JP2004042663A - 射出成形金型ならびに射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　構造が簡単でかつ成形精度の高い射出成形金型を提供する。
【解決手段】　移動側金型が、移動側成形面２ａを有する移動側成形ゴマ２と、その移動側成形ゴマ２を外側から保持する移動側保持部材１と、ボール保持筒１０の周壁にボール９を間隔をおいて回転可能に保持した移動側ボールリティーナ８を備え、固定側金型が、固定側成形面４ａを有する固定側成形ゴマ４と、その固定側成形ゴマ４を外側から保持する固定側保持部材３と、ボール保持筒１０の周壁にボール９を間隔をおいて回転可能に保持した固定側ボールリティーナ８を備え、前記移動側ボールリティーナ８を移動側成形ゴマ２と移動側保持部材１の間に介挿し、前記固定側ボールリティーナ８を固定側成形ゴマ４と固定側保持部材３の間に介挿し、前記移動側保持部材１または固定側保持部材３のいずれか一方に、周面にテーパ面を有する嵌合凹部５を設け、前記固定側保持部材３または移動側保持部材１のいずれか他方に、周面にテーパ面を有し前記嵌合凹部５と嵌合する嵌合凸部６を設けたことを特徴とする。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は、プラスチック光学レンズなどの射出成形金型ならびに射出成形方法に関する。

　図４は、従来提案されたこの種射出成形金型の断面図である。この射出成形金型１００は、固定側金型１０１と移動側金型１０２を備え、両者は接合面１０３で離接可能に接合される。

　固定側金型１０１は、固定側プレート１０４と、それを取り付ける取付板１０５からなる。固定側プレート１０４には、固定側スリーブ１０６を介して、レンズ成形面を有する固定側レンズ入子１０７が嵌合され、ボルト１０８で固定側プレート取付板１０５に固定されている。また固定側プレート取付板１０５には、固定側スリーブ１０６から離れた位置にテーパーブッシュ１０９が固定されている。固定側プレート１０４の中央部にスプール１１０、ランナ１１１、キャビティ１１２と連通するゲート１１３が設けられている。

　移動側金型１０２は、移動側プレート１１４と、それを取り付ける取付板１１５からなる。移動側プレート１１４には、移動側スリーブ１１６を介して、レンズ成形面を有する移動側レンズ入子１１７が嵌合される。移動側プレート１１４の受け板１１８と取付板１１５の間にスペーサブロック１１９が介在され、スペーサブロック１１９の内側に突き出し板１２０，１２１が設置されている。突出しロッド１２２の後端１２２ａが突き出し板１２０，１２１で保持され、突出しロッド１２２の先端１２２ｂが移動側レンズ入子１１７にネジ止めで連結されている。

　また突き出し板１２０，１２１はエジェクターピン１２３の後端１２３ａを保持し、エジェクターピン１２３の先端１２３ｂはランナ１１１近くまで延びている。

　移動側プレート１１４にはテーパーガイド１２４が設けられ、これを前記テーパーブッシュ１０９に嵌合することで、固定側レンズ入子１０７と移動側レンズ入子１１７の芯ずれを抑えようとしていた。

　なお、射出成形金型に関しては、例えば下記のような特許文献１〜４に記載されたような提案がある。
特開昭６０−１２９２２９号公報　（第３図、第４図） 特開平７−３２９１３３号公報　（図１、図２） 特開平８−１１８４３２号公報　（図１） 特開平９−２６７３６２号公報　（図１）

　しかし、この射出成形金型１００は、レンズ入子１０７，１１７の芯ずれを抑えるためのテーパーブッシュ１０９とテーパーガイド１２４がレンズ入子１０７，１１７から離れた位置にあり、しかもレンズ入子１０７，１１７までの間に複数の部材が介在されて、間接的に芯合わせが行なわれる構造になっている。

　また固定側レンズ入子１０７を固定側プレート１０４に装着するのに、固定側プレート１０４と固定側スリーブ１０６の間、ならびに固定側スリーブ１０６と固定側レンズ入子１０７の間に若干のクリアランスがもたせてあり、しかも、固定側レンズ入子１０７を取付板１０５にボルト１０８で固定するため、固定側レンズ入子１０７に偏りが生じる。

　これは移動側レンズ入子１１７の方も同様で、移動側プレート１１４と移動側スリーブ１１６の間、ならびに移動側スリーブ１１６と移動側レンズ入子１１７の間に若干のクリアランズがもたせてあり、しかも、移動側レンズ入子１１７は突出しロッド１２２の先端１２２ｂによりネジ止めされているから、移動側レンズ入子１１７に偏りが生じる。

　このようなことから固定側レンズ入子１０７と移動側レンズ入子１１７の間に芯ずれを生じ、光学レンズの場合に芯ずれは光軸のずれとして現れ、成形品質の低下をきたすという欠点がある。

　本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し、構造が簡単でかつ成形精度の高い射出成形金型ならびに射出成形方法を提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、固定側金型と移動側金型を有し、
　前記移動側金型が、移動側成形面を有する移動側成形ゴマと、その移動側成形ゴマを外側から保持する移動側保持部材と、ボール保持筒の周壁にボールを間隔をおいて回転可能に保持した移動側ボールリティーナを備え、
　前記固定側金型が、固定側成形面を有する固定側成形ゴマと、その固定側成形ゴマを外側から保持する固定側保持部材と、ボール保持筒の周壁にボールを間隔をおいて回転可能に保持した固定側ボールリティーナを備え、
　前記移動側ボールリティーナを移動側成形ゴマと移動側保持部材の間に介挿し、
　前記固定側ボールリティーナを固定側成形ゴマと固定側保持部材の間に介挿し、
　かつ、前記移動側保持部材または固定側保持部材のいずれか一方に、周面にテーパ面を有する嵌合凹部を設け、前記固定側保持部材または移動側保持部材のいずれか他方に、周面にテーパ面を有し前記嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部を設けたことを特徴とするものである。

　本発明の第２の手段は、前記第１の手段の射出成形金型を用い、前記固定側金型と移動側金型を接合して、両者間に形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出、充填して成形することを特徴とするものである。

　本発明は前述のような構成になっており、固定側金型と移動側金型の両方にボールリティーナが設けられているから、固定側成形ゴマと移動側成形ゴマの芯出しがより正確である。しかも固定側保持部材とそれと対向する移動側保持部材とがテーパ嵌合することにより、固定側金型と移動側金型の芯出しが正確である。従って、図４で説明した従来のものに較べて、構造が簡単でかつ成形精度の高い射出成形金型ならびに射出成形方法を提供することができる。

　次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は第１の実施形態に係る射出成形金型の断面図、図２はその射出成形金型のボールリティーナ付近の拡大断面図である。

　まず射出成形金型の全体的な構造を図１ととともに説明する。移動側外ゴマ（移動側入子）１の内側に移動側レンズゴマ２が配置され、固定側外ゴマ（固定側入子）３の内側に固定側レンズゴマ４が配置されている。金型の型開閉により、固定側外ゴマ３に対して移動側外ゴマ１が離接する。

　移動側外ゴマ１の端面に移動側レンズゴマ２を中心として、周面がテーパ状になった嵌合凹部５が設けられ、一方、固定側外ゴマ３の端面に固定側レンズゴマ４を中心として、周面がテーパ状になった嵌合凸部６が設けられている。嵌合凹部５のテーパ角度と嵌合凸部６のテーパ角度はほぼ一致しており、同図に示すように型閉め時に嵌合凸部６が嵌合凹部５に挿入され、挿入完了時に嵌合凸部６の周面が嵌合凹部５の周面に一様に密着する。

　レンズゴマ２，４の先端にそれぞれ所定形状のレンズ成形面２ａ，４ａを有し、これにより成形品の外形に相応するキャビティが形成される。

　レンズゴマ２，４を挿入する外ゴマ１，３の中央部にリティーナ収容部７がそれぞれ形成され、そこにボールリティーナ８が介在されている。ボールリティーナ８は、図１に示すように中心軸方向で５列に配列された多数のボール９と、周壁に各ボール９を所定の間隔をおいて回転自在に保持するボール保持筒１０から構成されている。

　ボール９は例えばベアリング鋼（硬度：ＨＲＣ５８）やステンレス鋼（ＳＵＳ４４０）などから構成され、ボール保持筒１０は例えばステンレス鋼、真鍮、硬質合成樹脂など各種材料から構成され、特に剛性が高くて軽量なものは運動慣性力が小さく、軸方向の高速往復運動性（例えば外ゴマ１からレンズゴマ２を突き出して成形レンズを離型する際のレンズゴマ２の往復運動）に優れている。ボール保持筒１０の周壁上でのボール９の配列には、中心軸方向で５列の千鳥状（図１参照）、３列の並列状（図２参照）ならびに螺旋状などがあり、中心軸方向で複数列に配列されているのがよい。

　図２に示すように各ボール９の一部はボール保持筒１０の外周面ならびに内周面より若干突出し、ボール保持筒１０の外周面より突出した部分は外ゴマ１（３）の内周面に転接し、ボール保持筒１０の内周面より突出した部分はレンズゴマ２（４）の外周面に転接する。

　レンズゴマ２（４）と、それを保持する外ゴマ１（３）との間の隙間Ｘより僅かに（例えば数μｍ程度）大きい径のボール９を用いることにより、ボール９の弾性を利用して（僅かな予圧状態を保持して）、レンズゴマ２（４）と外ゴマ１（３）の中心軸Ｙを一致させることができるとともに、レンズゴマ２（４）と外ゴマ１（３）のコマどうしの間隔Ｚを均一に確保することができる。

　なお、ボール９の硬度は、それが転接する外ゴマ１、３ならびにレンズゴマ２，４の硬度よりも若干低いことが望ましい。この多数のボール９の回転により、レンズゴマ２（４）は外ゴマ１（３）に対して軸方向にスムーズにかつ安定に移動することができる。またこのようにボール保持筒１０に多数のボール９を分散、保持することにより、外ゴマ１、３ならびにレンズゴマ２，４に対する変動荷重や偏荷重が少なく、レンズゴマ２（４）の正確な直進運動が可能となる。

　ボールリティーナ８を介して外ゴマ１とレンズゴマ２の中心軸Ｙが一致し、外ゴマ３とレンズゴマ４の中心軸Ｙが一致しており、しかも嵌合凹部５はレンズゴマ２を中心にして形成され、嵌合凸部６はレンズゴマ４を中心にして形成されているから、移動側外ゴマ１と固定側外ゴマ３をテーパ嵌合することにより、移動側レンズゴマ２と固定側レンズゴマ４の芯合わせが必然的に行なわれる。そしてレンズゴマ２，４のレンズ成形面２ａ，４ａによって形成されるキャビティ内に溶融状態の透明樹脂を射出して充填、保圧することにより光学レンズ１１を成形することができる。

　図１において２４は、レンズゴマ２，４の軸方向の位置を調整するための調整ゴマである。

　この実施形態では移動側外ゴマ１に嵌合凹部５を、固定側外ゴマ３に嵌合凸部６を設けたが、その反対に移動側外ゴマ１に嵌合凸部６を、固定側外ゴマ３に嵌合凹部５を設けこともできる。

　図３は、本発明の第２実施形態に係る射出成形金型の断面図である。図中の１は移動側外ゴマ、２は移動側レンズゴマでボールリティーナ８を介して移動側外ゴマ１に移動可能に保持されている。３は固定側外ゴマ、４は固定側レンズゴマでボールリティーナを介さず直接固定側外ゴマ３に圧入されてクリアランスがないように一体化されている。

　１２はガイドブッシュで、固定側外ゴマ３に圧入されてクリアランスがないように一体化されており、ガイドブッシュ１２の下端開口部には周面にテーパ面を有する嵌合凹部５が形成されている。１３はガイドピンで、移動側外ゴマ１に圧入されてクリアランスがないように一体化されており、ガイドピン１３の上端部には周面にテーパ面を有し、前記嵌合凹部５に密に嵌合する嵌合凸部６が形成されている。

　１４は固定側取付板、１５は固定側型板、１６は移動側型板、１７は受け板、１８はスペーサブロック、１９は移動側取付板、２０は突出しロッド、２１はエジェクターピン、２２はエジェクターロックプレート、２３はエジェクタープレートである。

　この実施形態では固定側外ゴマ３にガイドブッシュ１２を圧入し、移動側外ゴマ１にガイドピン１３を圧入したが、固定側外ゴマ３に嵌合凹部５を一体に形成したり、移動側外ゴマ１に嵌合凸部６を一体に形成することもできる。

　またこの実施形態では固定側外ゴマ３にガイドブッシュ１２（嵌合凹部５）を設け、移動側外ゴマ１にガイドピン１３（嵌合凸部６を）を設けたが、反対に固定側外ゴマ３にガイドピン１３（嵌合凸部６を）を設け、移動側外ゴマ１にガイドブッシュ１２（嵌合凹部５）を設けることも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る射出成形金型の断面図である。 その射出成形金型のボールリティーナ付近の拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る射出成形金型の断面図である。 従来の射出成形金型の断面図である。

符号の説明

　１：移動側外ゴマ、２：移動側レンズゴマ、２ａ：移動側レンズゴマの成形面、３：固定側外ゴマ、４：固定側レンズゴマ、４ａ：固定側レンズゴマの成形面、５：嵌合凹部、６：嵌合凸部、７：リティーナ収容部、８：ボールリティーナ、９：ボール、１０：ボール保持筒、１１：光学レンズ、１２：ガイドブッシュ、１３：ガイドピン。

Claims (2)

1. 固定側金型と移動側金型を有し、
   　前記移動側金型が、移動側成形面を有する移動側成形ゴマと、その移動側成形ゴマを外側から保持する移動側保持部材と、ボール保持筒の周壁にボールを間隔をおいて回転可能に保持した移動側ボールリティーナを備え、
   　前記固定側金型が、固定側成形面を有する固定側成形ゴマと、その固定側成形ゴマを外側から保持する固定側保持部材と、ボール保持筒の周壁にボールを間隔をおいて回転可能に保持した固定側ボールリティーナを備え、
   　前記移動側ボールリティーナを移動側成形ゴマと移動側保持部材の間に介挿し、
   　前記固定側ボールリティーナを固定側成形ゴマと固定側保持部材の間に介挿し、
   　かつ、前記移動側保持部材または固定側保持部材のいずれか一方に、周面にテーパ面を有する嵌合凹部を設け、前記固定側保持部材または移動側保持部材のいずれか他方に、周面にテーパ面を有し前記嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部を設けたことを特徴とする射出成形金型。
2. 請求項１記載の射出成形金型を用い、前記固定側金型と移動側金型を接合して、両者間に形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射出、充填して成形することを特徴とする射出成形方法。
   
   

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