小さい等の条件を有する金型は、一般的に安価に製造できる。換言すれば、この射出成型機１００に用いる冷却用金型４は、これらのいずれかの条件の下で射出用金型３よりも安価に製造できるものであれば良い。
【００３１】
図２は、この冷却用金型の一例を示す構成図である。冷却用金型４は、キャビティ４３の形状が射出用金型３のキャビティ３４と略同じ形状である。第一に、射出用金型３のキャビティ３４と冷却用金型４のキャビティ４３が略同じ形状であれば、成型物Ｓを射出用金型３から冷却用金型４に移し替えても成型物Ｓの全ての表面がキャビティ表面に当たるので、成型物Ｓの冷却をコントロールし易い。なお、「略同じ形状」とは、冷却用金型４のキャビティ４３が射出用金型３のキャビティ３４と６０％以上同じ形状を有するものとし、好ましくは７０％以上、より好ましくは８０％以上同じ形状を有するものとする。第二に、射出用金型３のキャビティ３４から完全に結晶化が進んでいない成型物Ｓを取出した場合、成型物Ｓに変形等が生じる可能性がある。その場合でも冷却用金型４で再び同じ形状に戻されるので、非結晶化又は半結晶化状態でも射出用金型３から取り出すことができる。また、冷却用金型４の可動側金型４２には、エアを引くための小穴４４が設けられている。
【００３２】
射出成型に用いる樹脂は、例えばポリ乳酸等の生分解性プラスチックである。ポリ乳酸は、トウモロコシやサツマイモ等から得られるでんぷんや植物から得られるセルロースを原料とし、乳酸発酵した乳酸を脱水縮合することで得る。ポリ乳酸の他、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリグリコール酸、変性ポリビニルアルコール、カゼイン、変性澱粉等の生分解性プラスチックを用いても良い。
【００３３】
また、ポリ乳酸のガラス転移点は５５度（セルシウス度、以下同じ）付近である。結晶化のためには、金型内の温度を７０度〜１３０度の範囲に４００秒〜８００秒維持する必要がある。
【００３４】
冷却用金型４は、ポリ乳酸の除冷に用いるため温度管理が重要である。図２に示すように、冷却用金型４の周囲に断熱材４５を設けて（図中点線で示す）、冷却用金型４の放熱量を制御するようにしても良い。この断熱材４５には、ロックウール等の耐熱性の高いものを用いる。冷却用金型４の温度の保持は、成型物Ｓからの熱伝導による熱で行うようにしても良いし、冷却用金型４の外側にヒーターを設けて加熱しても良い（図示省略）。ヒーターは冷却用金型４に直接設けても良いし、ロータリーテーブル２の外側及び内側に当該冷却用金型４と離して設けても良い。熱伝導は伝熱伝導または輻射のいずれでも良い。なお、前記冷却用金型４は、固定側金型４１と可動側金型４２とから構成される。これら固定側金型４１および可動側金型４２は、周知の固定手段により固定される（図示省略）。
【００３５】
図３は、移替装置の一例を示す構成図である。冷却用金型４の可動側金型４２には、エアを引くための小穴４４が設けられている。この小穴４４には、前記第二の真空パッド５５が当接される。この第二の真空パッド５５から小穴４４を通じてエアを抜くことで可動側金型４２のキャビティ４３内のエアが抜かれ、当該キャビティ４３に成型物Ｓが吸着される。なお、冷却用金型４により成型物Ｓを取り出す手法は、係る構成に限定されない。以下の図４乃至図６では、見やすいようにこの吸着構造は図示していない。冷却用金型４の可動側金型４２により成型物Ｓを吸着して取り出すようにすれば、完全に固化していない状態の成型物Ｓでもその形状の変形を最小限に抑えた状態で当該射出用金型３からの取り外しが可能となる。
【００３６】
［射出成型機の動作］
図４乃至図６は、射出成型機の動作を示す説明図である。まず、射出装置１から溶融したポリ乳酸を射出用金型３のキャビティ内に射出して成型物Ｓを成型する。なお、溶融樹脂を射出した後からが溶融樹脂の冷却フェーズとなる。
【００３７】
次に、溶融樹脂の冷却途中で前記射出用金型３を開いて成型物Ｓを取り出す。成型物Ｓを取り出すタイミングは、当該成型物Ｓがその形状を維持できる状態になったときである。例えば、半結晶状態であれば変形が少ない状態で射出用金型３から取り出し可能である。また、半結晶化前でも成型物Ｓの厚さや形状によっては取出し可能である。取出すタイミングは、成型物Ｓの材料組成や温度、時間により成型物毎に異なるので、実験等により適切な取出しタイミングを得た上で行うのが良い。また、冷却用金型４は、ロータリーテーブル２上の移し替え位置にある（結晶化が完了した成型物Ｓの取り出し位置でもある）。
【００３８】
射出用金型３から成型物Ｓを取り出すには、まず、図４（ａ）に示すように、移替装置５の駆動部５１によりアーム５２をロータリーテーブル２側に旋回させ、先端のエアシリンダー５３の軸を動かし、先端の真空パッド５４を冷却用金型４の可動側金型４２に吸着させる。このとき、冷却用金型４の可動側金型４２と固定側金型４１との固定が解除される。そして、エアシリンダー５３により固定側金型４１から可動側金型４２を取り外し、図４（ｂ）に示すように、アーム５２を射出用金型３側に旋回させ、可動側金型４２を前記射出用金型３の固定側金型３１と可動側金型３２との間に位置させる。そして、図５（ａ）に示すように、エアシリンダー５３により冷却用金型４を成型物Ｓに嵌めると共に、可動側金型４２に成型物Ｓを吸着させる。具体的には、第二の真空パッド５５によりエアを抜き、可動側金型４２の小穴４４を通じて前記キャビティ４３内のエアを抜くことで、可動側金型４２に成型物Ｓを吸着させる。
【００３９】
一方、取出装置６は、図５（ａ）に示すように、冷却用金型４の可動側金型４２が取り外された状態で固定側金型４１に付着した状態の成型物Ｓを取り出す。この成型物Ｓは冷却用金型４における除冷により結晶化され完全に固化している。取出装置６は、駆動部６１によりアーム６２を旋回させ、先端の真空パッド６４をエアシリンダー６３により成型物Ｓの表面に押し付けると共に、真空パッド６４内のエアを抜いて成型物Ｓを真空パッド６４に吸着させる。そして、エアシリンダー６３により固定側金型４１から成型物Ｓを取り外し、図５（ｂ）に示すように、アーム６２を旋回させ、スライダー６５の上に成型物Ｓを移し、射出成型機１００から成型物Ｓを搬出する。
【００４０】
そして、移替装置５のアーム５２を旋回させて、前記固化した成型物Ｓを取り出した冷却用金型４の固定側金型４１に対し、成型物Ｓを吸着させた状態の前記可動側金型４２を取り付ける。これにより、射出成型した後の成型物Ｓが射出用金型３から冷却用金型４に移し替えられ、成型物Ｓの除冷が開始される。冷却用金型４と射出用金型３とのキャビティは略同じ形状であるから、移し替えた状態でも成型物Ｓの形状は正しく保持される。また、成型物Ｓが移し替えの過程で多少変形しても、冷却用金型４のキャビティで正しく矯正される。
【００４１】
移し替えが終わると、図６（ａ）に示すように、移替装置５及び取出装置６のアーム５２，６２が旋回して初期位置に戻る。また、射出用金型３の可動側金型３２を閉じ、次の射出成型が可能な状態とする。そして、先の成型物Ｓが除冷されている間に当該成型物Ｓを取出した前記射出用金型３に溶融樹脂を再び射出し、次の成型物Ｓを射出成型する。当該次の成型物Ｓを冷却するには、図６（ｂ）に示すように、ロータリーテーブル２を４５度回転させ、先の成型物Ｓを移し替えた冷却用金型４を冷却位置Ｂに移動し、次の冷却用金型４を前記移し替え位置Ａに移動させ停止させる。これ以降の工程は、上記同様である。
【００４２】
結晶化に必要な条件は、樹脂素材や組成、添加物により異なり成型物毎に実験等で決定する。そして、その条件に従って前記冷却用金型４で成型物Ｓを所定の温度範囲に一定時間保持する。当該温度の保持能力は、冷却用金型４の熱伝導率や体積等の条件により定まる。所定のサイクルで射出成型を行う場合、後続の４つの成型物Ｓが射出成型される時間が冷却時間となる。この時間内で成型物Ｓが結晶化する場合、当該所定のサイクルで射出成型を続ければ良い。一方、この時間内では成型物Ｓが結晶化しない場合（冷却時間が足りない場合）、射出成型を一時停止するか、後続の射出成型のタイミングを遅らせるか、或いは、ロータリーテーブル２に配置する冷却用金型４の個数を増やすかの方策が必要である。
【００４３】
以上、この発明の射出成型機１００によれば、射出用金型３より安価な冷却用金型４により成型物Ｓの除冷を行うので装置コストを極めて低減できる。また、成型物Ｓを冷却用金型４により冷却している間に当該成形物Ｓを取出した射出用金型３により次の成型物Ｓを射出成型できるので、射出用金型３内で成型物Ｓの結晶化を待つ必要がない。このため、成型物Ｓの製造サイクルが大幅に短縮される。特に、冷却用金型４の数を多く設定した場合、大きなコスト削減及び製造サイクルの短縮化が図れる。また、冷却用金型４から結晶化した成型物Ｓを取り出した後すぐに射出後の成型物Ｓに移し替えるため、冷却用金型４が冷え難いので、金型温度の維持が容易である。更に、成型物Ｓの冷却をロータリーテーブル２が１周するまで行えるので、冷却時間を長く取れる。
【００４４】
なお、上記実施の形態１では、冷却用金型４の数を４個としたが、これに限定されず、必要な冷却時間に応じて個数を増やしても減らしても良い。
【００４５】
また、上記射出用金型３をＩＭＤ（In-mold Decoration）用の射出用金型としても良い。その場合、射出装置１は、ＩＭＤのフィルム送り装置等を備えたものとなる。
【００４６】
（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２に係る射出成型機を示す構成図である。この射出成型機２００は、実施の形態１に記載の移替装置５、取出装置６及び冷却用金型４の構成を変更した例であり、その他の構成は実施の形態１と同様である。移替装置には、市販されている軽量型の多軸アームロボット８を用いる。アームロボット８は、ロータリーテーブル２の横であって、アームの動作範囲内に射出用金型３及び冷却用金型９が位置するように配置される。アームロボット８のハンド部分には成型物Ｓを吸着する真空パッド８１が取り付けられている。アームロボット８の動作は、設置後にティーチングにより設定する。この実施の形態２に係る射出成型機２００は、冷却用金型９をロータリーテーブル２上に８個均等配置した例である。
【００４７】
取出装置には、前記アームロボット８及びエアシリンダー８２を用いる。エアシリンダー８２は、ロータリーテーブル２を跨いで設置したガントリー８３に設けられ、シリンダー軸８４の先端に真空パッド８５が装着された構成である。真空パッド８５は図示しないチューブにより真空エジェクターに接続される。また、成型物Ｓの搬送を行うコンベア８６が併設される。
【００４８】
図８及び図９は、この射出成型機の動作を示す説明図である。冷却用金型９は、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、下側金型９１と上側金型９２とから構成され、上側金型９２が比較的大きく、下側金型９１の上に載せて自重で加圧するようにしている。冷却用金型９は、成型物Ｓを冷却するものであるから、自重で加圧すれば十分だからである。また、実施の形態１と同様に冷却用金型９の外側に断熱材を設けても良いし、ヒーターで加熱するようにしても良い（図示省略）。
【００４９】
まず、射出装置１から溶融したポリ乳酸を射出用金型３のキャビティ３４内に射出して成型物Ｓを成型する。一方、冷却用金型９のキャビティ９３内には除冷した成型物Ｓが入っている。
【００５０】
次に、溶融樹脂の冷却途中で前記射出用金型３を開いて成型物Ｓを取り出す。実施の形態１と同様、成型物Ｓを取り出すタイミングは、当該成型物Ｓがその形状を維持できる状態になったときである。成型物Ｓを取り出すには、まず、図９（ｂ）に示すように、取出装置のエアシリンダー８２を動かし、先端の真空パッド８５により冷却用金型９の上側金型９２を吸着し、上方に持ち上げる。上側金型９２を持ち上げると、結晶化して完全に固化した成型物Ｓが下側金型９１の上に現れる。
【００５１】
図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、この状態で移替装置であるアームロボット８を動かし、先端の真空パッド８１により前記成型物Ｓを取り出し、図１に示したコンベア８６に載せる。続いて、射出用金型３の可動側金型３２を開いて固定側金型３１に付着している成型物Ｓをアームロボット８の先端の真空パッド８１で吸着して取り出し、当該成型物Ｓを前記冷却用金型９の下側金型９１のキャビティ９３に嵌め入れる。
【００５２】
そして、図８（ｃ）に示すように、エアシリンダー８２を動かして上側金型９２を下側金型９１の上に載せ、成型物Ｓをキャビティ９３内に収める。これにより、射出成型した後の成型物Ｓが射出用金型３から冷却用金型９に移し替えられ、成型物Ｓの除冷が開始される。冷却用金型９と射出用金型３とのキャビティは略同じ形状であるから、移し替えた状態でも成型物Ｓの形状は正しく保持される。また、成型物Ｓが移し替えの過程で多少変形しても、冷却用金型のキャビティで正しく矯正される。
【００５３】
移し替えが終わると、射出用金型３の可動側金型３２を閉じ、次の射出成型が可能な状態とする。そして、先の成型物Ｓが除冷されている間に前記成型物Ｓが取出された前記射出用金型３に溶融樹脂を再び射出し、次の成型物Ｓを射出成型する。当該次の成型物Ｓを冷却するには、ロータリーテーブル２を２２．５度回転させ、先の成型物Ｓを移し替えた冷却用金型を冷却位置Ｂに移動し、次の冷却用金型９を前記移し替え位置Ａに移動させ停止させる。これ以降の工程は、上記同様である。
【００５４】
以上、この射出成型機２００では、冷却用金型９を下側金型９１に上側金型９２を載せた簡易な構造としたので、製造コストが安価になり、製造コストをより低減できる。また、アームロボット８により成型物Ｓの移し替えや取り出しを行うので、装置を簡単に構成できる。
【００５５】
図１０は、上記実施の形態２に係る射出成型機の変形例を示す構成図である。このように、上記射出成型機２００のロータリーテーブル２を複数のパレット２２からなるループ状のコンベア２１に変更しても良い。アームロボット８及びエアシリンダー８２は、コンベア２１を避けて配置する。同図の例では、アームロボット８をコンベア２１のループの内側に配置し、射出装置１及び成型物Ｓの搬送用のコンベア８６を外側に配置した構成であるが、これに限定されるものではない。
【００５６】
コンベア２１を構成するパレット２２上には多数の上記冷却用金型９が配置されている。コンベア２１の動作はコントローラ７が制御する。コンベア２１を用いることで多数の冷却用金型９を自在に配置できるので、冷却時間が長い樹脂でも結晶化を待つことなく射出成型が可能となる。なお、全てのパレット２２上に冷却用金型９を設置する必要はない。
【００５７】
また、上記射出用金型３をＩＭＤ用の射出用金型としても良い。その場合、射出装置１は、ＩＭＤのフィルム送り装置等を備えたものとなる。
【００５８】
（実施の形態３）
図１１は、この発明の実施の形態３に係る射出成型機を示す構成図である。この射出成型機３００は、実施の形態２と略同じ構成であるが、移替装置及び取出装置として多軸のアームロボット８のみを用いた点、及び、冷却用金型３０１をアームロボット８のハンドにより開閉する構造とした点が異なる。エアシリンダー８２は省略される。以下、異なる点のみ図を参照して説明する。
【００５９】
図１２に示すように、冷却用金型３５０は、固定側金型３５１と可動側金型３５２とから構成され、可動側金型３５２はボールネジにより開閉する。ボールネジ３５３の軸端には円形のプレート３５４が設けられている。ネジ部は、可動側金型３５２に固定される。ボールネジは冷却用金型３５０の端に複数設けられ、各ボールネジ３５３の軸は輪列３５５により接続されている。
【００６０】
冷却用金型３５０から成型物Ｓを取り出す際は、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、アームロボット８の先端の真空パッド８１をプレート３５４に吸着し、回転させる。これにより全てのボールネジ３５３が回転して可動側金型３５２が開く。可動側金型３５２が開くと背後のノズル３５７が可動側金型３５２の孔３５６と連通する。アームロボット８は、真空パッド８１をプレート３５４から外して成型物Ｓを吸着する。また、前記ノズル３５７からキャビティ内にエアを送り込んで、成型物Ｓが可動側金型３５２から外れるようにする。
【００６１】
取り外した成型物Ｓは、コンベア８６に載せられて搬出される。次に、アームロボット８は射出用金型３から射出した成型物Ｓを取り外す（上記実施の形態２の動作を参照）。そして、図１２（ｃ）に示すように、アームロボット８により可動側金型３５２のキャビティ３５８に成型物Ｓを嵌め込んでエアで吸着する。続いて、アームロボット８の真空パッド８１によりプレート３５４を逆転させて可動側金型３５２を閉じる。孔３５６には弁が設けられており、ノズル３５７から離れると閉じるようになっている（図示省略）。これにより、射出用金型３から冷却用金型３５０に成型物Ｓを移し替えることができる。
【００６２】
この射出成型機３００によれば、実施の形態２と同様の効果が得られると共にアームロボット８を移替装置及び取出装置として用いるので、装置構成が簡単になる。なお、上記冷却用金型３５０の開閉構造は、アームロボット８により行うことができるものであれば、図１２の構成に限定されるものではない。
【００６３】
なお、他の実施の形態として、複数の冷却用金型を移動しないテーブル上に載せて冷却用金型保持手段を構成し、このテーブル上にガントリーローダーを設置し、このローダーのアームに設けたハンド等で成型品の移し替えを行う成型物Ｓ移替手段を構成することもできる（図示省略）。その場合、取出手段もガントリーローダー及びアーム等により行うことになる。
【００６４】
また、実施の形態１〜３の射出成型機による成型に好適な材料として生分解性樹脂を挙げたが、これに限定されない。結晶化に時間がかかる樹脂であれば、本射出成型機による成型が適する。
【符号の説明】
【００６５】
１００  射出成型機
１  射出装置
２  ロータリーテーブル
３  射出用金型
４  冷却用金型
５  移替装置
６  取出装置
７  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013132831.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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