CN101605644A - 树脂材料计量方法和树脂材料计量设备 - Google Patents

Abstract

一种树脂材料计量方法，其通过计量液体树脂材料获得了预定量的树脂材料，所述树脂材料计量方法包括：利用缸－活塞机构将具有流动性的树脂材料装填到缸的内部空间中，所述缸－活塞机构包括：缸，在一端具有排出口，并且内部空间在横截面上是恒定的；和活塞，插入到缸的内部空间中；根据树脂材料的体积和横截面积以及运动行程长度之间的关系，确定对应于预定量树脂材料的活塞的需要的运动行程长度；通过将活塞移动所确定的运动行程长度，将树脂材料从缸通过排出口排出；将排出的树脂材料从缸内的树脂材料切断。

Description

树脂材料计量方法和树脂材料计量设备

技术领域

本发明涉及一种树脂材料计量方法和树脂材料计量设备，用于通过计量液体树脂材料来获得规定量的树脂材料。

背景技术

为了节省成本、减小尺寸等，塑料透镜在许多情况中用作手机等的小成像透镜。通常，这种类型的塑料部件通过利用注射成型设备来制造。然而，当小的部件例如透镜通过注射成型制造时，模具在用于制造产品的型腔之外包括树脂装填部分，例如流道。因此，树脂装填部分的体积相对于产品的体积较大。结果，浪费的材料构成了所使用树脂材料的很大部分，也就是，大部分树脂材料变得无用。成型方法是已知的，其可以防止浪费材料在制造中产生。一种方法中，具有与产品(待制造的部件)相同重量的树脂预制件提前形成，并且通过利用模具挤压该预制件来制造产品。根据这种方法，仅与最终产品具有相同重量的树脂被注射到模具中，并且因此没有产生废料。

为了制造这种用于挤压成型的预制件，需要准确的计量出具有与产品相同重量的树脂。例如，JP-A-7-280633公开了一种与这种计量方法相关的现有技术。

JP-A-7-280633公开了一种用于计量颗粒(pellet)形状油或者脂肪的技术。具体的，储存在具有狭窄底部的箱中的材料(油或者脂肪)被搅拌螺杆在箱中向下挤出，并且从排出口悬下的棒状材料的长度通过光学传感器被计量，该排出口位于箱的底部处，该传感器位于箱的下面。悬下的材料的长度通过利用计算机(CPU)等被转换成重量。具有规定重量的材料可以获得的状态因此被识别出。具有规定长度的材料通过切割器被切下，该切割器靠近排出口布置。

然而，当使用JP-A-7-280633的技术时，材料不能以高精度计量。具体的，从位于箱的底部处的排出口悬下的棒状材料由于它自己的重量而变形，并且当从箱排出时，在温度和压力方面改变。因此，材料的悬下部分的长度及其重量之间的对应关系以复杂的方式变化。因此，即使利用计算机将检测到的长度转换成重量时进行各种校正计算，实际中仍然难以获得高精度的计量结果。

另一方面，在制造手机等的小的成像透镜时，在执行重量计量时目前需要大约0.1mg的计量精度。因此需要发展更加精确的计量方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种树脂材料计量方法和树脂材料计量设备，能够高精度的计量并且可用于小型部件。

本发明的上述目的通过下列设备和方法实现。

(1)一种树脂材料计量方法，其通过计量液体树脂材料获得了规定量的树脂材料，所述树脂材料计量方法包括：利用缸-活塞机构将具有流动性的树脂材料装填到缸的内部空间中，所述缸-活塞机构包括：缸，在一端具有排出口，并且内部空间在横截面积上是恒定的；和活塞，插入到缸的内部空间中；根据基于缸的内部空间的横截面积和活塞的运动行程长度确定的树脂材料的体积的关系，确定与规定量树脂材料相对应的活塞的需要的运动行程长度；通过将活塞移动所确定的运动行程长度，将树脂材料通过排出口从所述缸排出；将排出的树脂材料从缸内的树脂材料切断。

根据这种树脂材料计量方法，从缸的排出口排出的树脂的体积在活塞行程长度和缸内部空间的横截面积的基础上被准确识别。具体的，从排出口排出的实际的树脂量等于与活塞运动距离(行程长度)相对应的缸的一部分的容量，通过活塞的运动，树脂从缸的内部空间被挤出。因为缸的内部空间的横截面积是恒定的，因此排出树脂的体积可以作为与活塞运动距离成比例的值方便并精确地被识别。结果，从排出口排出的树脂的量，也就是被切断的树脂的量(以满足目标量)，与预定的恒定量高精度地重合。

(2)在(1)中描述的树脂材料计量方法，其中，排出的树脂材料是热塑性聚合物，并且在下面的状态中被排出：它被加热到比其玻璃化转变点更高的温度。

根据这种树脂材料计量方法，因为被加热到比其玻璃化转变点更高温度的树脂被取出，因此不会发生这样的事件，即树脂在通道中的一半位置处硬化从而阻塞通道或者使得树脂不可活动。树脂被允许平稳的流动，这用于缩短压力成型过程需要的时间。另外，由于树脂的重复融化和固化产生的特性下降可以被防止。

(3)在(1)或者(2)中描述的树脂材料计量方法，还包括：检测缸中树脂材料的压力，其中排出的树脂材料的切断是在这样的情况中进行的：其中，检测的压力从树脂材料排出时的高压恢复到排出结束之后的低压。

这种树脂材料计量方法中，准确作用在排出口附近的树脂上的压力被检测，并且当压力已经恢复到规定压力时通过切割结构来切割树脂。因此，被切断的树脂的量(即预制件)总是可以保持恒定，不受各种因素的影响，例如树脂材料的粘性以及树脂和缸内壁之间的摩擦等。

通常，当树脂通过活塞穿过排出口从缸排出时，由于通过活塞挤压，压力作用在树脂上，并且树脂在挤压状态从排出口排出。因此，在活塞运动停止之后的短暂时间，从排出口排出规定量的树脂可能还没有完成。这个问题可以通过在它的压力已经下降并且已经从挤压状态恢复之后切割树脂来解决。

(4)在(1)-(3)中描述的树脂材料计量方法，其中活塞沿着竖直方向移动，并且树脂材料从缸的排出口向上排出。

根据这种树脂材料计量方法，因为树脂从排出口向上排出，在计量精度上的影响可以被降低，例如由于重力造成的树脂密度变化。例如，如JP-A-7-280633中公开的，当材料向下排出时，排出材料的厚度或者形状由于作用在其上的重力而变化，或者由于作用在待排出材料上的张力会使得密度变化。在向下排出的情况中，排出的树脂呈现出棒的形状，从而使得难以处理。相反，当树脂从排出口向上排出时，排出的树脂由于自重停留在排出口周围。因此，由于排出树脂的重量作用在缸中树脂上的力几乎没有变化。这使得计量更加精确。另外，在向上排出的情况中，排出的树脂更易于圆整(round)。结果，切掉的树脂在处理方便程度上提高，并且因此可以例如在挤压它的下一个步骤中方便的被挤压。

(5)上述(1)-(4)中任一项中描述的树脂计量方法，还包括：每次树脂材料通过移动活塞被排出并且排出的树脂材料被切断，将树脂材料供应到缸中。

根据这个树脂材料计量方法，因为每次树脂被排出时树脂都被供应给缸，因此计量可以稳定的进行，并且计量精度提高。

(6)上述(1)-(4)中任一项中描述的树脂计量方法，其中还包括：在下面的情况中将树脂材料供应给缸，其中，两次或者多次执行通过移动活塞将树脂材料排出并且切断排出的树脂。

根据这种树脂材料计量方法，因为无论何时树脂已经被多次计量和排出，树脂被共同地供应给缸。因此与多次排出相对应量的树脂可以存储在缸中，因此树脂计量循环可以缩短。

(7)上述(1)-(6)中任一项中描述的树脂计量方法，其中，切割的树脂是用于形成塑料透镜的预制件。

这个树脂材料计量方法涉及取出预制件用于形成塑料透镜的情况。预制件的体积和重量非常小和轻，并且因此需要高的计量精度。并且重要的是减少废料。这种树脂计量方法可以提供满足这些要求的参数规格。

(8)一种树脂材料计量设备，其通过计量液体树脂材料获得了规定量的树脂材料，该树脂材料计量设备包括：缸，具有位于一端处的排出口，并且内部空间的横截面积是恒定的；活塞，插入到缸的内部空间中；树脂装填单元，将具有流动性的树脂材料装填到缸的内部空间中；控制部，根据基于缸的内部空间的横截面积和活塞的运动行程长度确定的树脂材料的体积的关系，确定与规定量的树脂材料相对应的活塞的所需要的运动行程长度，并且通过将活塞移动所确定的运动行程长度，将树脂材料通过排出口从缸中排出；和树脂切割单元，将排出的树脂材料从缸内的树脂切掉。

根据这个树脂材料计量设备，从排出口排出的树脂的体积在活塞行程长度和缸内部空间的水平横截面积的基础上被识别。具体的，从排出口排出的树脂的实际量等于与活塞运动距离(行程长度)相对应的缸的一部分的容量，通过活塞运动，树脂从缸的内部空间被向外挤出。因为缸的内部空间的水平横截面积恒定，因此实际上排出的树脂的量可以作为与活塞运动距离成比例的值方便地被识别。结果，实现了高精度的计量。

(9)在(8)中描述的树脂材料计量设备，还包括：加热单元，将缸中的树脂材料加热到比其玻璃化转化温度更高的温度。

根据这个树脂材料计量设备，因为被加热到比其玻璃化转化点更高温度的树脂被取出，因此不会发生这样的情况，即树脂在通道中半道上硬化，从而阻塞通道或者使得树脂不能运动。树脂被允许平稳流动，用于缩短对于挤压成型过程需要的时间。另外，由于树脂重复融化和固化造成的性质下降可以被防止。

(10)在(8)和(9)中描述的树脂材料计量设备，还包括：压力传感器，检测缸中树脂材料的压力，其中在压力传感器检测的压力从树脂排出时的高压恢复到排出结束之后的低压的情况中，树脂切割单元切割排出的树脂材料。

这种树脂材料计量设备中，实际作用在排出口附近的树脂上的压力被检测，并且当压力已经恢复到规定压力时树脂被切割机构切割。因此，不会发生这样的情况，即树脂在挤压状态被切割(即，树脂还没有从挤压中恢复)。被切掉的树脂的量总是保持恒定，不会受到各种因素的影响，例如树脂材料的粘性和树脂与缸内壁之间的摩擦。

(11)上述(8)-(10)中任一项中描述的树脂计量方法，其中，缸具有0.5-5毫米的内径。

根据这个树脂材料计量设备，因为缸具有小的内径，排出量不容易由于缸中树脂密度变化而变化。因此可以实现更精确的计量。

根据本发明，被取出的树脂的量在缸中活塞行程长度和缸内部空间的横截面积的基础上被确定，这使得能够高精度地计量树脂。即使当树脂在缸中膨胀或者收缩时，通过检测排出口附近的树脂的压力，取出的树脂的量(即被切掉的树脂的量)可以高精度地被设定。

附图说明

参考附图可以更清楚地理解本发明，附图中：

图1是用于挤压成型的预制件计量设备的典型结构的正视图；

图2的流程图示出了具体的控制操作，用于利用图1所示的预制件计量设备制造预制件，用于挤压成型；

图3A-3D的剖视图示出了图2流程图中各个阶段处用于挤压成型的预制件计量设备的状态；

图4的图形示出了压力传感器检测的树脂压力随着时间如何变化；

图5A-5C示出了在切割树脂中进行的具体操作；

图6的图形示出了压力传感器的安装位置和计量精度之间的关系；

图7的流程图示出了用于制造预制件的修改的控制操作；

图8A和8B示出了图1设备中使用的变化的切割器的结构；图9A示出了利用隔热器的实例，图9B示出了透镜-快门-类型切割器；

图9示出了其中树脂通过利用激光照射而灰化的变形；

图10A和10B示出了切割方法，其中，树脂通过水平移动盘状构件而被拉离；和

图11A-11C示出了挤压成型过程的操作状态。

具体实施方式

下面参考附图描述根据本发明优选实施例的树脂材料计量方法和树脂材料计量设备。

图1的正视图示出了用于挤压成型的预制件计量设备的典型结构。

用于挤压成型的预制件计量设备100在结构上与预塑化(preplasticating)注射成型机部分相同，并且装配有本发明的树脂材料计量设备。这个实施例将被描述用于形成挤压成型用的预制件的特定情况(即，规定量的树脂块(lump))。这个实施例假设成像塑料透镜的制造用于例如具有照相机的手机。这个塑料透镜非常小，以至于直径例如大约2毫米，并且图1所示用于挤压成型的预制件计量设备100被构造从而适于制造由非常少量材料制成的预制件。

首先描述根据本实施例的用于挤压成型的预制件计量设备100的结构。活塞提升机构3设置在设备框架25上。树脂排出机构5设置在该活塞提升机构3上，活塞11竖直插入到该机构5中，并且机构5用于向上排出规定(prescribed)量的树脂。树脂排出机构5的缸10固定在支撑板1上，从而缸10沿着与支撑板1的表面垂直的方向定位，并且具有通孔10a，该通孔形成为从底端10b到顶端10c竖直延伸(即与图1中箭头A1方向平行)。通孔10a限定了长并且狭窄的内部空间。通孔(内部空间)10a具有圆形水平横截面，该横截面的直径和面积在通孔10a的整个长度上是均匀的。适合的是：通孔10a的水平横截面的直径小于或等于10mm；实践中，优选的是直径在大约0.5到5mm的范围中。虽然随着通孔10a的水平横截面的直径减小能够进行更精确的计量，但是如果过小，每次作用的排出体积变得过于小，并且计量时间将变得不适当地长。另外，如果通孔10a的水平横截面的直径太小，那么会产生下列问题。也就是，缸10变得非常长，以至于用于制造其本身的加工非常困难。并且树脂压力在排出时变得过高，这会造成活塞11的弯曲(buckling)，或者导致这样的现象，即在排出之后需要很长时间降低树脂压力。

活塞11的一部分通过底端10b插入到缸10的通孔10a中。与通孔10a类似，活塞11具有长的并且狭窄的形状，具有圆形水平横截面。通孔10a的直径和横截面积与活塞11大致相同，从而活塞11可以在缸10的通孔10a中竖直地滑动。活塞11的行程长度应当大于或等于1mm，因为树脂产品的形状精度为0.2％-0.5％(优选大约±0.1％)，并且在伺服电动机的精度被纳入考虑的情况中，活塞11的位置精度大约1um。

活塞11的基部固定到活塞提升机构3的支撑板16，并且随着支撑板16被提升或者降低，活塞11可以在缸10中滑动。活塞提升机构3设置有引导装置17和18，它们沿着竖直方向延伸(即沿着箭头A1的方向)，并且支撑板16形成有导向孔，该孔与相应的引导装置17、18配合。在引导装置17、18插入到导向孔中的状态中，随着支撑板16被提升或者降低，活塞11被提升或者降低。为了防止支撑板16倾斜或者偏离，球轴承等插入到支撑板16和引导装置17、18之间。

活塞提升机构3同样在设备框架25上设置有线性致动器，用于沿着箭头A1的方向移动支撑框架16和活塞11。具体的，电动机19，作为驱动源，被固定到设备框架25，并且齿轮(未示出)与电动机19的驱动轴相连。滚珠丝杠20固定到支撑板16，并且与齿轮螺纹结合。因此，当电动机19被驱动时，与电动机19相连的齿轮旋转，从而滚珠丝杠20被移动，并且与滚珠丝杠20相连的支撑板16沿着箭头A1的方向提升或者降低。电动机19是伺服电动机、步进电机等。

位移传感器21设置在支撑板16附近，从而检测涉及到在行程方向上活塞11运动的位置信息(即，支撑板16沿着箭头A1方向的运动)。位移传感器21检测支撑板16和设备框架25的顶板(如图1中观察的)之间沿着箭头A1方向的相对位置关系。

另一方面，塑化机构12，作为树脂装填单元，与缸10的外周面的一部分相连。塑化机构12将树脂材料(生产材料)向前推动(即沿着排出方向)，同时利用螺杆12a搅动它。塑化机构12因此产生了液态树脂30，通过借助于加热它并向它施加树脂-树脂摩擦热而熔化树脂材料，树脂30已经可流动，并且将液体树脂排出到缸10的通孔10a中。树脂通过通道12b被排入通孔10a中，该通道与塑化机构12的内部空间以及缸10的通孔10a连通。单向阀26用于防止树脂30的反向流动，设置在通道12b的中途位置。螺杆12a被塑化机构驱动部23驱动。

加热器28埋在缸10中，并且用于加热已经被注入缸10的通孔10a中的树脂30，从而树脂30的温度被保持高于它的玻璃化转化温度。隔热器7设置在缸10的外周面上的适当位置。虽然图1未示出，但是，设备框架25的靠近缸10的一部分设置有加热器，并且设备框架25通过在加热器的远离缸10的一侧上的冷却剂等冷却。

缸10形成有孔，该孔与通孔10a连通，并且靠近排出口15，在缸10的顶端10c和通孔10a与塑化机构12的通道12b的汇合点之间。压力传感器13插入到孔中。压力传感器13检测作用在树脂30上的压力，该树脂30靠近排出口15。

切割器14，作为树脂切割单元，用于切掉排出的树脂，设置在排出口15周围。在图1的典型结构中，切割器14包括一对刀片14a和14b，该刀片设置在排出口15的左边和右边。刀片14a和14b被切割器驱动部22驱动。当被切割器驱动部22驱动时，刀片14a和14b沿着彼此靠近或者远离的方向移动。随着刀片14a和14b往复运动，从排出口15排出的树脂30被切断。虽然在图1的典型结构中，切割器14位于板27上，但是它可以设置在任何位置处，只要它可以切割排出的树脂30。由于下列原因，切割器14被加热到微微高于树脂材料的玻璃化转化点Tg的温度(大约Tg+50℃)。如果切割器14的温度为室温，树脂将从与刀片14a和14b接触的部分开始固化，并且当树脂被切割时，树脂裂片将被散射。相反，如果切割器14的温度过高，树脂将粘到切割器14的刀片14a和14b上。

控制部24控制着图1所示设备100的各个部分的操作。具体的，至少压力传感器13、切割器驱动部22、塑化机构驱动部23、位移传感器21和电动机19连接到控制部24。控制部24可以是专用的控制电路，结合了微处理器等，通用的可编程控制器，或者个人电脑。

图2的流程图示出了具体的控制操作，用于利用图1所示的用于挤压成型的预制件计量设备100来制造预制件。图3和4示出了图2流程图中处于各个阶段的用于挤压成型的预制件计量设备100的状态。图2所示的各个步骤通过控制部24来实现。用于制造预制件的过程的详细内容下面描述。

在步骤S1，借助驱动电动机19，通过将支撑板16沿着竖直方向移动，同时参照位移传感器21检测的位置信息，活塞11被定位在初始状态的指定位置处。

在步骤S2，塑化机构12被驱动，从而，已经通过加热变得可流动的树脂30沿着箭头A3的方向被推动到塑化机构12的内部空间外，并且通过通道12b被注入到缸10的通孔10a中(见图3A)。同时，为了注入所需体积的树脂30，通过驱动电动机19，同时参照由位移传感器21检测的位置信息，活塞11沿着箭头A2的方向被下降规定的距离。由于这个操作，可流动的树脂30被装填到缸10的通孔10a的空间中(即没有被活塞11占用的空间)(见图3B)。当树脂30以上述方式注入时，优选的是排出口15被切割器14闭合。

步骤S3是用于完成树脂30注入的步骤。也就是说，如图3B所示，确认缸10的通孔10a的空间已经被可流动的树脂30填充，并且从塑化机构12挤出树脂30和活塞11的运动被停止。因为单向阀26之后闭合，因此没有树脂30回流到塑化机构12。

在步骤S4，电动机19被驱动，从而活塞11沿着箭头A4的方向移动，并且注入到缸10的通孔10a中的树脂30被活塞11向上推动(见图3C)。当注入到通孔10a中的树脂30的顶端已经达到排出状态位置时，也就是排出口15的位置，活塞11的运动中止。这时，切割器14处于开启状态。可替换的，通过使得小部分树脂30从排出口15伸出并且切割该部分，树脂30的顶面可以正确地成形。这使得可以更高精度地控制树脂体积。

在步骤S5，为了存储活塞11在树脂30从缸10排出之前所处的基准位置，表示当步骤S4已经完成时活塞11所处位置(高度)的信息从位移传感器21接收，并且存储为活塞位置h₀。

在步骤S6，通过驱动电动机19而再次沿着箭头A4的方向提升活塞11。结果，如图3D所示，注入到缸10的通孔10a中的树脂30被活塞11向上推动，并且从排出口15逐渐排出。

从排出口15排出的树脂30已经提前在缸10内通过加热器28(加热单元)加热到比它的玻璃化转化点更高的温度。

在步骤S7，目前活塞位置h通过从位移传感器21顺序接收信息而被识别出，该信息表示活塞11的目前位置(高度)。活塞11相对于基准位置ho的运动行程长度Δh＝(h-h₀)被检测。通过将检测到的运动行程长度Δh与预定阈值(与预定的预制件体积相对应)进行比较来判断是否已经达到规定的运动行程。如果检测到的运动行程长度Δh小于阈值，过程返回到步骤S6，从而继续提升活塞11。如果检测到的运动行程长度Δh已经达到阈值，过程移动到下一个步骤S8。

在步骤S8，通过停止驱动电动机19，活塞11的运动被停止。已经通过步骤S6和S7从排出口15排出的树脂30保持在排出口15上方，并且逐渐堆积在排出口15周围。树脂30B因此堆积起来，如图3D所示。

在步骤S9，为了确定切割控制的执行正时，作用在树脂30上的压力被压力传感器13重复检测，同时检测的压力与预定阈值(大致等于普通压力)比较。如果识别出检测到的压力已经降低到预定值，那么过程进行到下一个步骤S10。

在步骤S10，切割器14被切割器驱动部22驱动，并且树脂30被切断，从而已经堆积在排出口15上方的树脂30B从缸10内的树脂30分离。分离的树脂30B将用作预制件30C用于挤压成型。

附带的，压力传感器13检测的树脂30的压力例如如图4一样变化。也就是说，前面的步骤S6在图4中在时刻t1开始，从而树脂30从排出口15排出。随着活塞11向上移动，被活塞11挤压的树脂30的压力逐渐增加，并且然后在某个较大值上变得稳定。这种状态下，树脂30从排出口15排出。

当它已经移动了规定的行程长度时，活塞11的运动停止。在树脂30的排出已经完成的时间t2之后，作用在树脂30上的压力逐渐释放，并且检测的压力随着时间下降。

当树脂30的压力状态在活塞11运动停止之后变得稳定时，作用在树脂30上的压力返回到正常压力，并且因此检测的压力低于或等于规定值。在下降之后，在压力已经变得稳定的时刻t3，切割器14被驱动，并且堆积的树脂30B被切掉。

图5A-5C示出了在切掉树脂30B中执行的具体操作。

在树脂30从排出口15排出之前，没有树脂30存在于排出口15周围(见图5A)。当树脂30通过上面图2所示的步骤S6的控制而排出所述排出口15时，树脂30B堆积在排出口15上方(见图5B)。当切割器14在步骤S10被驱动时，树脂30B呈现出块状(lump)，其温度高于它的玻璃化转化温度Tg。刀片14a和14b分别从左侧和右侧水平移动，接近排出口15，并且插入到树脂30B下面，直到彼此接触。树脂30B因此被切掉。

因为如上所述树脂30B通过利用树脂30的压力已经降低的这种正时驱动切割器14而被切掉，从而，使得取出的预制件的计量精度很高。如果高压作用在排出口15附近的树脂30上，那么树脂30由于挤压力而收缩，并且它的密度变化。因此，活塞11的运动行程长度和树脂30的排出量(重量)之间的关系没有保持恒定。相反，当作用在树脂30上的压力已经通过图2的控制而充分释放之后，当树脂30被切掉时，在取出的预制件30C的重量和活塞11的运动行程长度之间保持比例关系。也就是说，取出的预制件30C的重量可以高精度地控制，从而与活塞11的运动行程长度成比例。实际上，如果树脂30的密度和温度保持恒定，比例关系建立在通孔10a的内部空间的水平横截面积与活塞11的运动行程长度的乘积的容量与预制件30C的重量之间。通孔10a的内部空间的水平横截面积被认为是恒定的。

压力传感器13的安装位置在计量精度方面是很重要的。也就是说，已知：压力传感器13的安装位置对于计量精度有显著影响。图6的图形示出了压力传感器13的安装位置和计量变化(variation)之间的关系。

在图6的图形中，水平轴线代表压力传感器13与排出口15的距离，传感器设置在缸10的通孔10a的顶端10c的一侧上，并且竖轴代表在每个位置发生的计量变化。利用图6所示的特性，适合的是将压力传感器13安装在与提供最小计量变化的距离α相对应的位置处。

上述实例涉及到在设备100设定之后执行第一时间的计量操作。在第二和接下来的计量操作中，步骤S1和S4不需要执行，因为从活塞11末端到排出口15的通孔10a的空间被熔化的树脂30填充。优选的是：如图3D所示，活塞11的运动范围，不包括从通孔10a和通道12b(从塑化机构12延伸)的交汇点到排出口15的路径。将活塞15移动到交汇点下面(即在与排出口15相反的侧上)防止了未装填树脂的空间形成在排出口15和交汇点之间，并且从而允许树脂30总是以精确的流速控制连续地被供应。

可以对上述设备100的结构和操作进行各种修改和改进。下面描述多种修改。

上述过程中，每次树脂30通过移动活塞11而被排出，树脂30被供应给缸10。另一个过程也是可行的，其中，一旦无论何时树脂30已经通过移动活塞11而两次或者多次被排出，树脂30被供应给缸10。

图7示出了这个过程。设备的结构，作为图7过程的控制目标，与图1所示的相同。

在步骤S21，通过驱动电动机19，活塞11在缸10中下降，并且树脂30从塑化机构12注入缸10的通孔10a中。

在步骤S22，通过驱动电动机19，活塞11在缸10中提升。活塞11被移动这样的行程长度，使得所需量的树脂30被排出。结果，注入通孔10a中的部分树脂30被计量，并且通过活塞11的提升行程而从排出口15排出。

在步骤S23，排出的树脂30B被切割器14切掉，从而产生一个预制件30C。

在步骤S24，判断排出的树脂块的数目是否达到需要的数目。通过将树脂30一次注入缸10中能够产生的预制件30C的最大数目通过注入缸10的通孔10a中的树脂30的体积以及单个预制件30C的体积确定。步骤S22和S23重复执行，直到由树脂材料30制成的预制件30C制造了所需要的数目。

根据这种方法，只要树脂30已经被计量并且多次排出，树脂30共同地(collectively)供应给缸10。因此，与多次排出相对应的量的树脂30可以存储在缸30中，并且因此树脂排出循环可以缩短。活塞11仅沿着一个方向移动，同时树脂30多次排出，且树脂30可以连续地排出，不会降低计量精度。

与前面图2所示的步骤S8一样，在压力已经释放之后，通过驱动切割器14，通过切掉排出的树脂30B，预制件30C可以被取出。这种情况下，精确量的预制件30C可以方便地获得。

下面描述图1所示的切割器14的变形。

图8A和8B示出了图1的设备100中使用的变化的切割器的结构。在图8A的变形中，切割器由支撑板52和刀片53构成，刀片固定到相应的支撑板52。每个支撑板52设置在板27上，其中薄板形的隔热器51置于其间。利用这种结构，可以防止刀片53的温度增加，即使是板27的温度升高。然而，缸10的温度变得高于或者等于树脂材料30的玻璃化转化点Tg加上50℃，刀片53的温度可以保持相对低(在Tg到Tg+50℃的范围中)，从而树脂30可以可靠地被切割。

在图8B的变形中，多个(所示实例中三个)刀片53A可活动地设置，从而能够封闭所述排出口15，从而形成了所谓的透镜-快门(shutter)-类型切割器。利用这样构造的切割器，树脂30以这样的方式被切掉，即它的最后切割的部分呈现出点状(point shape)；也就是，获得了漂亮的切割表面。

在图9的变形中，通过利用激光63照射而灰化(ashing)，代替使用切割器14的刀片14a和14b，树脂30被切割。更具体的，在图10的设备中，激光源(激光振荡器)61设置在缸10B的排出口15附近。从激光源61发射出的激光63被棱镜62引导到靠近通孔10a顶端10c的树脂30。激光源61可以是适合的激光器，例如高输出功率的半导体激光器，YAG激光器，或者CO₂激光器。

在图10A和10B的变形中，代替刀片14a和14b，相对厚的板状构件14B设置成可沿着水平方向移动。具体的，板状构件14B沿着箭头A5的方向水平移动，从而堆积在排出口15上方的树脂30B在排出口15处通过板状构件14B的侧面(端面)而被牵拉掉，并且取出了预制件。利用这个实例，预制件可以被可靠地取出，虽然机构的结构很简单。

根据上述实施例，通过用于挤压成型的预制件计量设备100而一个接一个被计量并取出的预制件30C被送到下一个过程(挤压成型过程)，通过搬运机构(未示出)被夹持，并且被正确地加工成产品。当预制件30C被输送同时它们的温度保持高于它的玻璃化转化点Tg(低于大约Tg+30℃)，下一个过程中的加热时间可以缩短。

图11A-11C示出了在挤压成型过程中进行的典型操作。这个实例中，预制件30C通过利用三个模具41-43而被挤压成型。

如图11A所示，首先，在模具42与模具41和43分开的状态中，已经从图1的设备100取出的一个预制件30C被放置在模具41上，模具41插入到模具43中，并且预制件30C被加热。然后，如图11所示，模具41和43朝着模具42移动，从而预制件30C挤压在模具41和42之间，在模具43内，并且从而成型为产品形状。在预制件30C已经在挤压状态中冷却之后，模具41和42彼此分开，并且取出经过压力成型的预制件(产品30D)。具有所需要形状的产品30D(例如塑料透镜)因此完成。预制件30C输入时的模具温度可以高于或者低于它的玻璃化转化点Tg。然而，高于玻璃化转化点Tg的模具温度是优选的，因为预制件30C的加热时间缩短了。当冷却时，预制件30C收缩。因此，通过当冷却时挤压预制件30C，模具形状可以高精度被传递。另外，如果预制件30C的温度大大高于玻璃化转化点Tg，模具温度可以在大约Tg处保持恒定。

上述实施例中，将从排出口15排出的树脂30的体积在活塞11的行程长度和缸10的内部空间的水平横截面积的基础上被识别。通过移动活塞11，具有预定体积的树脂30从排出口15向上排出，并且通过切割器14被切掉，其设置在排出口15附近。规定量的排出树脂30B因此被取出。这样，已经高精度计量的用于挤压成型的预制件30C可以获得。

上述树脂材料计量方法可以适当地变形。例如，通过将树脂30注入缸10中，活塞11上方的空间可以利用树脂30填充，其中活塞11保持静止，或者在树脂30的注入之后(在第一次射出开始时)将活塞11向上移动。

工业实用性

如上所述，在根据本发明用于挤压成型的预制件计量方法和设备中，将从排出口排出的树脂的体积或者重量在活塞的行程长度和缸的内部空间的横截面积的基础上被识别。因此，即使从排出口排出的树脂膨胀、收缩或者改变形状，它不会影响被取出作为预制件的树脂的量(即，通过切割分开的树脂的量)。因此能够进行高精度的计量。因为树脂从排出口向上排出，因此可以防止这样的现象，即受到重力的影响造成树脂密度发生变化，造成计量错误。

因此，即使在制造非常小或者轻的部件的情况中，例如成像塑料透镜，例如用于具有照相机的手机，本发明使得可以将预制件的体积或者重量控制到设计值。废料的量因此可以极大地被减少。

本发明基于2007年2月5日提交的日本专利申请(JP2007-025545)要求外国优先权，其内容在此引为参考。

Claims (11)

1.一种树脂材料计量方法，其通过计量液体树脂材料获得了规定量的树脂材料，所述树脂材料计量方法包括：

利用缸-活塞机构将具有流动性的树脂材料装填到缸的内部空间中，所述缸-活塞机构包括：缸，在一端具有排出口，并且内部空间在横截面积上是恒定的；和活塞，插入到缸的内部空间中；

根据树脂材料的体积和缸的内部空间的横截面积以及活塞的运动行程长度之间的关系，确定与规定量树脂材料相对应的活塞的需要的运动行程长度；

通过将活塞移动所确定的运动行程长度，将树脂材料通过排出口从所述缸排出；

将排出的树脂材料从缸内的树脂材料切断。

2.如权利要求1所述的树脂材料计量方法，其特征在于，

排出的树脂材料是热塑性聚合物，并且在它被加热到比其玻璃化转变点更高温度的状态中被排出。

3.如权利要求1或2所述的树脂材料计量方法，其特征在于，还包括：

检测缸中树脂材料的压力，

其中排出的树脂材料的切断是在这样的情况中进行的：其中，检测的压力从树脂材料排出时的高压恢复到排出结束之后的低压。

4.如权利要求1-3中任一项所述的树脂材料计量方法，其特征在于，

活塞沿着竖直方向移动，和

树脂材料从缸的排出口向上排出。

5.如权利要求1-4中任一项所述的树脂材料计量方法，其特征在于，还包括：

每次树脂材料通过移动活塞被排出并且排出的树脂材料被切断，将树脂材料供应到缸中。

6.如权利要求1-4中任一项所述的树脂材料计量方法，其特征在于，还包括：

在下面的情况中将树脂材料供应给缸，其中，两次或者多次执行通过移动活塞将树脂材料排出并且切断排出的树脂。

7.如权利要求1-6中任一项所述的树脂材料计量方法，其特征在于，切断的树脂是用于形成塑料透镜的预制件。

8.一种树脂材料计量设备，其通过计量液体树脂材料获得了规定量的树脂材料，该树脂材料计量设备包括：

缸，具有位于一端处的排出口，并且内部空间的横截面积是恒定的；

活塞，插入到缸的内部空间中；

树脂装填单元，将具有流动性的树脂材料装填到缸的内部空间中；

控制部，根据树脂材料的体积和缸的内部空间的横截面积以及活塞的运动行程长度之间的关系，确定与规定量的树脂材料相对应的活塞的所需要的运动行程长度，并且通过将活塞移动所确定的运动行程长度，将树脂材料通过排出口从缸中排出；和

树脂切割单元，将排出的树脂材料从缸内的树脂切掉。

9.如权利要求8所述的树脂材料计量设备，其特征在于，还包括：

加热单元，将缸中的树脂材料加热到比其玻璃化转化点更高的温度。

10.如权利要求8或9所述的树脂材料计量设备，其特征在于，还包括：

压力传感器，检测缸中树脂材料的压力，

其中在压力传感器检测的压力从树脂排出时的高压恢复到排出结束之后的低压的情况中，树脂切割单元切割排出的树脂材料。

11.如权利要求8-10中任一项所述的树脂材料计量设备，其特征在于，所述缸具有0.5-5毫米的内径。

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