JP4982811B2 - 光学素子成形装置 - Google Patents

Description

本発明は，樹脂を型締めした金型内に射出して光学素子を成形する光学素子成形装置に関する。さらに詳細には，型締め再現性を向上させた成形する光学素子成形装置に関するものである。

従来から，金型を用いた射出成形装置により種々の成形品を製造することが行われている。射出成形装置では，固定側金型と可動側金型とが型締めされることによってキャビティが形成されるので，両金型の位置決め精度は重要である。特に，連続成形を行う場合には，固定側金型と可動側金型との高い位置再現性が求められる。そのために従来より，成形機のプラテンに金型を位置決めして固定することが行われている。しかし，固定側と可動側との両方のプラテンにそれぞれの金型を高精度に位置決めして固定したとしても，成形品の精度は成形機の型締め再現性に依存する。

そこで，固定側と可動側とのパーティング面での軸合わせのために，テーパー形状が採用されているものがあった（例えば，特許文献１参照。）。この文献に記載の射出成形用金型では，パーティング面の途中にテーパー嵌合面が形成されているので，キャビティブッシュとコアブッシュとの同心度の精度が向上するとされている。
特開平９−１５９５号公報

しかしながら，パーティング面にテーパー形状を採用した場合，型締め時ごとにテーパー嵌合面がすりあわせられる。そのため，テーパー合わせのバランスおよびプラテン温度変動に伴う膨張・収縮，成形機の型締めバラツキ等により，テーパー部に型締め方向以外の力が加えられることがある。連続成形によって，このようなことが繰り返されると，テーパー合わせ部分が偏摩耗したり変形するおそれがあった。テーパー部が偏摩耗したり変形した場合には，型締めの軸合わせ精度が低下するという問題点があった。

本発明は，前記した従来の射出成形用金型が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，連続成形を行った場合でも型締めの軸ずれ変動を防止した光学素子成形装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の光学素子成形装置は，第１のプラテンと，第１のプラテンに取り付けられた第１の金型と，第２のプラテンと，第２のプラテンに取り付けられた第２の金型とを有し，第１および第２のプラテンを互いに接近させることにより第１および第２の金型を型締めして，その状態で両金型間の成形空間に成形材を注入して光学素子を成形する光学素子成形装置であって，第１の金型に第１の型合わせ面が設けられるとともに，第２の金型に型締め時に第１の型合わせ面に型合わせされる第２の型合わせ面が設けられており，第１の型合わせ面に第１のテーパー形状が設けられるとともに，第２の型合わせ面に第１のテーパー形状と嵌合する第２のテーパー形状が設けられており，第１のプラテンと第１の金型との間に，第１の金型の第１のプラテンに対する型締め方向に垂直な面内での移動を許容する第１フリクション機構を有し，第１フリクション機構は，型締めの際に型締め方向に圧縮される弾性部材を含んでいるものである。

本発明の光学素子成形装置によれば，第１の金型の第１の型合わせ面と第２の金型の第２の型合わせ面とが型締めされて，その間に成形空間が形成される。型締めの際には，第１の型合わせ面に設けられた第１のテーパー形状と，第２の型合わせ面に設けられた第２のテーパー形状とが嵌合される。これによって，第１の金型と第２の金型との軸合わせを行うことができる。その際，第１フリクション機構を有するので，型締め方向に垂直な面内での第１の金型の移動が許容されている。従って，第１の金型の第１のテーパー形状は，第２の金型の第２のテーパー形状に無理なく嵌合されるので，偏摩耗や変形のおそれはない。また，第１フリクション機構が弾性部材を含んでいるので，第１フリクション機構によって第１の金型が型締め方向に垂直な面内で移動された状態で型締めが行われたとしても，型締め力が第１および第２の金型に確実に加えられる。これにより，連続成形を行った場合でも型締めの軸ずれ変動が防止されている。

さらに本発明では，型締めの方向が，重力方向と交差する方向であって，第１の金型の自重による下方への移動を規制する落下防止部材を有することが望ましい。このようにすれば，第１の金型の自重は落下防止部材によって支えられるので，第１フリクション機構に第１の金型の自重がかかることはない。従って，第１フリクション機構に無理な力が加えられることはない。

さらに本発明では，第２のプラテンと第２の金型との間に，第２の金型の第２のプラテンに対する型締め方向に垂直な面内での移動を許容する第２フリクション機構を有し，第２フリクション機構は，型締めの際に圧縮される弾性部材を含んでいることが望ましい。このようにすれば，両プラテンの位置出しをできるので，これらに固定される第１および第２の金型の位置合わせが正確にできる。従って，一方のみの位置出しと比較して精度の高い位置合わせを容易に行うことができる。

さらに本発明では，第１のプラテンが可動プラテンであり，第２のプラテンが固定プラテンであることが望ましい。固定側の金型や固定プラテンには一般に，注入された成形材が通過するための孔が設けられており，その途中に段差や曲部等があると，成形材の通過の障害となるおそれがある。このようにすれば，固定側の金型は固定プラテンに確実に固定された状態とすることができるので，成形材の通過の障害となるおそれはない。

本発明の光学素子成形装置によれば，連続成形を行った場合でも型締めの軸ずれ変動が防止されている。

本形態に係る射出成形装置の主要部を示す概略構成図である。 型開状態での金型を示す説明図である。 型締め途中状態での金型を示す説明図である。 型締め完了状態での金型を示す説明図である。 フリクション機構部の配置の別の例を示す説明図である。 フリクション機構部の配置の別の例を示す説明図である。 フリクション機構部の配置の別の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 固定プラテン
２ 可動プラテン
５ 固定側金型
６ 可動側金型
１１ａ テーパー凹部
２１ａ テーパー凸部
２３ フリクション機構部
２３ａ フリクション部
２３ｂ 型板落下防止部

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，光学部品等を成型する射出成形装置に本発明を適用したものである。

本形態の射出成形装置の主要部分は，図１に示すように，台座に固定された固定プラテン１と，固定プラテン１に対して略水平方向に進退可能な可動プラテン２とを有している。可動プラテン２を貫通して互いに平行な複数のタイバー３が設けられ，各タイバー３の一端は固定プラテン１に固定されている。さらに，可動プラテン２の図中左方には，可動プラテン２を図中左右方向に進退させる駆動部４が設けられている。さらに，固定プラテン１には固定側金型５が，可動プラテン２には可動側金型６がそれぞれ取り付けられている。

固定側金型５は，図１に示すように，固定側型板１１と固定側取付板１２とを有している。可動側金型６は，図１に示すように，可動側型板２１，可動側受板２２，フリクション機構部２３，スペーサーブロック２４，可動側取付板２５を有している。可動プラテン２が駆動部４によって図中右向きに移動されて型締めされると，固定側型板１１と可動側型板２１とが当接される。そして，これらの型板の間に成形空間が形成される。以下では，可動プラテン２の進行方向である図中左右方向を軸方向という。

本形態の金型では，図１に示すように，固定側型板１１の図中左面の少なくとも２箇所にテーパー凹部１１ａが形成され，可動側型板２１の図中右面に同数のテーパー凸部２１ａが形成されている。このテーパー凹部１１ａの内面はテーパー凸部２１ａの外面と略同一の形状であり，それぞれ対応する位置に配置されている。そして，これらのテーパー凹部１１ａとテーパー凸部２１ａとが嵌合することにより，固定側型板１１と可動側型板２１とが位置合わせされる。

これらのテーパー凹部１１ａとテーパー凸部２１ａとは互いに擦れ合う部材であるので，硬化処理（焼き入れ・焼き戻し，コーティング等）や低摩擦処理（コーティング等）を施すことが好ましい。あるいは，テーパー凹部１１ａまたはテーパー凸部２１ａの斜面に回転可能な機構（球，ローラー等）を設けても良い。なお，テーパーの形状は円錐あるいは円錐台形状が望ましいが，成形空間の形状に合わせて他のテーパー形状，例えば角錐あるいは角錐台形状やくさび形状（片側のみが斜面となった角錐）等としてもよい。

また，フリクション機構部２３は，図２に示すように，その内部から図中右向きに突出するフリクション部２３ａを１つまたは複数個有している。フリクション部２３ａは，軸方向に伸縮可能である。さらに，フリクション部２３ａの軸方向の両端部は，軸方向に垂直な面内でのある程度の移動が許容されている。本形態では，各フリクション部２３ａの図中左端部はスペーサーブロック２４の図中右面に対して位置が固定されている。また，各フリクション部２３ａの図中右端部は可動側受板２２の図中左面あるいは左面からやや内部に入った箇所に軸方向に垂直な面内である程度移動可能に係止されている。このフリクション部２３ａとしては，例えば，バネあるいはボールプランジャ等が利用できる。

すなわち，本形態の可動側金型６は，フリクション機構部２３を有しているので，スペーサーブロック２４と可動側受板２２との間に，軸方向に垂直な面内での所定の範囲内でのずれが許容されている。可動側金型６の可動側取付板２５およびスペーサーブロック２４は可動プラテン２に固定されており，可動側受板２２と可動側型板２１とは互いに固定されている。そのため，本形態では，可動側受板２２および可動側型板２１が軸方向に垂直な面内においてのある程度の移動が許容されている。

さらに，フリクション機構部２３は，その下端部に型板落下防止部２３ｂを有している。上記の構成から，型板落下防止部２３ｂを有していないとすると，可動側受板２２および可動側型板２１の自重はフリクション部２３ａによって支えられることとなる。これらはかなりの重量を有している。そのため，フリクション部２３ａの例えばバネ等の部材で支え続けることは困難であり，フリクション部２３ａが変形するおそれがある。そこで，この２部材の自重を受ける型板落下防止部２３ｂが設けられている。

型板落下防止部２３ｂは図中左端部がフリクション機構部２３の下面に固定され，図中右端部は，その上面がベアリングのような滑りのよい部材で可動側受板２２の下面に当接されている。また，この型板落下防止部２３ｂは，フリクション部２３ａによる可動側受板２２の図中上下方向への移動の支障とならない程度の柔軟性を有する材質で形成されている。さらに，型板落下防止部２３ｂに位置調整機構を付加すれば，可動側受板２２および可動側型板２１を軸方向に垂直な面内においてあらかじめ移動させた状態で保持させることができる。このようにすれば，テーパー凹部１１ａとテーパー凸部２１ａとが嵌合する際に，それらの間に加わる力を小さくすることができる。

従って，フリクション部２３ａによって，可動側受板２２と可動側型板２１が軸方向に垂直な面内で移動しても，これらの自重を受けることができる。この型板落下防止部２３ｂは，図中奥行き方向のフリクション機構部２３の下面全体に延びる長尺形状のものであってもよいし，フリクション機構部２３の下面に短尺のものを１つまたは複数個設けて全体で受けるようにしてもよい。

次に，本形態の射出成形装置における型開閉について説明する。図１と図２に示しているのは型開状態である。型開状態では，固定側金型５と可動側金型６とは完全に分離されている。このとき，固定側金型５は，各部材が互いに固定されるとともに，固定プラテン１に固定されている。

一方，可動側金型６では，可動側型板２１と可動側受板２２とは互いに固定されているが，これらとスペーサーブロック２４とはフリクション機構部２３を介して接続されている。フリクション機構部２３のバネ性により，図２に示すように，フリクション機構部２３と可動側受板２２との間には多少の隙間がある。なお，この図ではこの隙間を誇張して示している。このとき，可動側受板２２は，型板落下防止部２３ｂの先端部によってフリクション機構部２３に対して支えられているので，可動側型板２１と可動側受板２２とが自重によって図中下方へ落ち込むことはない。

次に，型閉が開始されると，駆動部４によって図１中右向きに可動プラテン２が移動される。ある程度まで近づけられると，可動側型板２１のテーパー凸部２１ａの先端部が固定側型板１１のテーパー凹部１１ａ内に入り込む。そして，可動側型板２１と固定側型板１１との間にずれが全くなければ，そのまままっすぐ型閉される。そして，フリクション機構部２３が押し縮められて，フリクション機構部２３と可動側受板２２との間の隙間が無くなる。さらに，可動側型板２１と固定側型板１１とが密着され，所定の型締め力で型締めされる。これにより，両型板の間に成形空間が形成される。

しかし，可動側型板２１と固定側型板１１とに多少ずれがあると，図３に示すように，テーパー凸部２１ａとテーパー凹部１１ａとの位置が多少ずれた状態となる。この図では，可動側が固定側よりやや図中上方へずれている様子を誇張して示した。この位置からさらに型閉すると，テーパー凸部２１ａがテーパー凹部１１ａに倣って，可動側型板２１が図中やや下方へ変位しつつ型閉される。

本形態では，フリクション機構部２３を有しているので，図４に示すように，可動側受板２２および可動側型板２１が下向きに移動することができる。これにより，無理なくテーパー凸部２１ａとテーパー凹部１１ａとが嵌合される。さらに所定の型締め力で型締めされ，両型板の間には，軸ずれのない成形空間が形成される。また，型板落下防止部２３ｂは多少の柔軟性を有しているので，図４に示すように，可動側受板２２がフリクション機構部２３に対して変位しても，破損のおそれはない。なお，この図４中の型板落下防止部２３ｂの変形はかなり誇張して描いている。

この状態で，成形空間に成形材を注入することにより，光学部品等が製造される。ここで，成型に用いる樹脂の種類としては，ポリオレフィン系，ポリカーボネート，ポリエステル系，アクリル，ノルボルネン系，シリコン系等が適切である。

以上詳細に説明したように，本形態の射出成形装置によれば，固定側金型５と可動側金型６とがテーパー凸部２１ａとテーパー凹部１１ａとによって精密に位置合わせされつつ型締めされる。このとき，フリクション機構部２３を有するので，両金型に多少の位置ずれがあっても，各テーパー凸部２１ａやテーパー凹部１１ａに無理な力が加えられることがない。従って，テーパー凸部２１ａやテーパー凹部１１ａが片減りするおそれはないので，型開閉を繰り返してもずれが大きくなるおそれはない。さらに，タイバー３等にも余計な力がかかることはない。従って，連続成形によっても型締めの軸ずれ変動がない射出成形用金型となっている。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。

例えば，フリクション機構部２３の配置は上記の形態に限るものではない。例えば，フリクション部２３ａが上記の形態とは逆向きに取り付けられたものでもよい。このようにすると，図５に示すように，フリクション機構部２３とスペーサーブロック２４との間でずれを吸収することができる。

またあるいは，図６と図７に示すような配置も可能である。すなわち，フリクション機構部２３を，スペーサーブロック２４と可動側取付板２５との間（図６）や，可動側取付板２５と可動プラテン２との間（図７）等に配置してもよい。これらにおいても，フリクション部２３ａの向きを逆にすることもできる。また，図７の位置に配置すれば従来の可動側金型６を改造する必要がない。なお，図５〜図７では，型板落下防止部２３ｂは省略して示している。さらに，固定側金型５の，例えば固定側取付板１２と固定側型板１１との間にもう一つフリクション機構部を設けてもよい。

また，型板落下防止部２３ｂの配置も上記の形態に限らない。フリクション機構部２３を挟んで両側の部分を支えていればよい。先端部が可動側型板２１を支えてもよいし，フリクション機構部２３でなく，スペーサーブロック２４や可動側取付板２５に設けられていても良い。図５〜図７の例においても，それぞれ適切に配置されていればよい。

また，本形態では可動側型板２１にテーパー凸部２１ａを，固定側型板１１にテーパー凹部１１ａを形成するとしたが，これらは逆でもよい。また，それぞれ片方にテーパー凸部とテーパー凹部とを混ぜて配置してもよい。

Claims (5)

1. 第１のプラテンと，前記第１のプラテンに取り付けられた第１の金型と，第２のプラテンと，前記第２のプラテンに取り付けられた第２の金型とを有し，前記第１および第２のプラテンを互いに接近させることにより前記第１および第２の金型を型締めして，その状態で両金型間の成形空間に成形材を注入して光学素子を成形する光学素子成形装置において，
   前記第１の金型に第１の型合わせ面が設けられるとともに，前記第２の金型に型締め時に前記第１の型合わせ面に型合わせされる第２の型合わせ面が設けられており，
   前記第１の型合わせ面に第１のテーパー形状が設けられるとともに，前記第２の型合わせ面に前記第１のテーパー形状と嵌合する第２のテーパー形状が設けられており，
   前記第１のプラテンと前記第１の金型との間に，前記第１の金型の前記第１のプラテンに対する型締め方向に垂直な面内での移動を許容する第１フリクション機構を有し，
   前記第１フリクション機構は，型締めの際に型締め方向に圧縮される弾性部材を含んでいることを特徴とする光学素子成形装置。
2. 請求の範囲第１項に記載の光学素子成形装置において，
   前記型締めの方向が，重力方向と交差する方向であって，
   前記第１プラテンは，前記第１の金型の自重による下方への移動を規制する落下防止部材を有することを特徴とする光学素子成形装置。
3. 請求の範囲第１項または第２項に記載の光学素子成形装置において，
   前記第２のプラテンと前記第２の金型との間に，前記第２の金型の前記第２のプラテンに対する型締め方向に垂直な面内での移動を許容する第２フリクション機構を有し，
   前記第２フリクション機構は，型締めの際に圧縮される弾性部材を含んでいることを特徴とする光学素子成形装置。
4. 請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１つに記載の光学素子成形装置において，
   前記第１のプラテンが可動プラテンであり，前記第２のプラテンが固定プラテンであることを特徴とする光学素子成形装置。
5. 請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１つに記載の光学素子成形装置において，
   前記第１フリクション機構は，
   前記第１のプラテン側の部材と前記第１の金型側の部材とを，型締め前には，間に隙間がある状態とするとともに，型締め後には，隙間なく密着させるものであり，
   前記弾性部材は，前記第１のプラテン側の部材と前記第１の金型側の部材との間に挟まれていることを特徴とする光学素子成形装置。