JPH04201224A - 精密成形金型および成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチックの射出成形用金型に係り特に平行
度にすぐれた光学部品等の高精度精密成形品を成形する
ための金型の変形防止機構および該金型による成形品な
らびに該金型の成形を行なう射出成形機に関する。

〔従来の技術〕

従来、光学部品等の高精度精密成形金型にあっては特公
平１−１４０１０号公報に記載のように、精度を向上す
るために加熱し、ゲートを切り離し加圧力を加える等の
操作を行なっていた。具体的には加熱のためのヒータの
温度制御機構、ゲート切り離しのためのカッタおよびカ
ッタの駆動機構さらに加圧のためのシリンダ機構および
その制御機構に加え、それぞれの機構を適宜タイミング
良く制御するための制御ソフトを備え、必要な精度を確
保するようにしていた。

〔発明か解決しようとする課題〕

上記の従来技術は金型を介してキャビティ内樹脂に加熱
や加圧、ゲート切り離しのように熱や圧力を負荷してい
るにも拘わらず、これら負荷による金型の変形について
は配慮されておらず、これらの負荷に加えて樹脂充填圧
による金型の変形が避けられなかった。このためキャビ
ティが変形して固定と可動の平行度が低下し、成形品の
平行度、寸法精度が得られないという問題があった。ま
た金型が複雑化して、保守の単純化が図れないという問
題があった。

本発明の目的はこのような金型の変形を検出して、これ
を低減する機構および変形を生じ難い金型構造を提供す
ることにある。

また本発明の他の目的は、単純な構造で加熱や加圧、ゲ
ートの切り離しを行なうことなく、前記の変形を生じな
い高精度精密な成形品の得られる射出成形金型を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、キャビティを形成する金
型の部分に変形量を検出するセンサを設けて、キャビテ
ィ近傍の変形量、変形量を検出するようにした。また検
出した変形量を判定する制御部を設け、この制御部を射
出成形機射出部の制御機構に結合し、射出圧力、射出速
度の制御を行なうようにした。

また成形機の射出制御と同時または別に、成形品離型の
ための押出を行なう押出ピンを固定支持した押出板の、
押出のための摺動ガイドであり、また樹脂充填圧による
金型の押出板摺動空隙に向から変形を低減するためのサ
ポートの後部に圧力付加手段を設けた。この圧力付加手
段も前記キャビティ近傍に設けた変位検出センサの変形
量を検出し判定する制御部と結合して樹脂充填圧による
変形量に応じ圧力を制御するようにした。

またこれとは別に樹脂充填圧を受けるキャビティ部、ラ
ンナ部を可動型から分離して可動入駒およびランナ入駒
として別部品とし、それぞれの入駒の後部に可動入駒支
持部、ランナ入駒支持部を一体結合した。さらに各々の
支持部の後部に圧力付加手段を配して樹脂充填圧を受け
るようにした。

この圧力付加手段も前記変位検出センサがらの変位量を
検出判定する制御部と結合して、樹脂充填圧による変形
量に応じ付加圧力を制御するようにした。これら圧力付
加手段としては油圧シリンダおよび／またはくさび機構
を用いた。

また、これらとは別に、樹脂充填圧を受ける前記可動入
駒およびランナ入駒を支持部を介し／または直接に可動
取付板に結合し、押出板摺動空隙への型変形を低減する
ようにした。さらにこれら可動入駒、ランナ入駒および
支持部の材質に、セラミクスを含む高剛性材料を用い、
樹脂圧変形を低減するようにした。

〔作用〕

前記キャビティの近傍に設けた変位量を検出するセンサ
により樹脂充填圧を受けた金型の変形が検出され、変位
信号が前記制御部に送られると、この信号を受けた制御
部が射出成形機射出部に制御信号を送り、射出成形機射
出部の樹脂の射出速度および／または射出圧力を制御す
る。すなわち検出した変形量が目標値より大きい場合は
射出速度および／または射出圧力を低減する方向に、ま
たその逆の場合には逆方向に制御する。この制御により
金型の変形量を目標値以下におさえることができるので
、平行度を維持した精密成形品を得ることができる。ま
た同じく前記制御部により、前記サポート後部に設けた
圧力付加手段を制御するようにしたので、樹脂充填圧に
より金型が変形すると、これに拮抗する圧力を圧力付加
手段に発生させるようにし、金型の変形量を低減するよ
うにした。これにより変形量が目標値以下におさえられ
るので平行度を維持した精密成形品を得ることができる
。

またこれとは別に前記可動型から分離して樹脂充填圧を
受けるキャビティ部およびランナ部を可動入駒とランナ
入駒の別部品としこの後部に支持部を介して、または直
接に圧力付加手段と連結した。この圧力付加手段を前記
変形量を検出する制御部により制御することにより、樹
脂充填圧に拮抗する圧力を発生させて、金型の変形量を
低減する。これにより変形量が目標値以下の、平行度を
維持した精密成形品を得ることができる。なお圧力付加
手段は油圧シリンダおよび／またはくさび機構のいずれ
でも同等の作用を得ることができる。

またさらに、これらとは別に、前記可動型から分離して
樹脂充填圧を受けるキャビティ部およびランナ部を可動
入駒とランナ入駒の別部品とし、この後部を支持部を介
して、または連接に前記可動取付板と結合し、可動入駒
、ランナ入駒および支持部にセラミクスを含む高剛性材
料を用いることにより、金型の変形量を目標値以下にお
さえることができるので、平行度を維持した精密成形品
を得ることができる。

さらに前記圧力付加手段を設けた金型では樹脂充填圧に
よる金型の変形に成形機ダイプレートの変形が含まれる
場合にも、圧力の付加により可動型そのものの変形量を
低減するようにしているので、成形機ダイプレートの変
形に関係なく、平行度を維持した成形品を得ることがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第」図を用いて説明する。第
１図は射出成形機射出部および射出成形用金型の縦断面
図である。図中１は金型の樹脂通路であるランナ部、２
は射出成形機射出部（以下単に成形機射出部とする）１
２がらの樹脂をランナ部１に導くスプル部、３はランナ
部１、ゲート部１６を通過流入してきた樹脂（図示せず
）を賦形するキャビテ仁　４はキャビティ３の片面を形
成する固定型、６はキャビティ３の他の片面を形成する
可動型である。８は押出板９に固定され、成形機押出ロ
ッド（図示せず）の前進に伴い、型開時に押出板９とと
もに前進して成形品を押し出す押出ピン、１０は押出板
９摺動のための空隙２ｏを形成するスペーサブロック、
１３はキャビティ３の近傍にあって可動型６の変形を検
出する変形検出センサ、１１は変形検出センサ１３の信
号を受けて、成形機射出部１２および／またはサポート
１４後部の油圧シリンダ１５を制御する制御部、１４は
押出板９の前後進摺動のガイドと、押出板空隙２０への
樹脂充填圧変形を低減するサボーｈ、１５はサポート１
４にかかる圧力に拮抗して可動型６の変形を低減するた
めの油圧シリンダである。以上のように構成された金型
に成形機射出部１２よりの樹脂が射出されると、スプル
部２、ランナ部１、ゲート部１６を通った樹脂はキャビ
ティ３に充填される。樹脂充填圧を受けた金型は、第３
図に示す如く押出板摺動空隙２０に向かいランナ部１、
キャビティ３が左右に拡がるようにして可動型６を変形
させる。その結果、第４図に示すようにキャビティ３で
賦形された成形品３゛は、その両面がａ、　　ａ’のよ
うに平行度を維持できず、目標値を得ることができない
。

そこで、前記可動型６に設けた変形検出センサ１３によ
り変形量を検出して、制御部１１にこの信号を送る。こ
の信号を受けた制御部１１は変形量を予め入力された変
形量目標値と比較判定し、変形量が目標値以下となるよ
う成形機射出部１２の射出速度および／または射出圧力
を制御する。この制御により射出速度および／または射
出圧力が低下すると、金型可動型６の変形量が低減し、
目標値内への収束が可能となる。例えば射出圧力か１５
００ｋｇ／（ｍの場合に６０μｍあった可動型６の変形
量は、制御により射出圧力が１２００ｋｇ／ａｎ（に下
がると４０μｍに低減し、目標を達成することができた
。

また前記変形検出センサ１３により検出した変形量に応
じて制御部１１がサポート１４後部の油圧シリンダ１５
を制御すると、油圧シリンダ１５は制御量に応じて油圧
力を増減する。この油圧力の増減により、油圧シリンダ
１５はサポート１４に後部から圧力を付加し、サポート
１４を、樹脂充填圧に拮抗して微前進、微後退させる。

このサポート１４の変位により、バックプレート１９、
断熱板１８を介して可動型６の変形は修正され、可動型
６は樹脂充填圧の付加にもかかわらず、押出板摺動空隙
２０への変形を低減する。例えば樹脂充填圧１２００ｋ
ｇ／−の場合て、油圧シリンダ１５の圧力をｌｏｏｏｋ
ｇ／７に制御することにより可動型６の変形量を２０μ
ｍに低減することができた。これによりキャビティ３て
賦形される成形品の平行度を０．０１°に向上すること
ができた。なお、サポート１４は押出板９の摺動のガイ
ドとして兼用しても、また単に可動型６の変形を低減す
る支持部としてのみ使用しても、いずれても変形の低減
に有効であることはいうまでもない。またサポート１４
後部から油圧力を加える油圧シリンダ１５は第１図では
可動取付板７内に埋込まれているが、必ずしも埋込む必
要はなく、可動取付板７上に設置しても、あるいはサポ
ート１４の中間部に設置しても、第１図と同等の効果が
得られることはいうまでもない。また、複数本設置した
サポート１４に対し、後部から圧力を加える油圧シリン
ダ１５には、それぞれの位置に応じて異なった制御を行
ない、異なる油圧力を付加するのが効果的であることは
いうまでもない。

次に第２図の別の一実施例について説明する。

図中、第１図と同番号を付した部分は第１図と同一の作
用効果を有する。図中、２１および２４は可動型６と切
り離して別部品とした可動入駒およびランナ入駒である
。１７は可動入駒２１およびランナ入駒２４を支持して
油圧シリンダ１５の油圧力を受ける樹脂圧支持部である
。２５は押出板９に固定され、押出板９の前進動作によ
り、型開時に成形品を可動型６から押出す押出ビンであ
る。このように構成された精密成形金型にあって第１図
同様、樹脂がスプル部２、ランナ部ｌを通りキャビティ
３に充填されると、可動型に別部品として嵌挿された可
動入駒２１、ランナ入駒２４に樹脂充填圧がかがり、可
動型６を変形させる。これを変形検出センサ（図示せず
）で検出して制御部（図示せず）でこの変形量に応じて
油圧シリンダ１５を制御することにより、油圧シリンダ
１５の油圧力を増減する。油圧シリンダ１５の油圧力増
減は樹脂圧支持部１７を介して、可動入駒２１、ランナ
入駒２４に伝えられる。

可動入駒２１とランナ入駒２４はこの油圧力と樹脂充填
圧とが相互にキャンセルされて可動型６の変形を低減す
る。例えば樹脂充填圧１２００ｋｇ／−では、油圧シリ
ンダ１５は制御部に制御されて油圧力９５０ｋｇ／−を
発生し、ランナ入駒２４に樹脂圧支持部１７を介して圧
力を伝え、樹脂充填圧と拮抗させることにより可動型６
の変形を２０μｍに低減することができた。この実施例
も第１図の実施例と同様、樹脂圧支持部１７を押出板１
９の摺動のガイドとして使用して良いことはいうまでも
ない。また油圧シリンダ１５を可動取付板７内に埋め込
んでいるが、これも第１図の実施例と同様、可動取付板
７上に設置してもまた樹脂圧支持部１７の中間あるいは
ランナ入駒２４と樹脂圧支持部１７との中間に設置して
も同等の効果の得られることはいうまでもない。

次に第５図の別の一実施例について説明する。

第５図において第１図、第２図と同一の番号を付した部
分は同一の作用効果を有する。第５図２１゛は可動入駒
、２４′はランナ入駒であり、それぞれの駒の後部は勾
配面となっている。２２は可動入駒２１゛、ランナ入駒
２４′の後部の勾配と同一の勾配を有するくさびである
。２３はくさび２２の前進、後退動作を制御するくさび
駆動部である。このように構成された精密成形金型にお
いて、第１実施例、第２実施例と同様、樹脂がキャビテ
ィ３に充填されると可動型６が変形し、この変形量を検
出した変形検出センサ（図示せず）と制御部（図示せず
）との作用によりくさび駆動部２３を制御する。くさび
駆動部２３は制御部からの制御信号にしたかってランナ
入駒２４゛、可動人駒２１′に勾配部を介して接するく
さび２２を微前進、微後退させ、この動作は勾配部を介
してランナ入駒２４°、可動人駒２１°をそれぞれ個別
に樹脂充填圧による変位に拮抗して微前進、微後退させ
る。これによりキャビティ３内樹脂の平行度が改善され
０．０１°以内とすることができた。

以上、第１実施例乃至第３実施例に述べた実施例によれ
ば、金型可動型６の変形のみならず、成形機ダイプレー
ト（図示せず）に生じる中央部が１００μｍ程度開く変
形の影響を吸収して、キャビティ３の平行度を０．０１
°　（可動型の変形量で２０μｍ）に向上することがで
きる。

次に別の一実施例を第６図を用いて説明する。

第６図において第１図乃至第５図に付したと同一の番号
を付した部分は同一の作用効果を有する。

第６図２１ａは可動入駒、２４ａはランナ入駒であって
可動型６に対し独立した別部品となっており、セラミク
スをはじめとする高剛性材料で形成され可動取付板７に
一体固定されている。このように構成された精密成形金
型でスプル部２．ランナ部１を通った射出成形機（図示
せず）からの樹脂（図示せず）がキャビティ３に充填さ
れると、樹脂充填圧によりランナ部１．キャビティ３が
、押出板摺動空隙２０に向かい変形を生じようとする。

この際、ランナ入駒２４ａおよび可動入駒２１ａがセラ
ミクスをはじめとする高剛性材料で形成されていること
から、可動取付板７によって直接支持されていることと
も相埃って大きな変形を生じない。

例えば樹脂圧１２００ｋｇ／−の場合、金型変形量は３
５μｍであり、目標平行度０．０２°に対し平行度０．
０２°の精密成形品を得ることができた。

以上に述べた如くいずれの実施例も目標を満足する平行
度が得られることから、レンズ用、ディスク用、他の光
学セル用の精密成形品を得ることができる。また前記の
金型からの変形信号を受けて射出部を制御することによ
り、樹脂の射出速度、射出圧力を調整できる射出成形機
を実現することができた。なお、この射出成形機につい
ては、射出速度、射出圧力のほかに、樹脂温度、可塑化
樹脂量、背圧等の調整で金型変形量を低減するようにし
てもよいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明によれば、キャビティ近傍
に設けたセンサにより、樹脂充填圧を受ける金型の変形
量を検出し、この変形量に応じて射出成形機射出部の射
出速度および／または射出圧力を制御するようにしたの
で、金型の変形量を目標値以下に低減することができる
ようになった。

例えば樹脂充填圧が１５００ｋｇ／−の場合、金型キャ
ビティ近傍の変形量は６０μｍであるが、射出成形機射
出部を制御して樹脂充填圧を１２０゜ｋｇ／ｃｉに下げ
ると変形量を目標値の４０μｍに低滅することができた
。

また前記変形量に応じて押出板摺動サポート後部の圧力
付加手段である油圧シリンダおよび／または（さび機構
を制御する二とにより、樹脂充填圧１２００ｋｇ／−の
場合、油圧シリンダ圧力１０００跪／扇で金型変形量を
２０μｍに低減することができた。

またこれとは別に前記可動型と別部品とした可動入駒後
部およびランナ入駒後部に支持部を介して、または直接
に圧力付加手段を設けた場合にも、変形量に応じて前記
圧力付加手段の圧力を制御するようにしたので、樹脂充
填圧１２００ｋｇ／ｍｌの場合、圧力付加手段である油
圧シリンダ圧力９５０　ｋｇ／ａｌｔで金型変形量を２
０μｍとすることができた。

以上の如く、圧力付加手段を設けてキャビティにかかる
樹脂充填圧に拮抗することにより、金型の変形゛のみな
らず成形機ダイプレートの変形をも吸収して金型変形ｉ
２０μｍ以内が得られ、平行度０．０１°以内の精密成
形品を得ることかできる。

さらにこれらとは別に、前記可動型と別部品とした可動
入駒後部およびランナ入駒後部を支持部を介して、また
は直接に可動取付板に連結し、可動入駒、ランナ入駒お
よび支持部の材質をセラミクスを含む高剛性材料とする
ことにより樹脂充填圧１２００ｋｇ／ばて金型変形量を
３５μｎ１に低減でき平行度０．０２°以下の精密成形
品を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す射出成形機の射出部側
面図および金型縦断面図、第２図は本発明の他の実施例
を示す金型縦断面図、第３図は従来の金型キャビティ近
傍の樹脂圧による変形を示す縦断面図、第４図は成形品
の平行度低下を示す縦断面図、第５図、第６図はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す縦断面図である。 １　ランナ部、２　・スプル部、３・・キャビティ、４
・・・固定型、６・・・可動型、９・・・押出板、１２
−・・射出成形機射出部、１３・・変位検出センサ、１
４・・・サポート、１５・・・油圧シリンダ、２０・・
押出板摺動空隙。 荏蓮人−ｈ揮十　小　川　勝　男 第　Ｉ　Ｚ 拓　３圀 躬４国 ３′ 第　Ｓ口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定型と可動型により形成される射出成形金型のキ
   ャビティにおいて射出樹脂圧によりキャビティが変形し
   ないか、変形しても前記キャビティを形成する固定型と
   可動型の平行度が低下しないようにしたことを特徴とす
   る精密成形金型。 ２、前記キャビティ近傍に前記固定型および／または可
   動型の変形または変位を検出する１個以上のセンサを設
   けたことを特徴とする請求項第１項記載の精密成形金型
   。 ３、前記センサより検出した信号に応じて射出成形機射
   出部の射出速度および／または射出圧力を制御するよう
   にしたことを特徴とする請求項第２項記載の精密成形金
   型。 ４、前記可動型の後部にあって成形品を型から押し出す
   ための押出板が摺動する摺動空隙部に可動型板の変形を
   防止する圧力付加手段を１ヵ所以上設けたことを特徴と
   する請求項第１項記載の精密成形金型。 ５、前記センサより検出した信号に応じて前記圧力付加
   手段の圧力を制御するようにしたことを特徴とする請求
   項第４項記載の精密成形金型。 ６、前記圧力付加手段を押出板摺動のために可動型と可
   動型を成形機に取り付けるための可動取付板との間に挿
   入したサポートの端部または中間に設置したことを特徴
   とする請求項第４項または第５項記載の精密成形金型。 ７、前記可動型に形成されたランナ部およびキャビティ
   部を可動型と一体でない別部品としてその後部に圧力付
   加手段を設けたことを特徴とする請求項第２項記載の精
   密成形金型。 ８、前記センサより検出した信号に応じて前記圧力付加
   手段の圧力を制御するようにしたことを特徴とする請求
   項第７項記載の精密成形金型。 ９、前記圧力付加手段が油圧シリンダであることを特徴
   とする請求項第４項または第７項記載の精密成形金型。 １０、前記圧力付加手段がくさびの前後進により圧力を
   得る構造であることを特徴とする請求項第４項または第
   ７項記載の精密成形金型。 １１、前記可動型に形成されたランナ部およびキャビテ
   ィ部をそれぞれ可動型と一体でない別部品としてその後
   部を可動型を成形機に取り付けるための可動取付板に直
   結したことを特徴とする請求項第１項記載の精密成形金
   型。 １２、前記可動型とそれぞれ別部品として設け、前記可
   動取付板に直結した前記ランナ部およびキャビティ部を
   高剛性材料で形成したことを特徴とする請求項第１１項
   記載の精密成形金型。 １３、前記別部品としたランナ部およびキャビティ部に
   用いた高剛性材料がセラミクスであることを特徴とする
   請求項第１２項記載の精密成形金型。 １４、請求項第１項記載の射出樹脂圧によりキャビティ
   が変形しないか、変形してもキャビティを形成する固定
   型と可動型の平行度が低下しないようにした精密成形金
   型を用いて成形したことを特徴とするレンズ用、ディス
   ク用、光学セル用等の精密成形品。 １５、請求項第１項記載の精密成形金型に設けたセンサ
   による変形または変位信号に応じて射出速度および／ま
   たは射出圧力の制御を行なうようにしたことを特徴とす
   る射出成形機。