JP2004066486A - Method and apparatus for manufacturing minute component - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は微細光学部品等で代表される細密製品の製造方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
マイクロ光学部品たとえば数ミリ以下のサイズのマイクロパーツは、従来一般に、樹脂などの素材を可塑化することで金型に射出成形されることで製造されている。
しかし、こうした射出成形法は、次のような問題があった。
▲1▼成形時における収縮やひけにより、成形精度を高くすることが困難であり、このため1mm以下といった超微細なものを精度よく成形することができなかった。
【0003】
▲2▼射出成形は、その方式上、金型のキャビティーまでの射出路が不可欠であるから、ランナーが生じ、そのランナーロス量は材料の約75%にも達する。しかも、たとえば光学部品に用いる材料は再生が不可能なため、多量の産業廃棄物となり、その処理にも難渋している。
【0004】
▲3▼射出成形は一般に、材料を溶融しそれを高圧で金型のキャビティーに封入する方式であり、射出条件は、射出圧300〜400kg・cm2、型締力20〜50t、加熱4kW,冷却水30L/minで行われる。このため、装置が大型化し、高圧・高エネルギーを消費し、大きなクリーンルームも必要になり、全体として高コストであった。
【0005】
なお、▲1▼の成形精度については、リメルト法などが提案され実用化されてきたが、プリフォーム品を射出成形により作成して用意することから、ランナーロスの根本的解決には至らなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、微細製品の高精度な成形加工が容易に可能で、しかもランナーロスを低減できるとともに装置の小型化を達成でき、エネルギー消費を従来の1/10以下にすることができる細密部品の製造方法および装置を提供することにある。
【0007】
本発明で「細密製品」とは、寸法が小さい場合のほか、表面に細かい溝や凹凸のあるものを意味し、例としては、マイクロレンズ、ホログラム素子、導光板、回折格子光ファイバーコネクターなどで代表される各種光学機能部品、マイクロマシーン部品、バイオ関係(DNA等)チップ部品などがあげられる。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の細密部品の製造方法は、材料を可塑化し、その可塑化材料を可塑化材料浴に静水圧を加えることで定量化し、定量化可塑材料を熱圧縮成形することを特徴としている。
この方法によれば、定量化した可塑材料を熱と圧縮力で成形するので、収縮やひけが低減し精度をよいものにすることができ、また、可塑化材料浴に静水圧を加えることで定量化するので空孔に発生が防止されるととともに確実に成形型に充填でき、成形を射出圧でなく計量した材料を熱圧縮して成形するため、いわゆるランナーロスを低減できるとともに、溶融材料を高圧で封入しないので低圧力で済み、キャビティーも小さくて済むので、エネルギー消費量も節減できる。
【0009】
本発明は、定量化と同時にプリフォームし、それを熱圧縮成形する手法を含んでいる。これによれば、定量・プリフォームされた材料を熱圧縮成形するので、ランナーロスをほとんどゼロにすることができ、かつまた成形精度を高くすることができる。
【0010】
本発明の細密部品の製造装置は、材料を可塑化する可塑化部と、可塑化された材料を定量化する定量化部と、定量化された材料を熱圧縮成形する圧縮成形部とを備え、前記定量化部が少なくとも1方がアクチュエータによってストローク可能な加圧型を備え、圧縮成形部が、キャビティーと、キャビティー内の材料を加熱するヒータと、キャビティーを閉止して成形力を付与する手段とを備えた対のスライドブロックを有し、それらスライドブロックが型締め時に楔作用で合体されるように構成されていることを特徴としている。
この構成によれば、細密部品を省エネルギー条件下で安価に製造でき、そのうえ、型締めが外側と内側の2重で行われるので成形精度がよく、楔式にスライドして型の開閉を行うので圧縮成形部の高さが低くなり、卓上型の小型な装置とすることができる。
【0011】
本発明装置は、加圧型がプリフォーム用のキャビティーを有しているものを含み、圧縮成形部のスライドブロックの1方が型開き時に他方のスライドブロックより外方の自由空間に突出されるように構成されているものを含んでいる。
この構成によれば、定量化された材料のキャビティーへの装填と成形後の取出しが容易になり、またランナーロスをほとんどゼロにすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図1ないし図5は、本発明による細密部品の製造方法および装置の第1実施例を示しており、図1において、1は可塑化部、2は定量化部、3は圧縮成形部、4は後処理部である。それら可塑化部1、定量化部2、圧縮成形部3および後処理部4は、卓上のクリーンルーム5に配され、外部からの遠隔操作で関連作動されるようになっている。
【0013】
図8は本発明により成形される細密製品の例を示しており、(a)は最大長が数5mm以下のマイクロレンズ(非球面のものを含む)、(b)はホログラムないしは回折格子、(c)はホログラムレンズ、(d)は光ファイバーコネクターないし導光板、(e)はマイクロマシン部品である。なお、導光板などでは携帯電話の表示板サイズからA5版〜A4版のサイズまで及ぶが、厚さは1〜2,3mm前後で表面に凹凸や溝がある。
【0014】
前記可塑化部1は、細密製品Pを製作する材料を可塑状態にして下流の定量化部2に供給するための手段であり、材料Wを収容する貯槽6と、これとゲート弁7を介して接続された可塑化・注入機構8を備えている。
前記可塑化・注入機構8は、外部のヒータ80により原料Wを加熱して可塑状態にする筒状の可塑化室81を有し、該可塑化室81は先端の断面積が減少し、通路810によって定量化部2に接続されている。可塑化室81には可塑化材W1を通路810へと押出す加圧要素82を有している。この加圧要素82は図示するものではピストンタイプであるが、これに代えてスクリュータイプなどであってもよい。
【0015】
前記原料Wは、合成樹脂単体、あるいは金属、セラミック、ガラスなどに合成樹脂系のバインダーを添加したものなど製造する細密製品に応じた任意の可塑化可能なものが用いられる。いずれにしても、原料Wはペレット状、粉粒状の形態で貯槽6に装入される。貯槽6は攪拌要素を備えたものも含まれる。
【0016】
定量化部2は、次工程の圧縮成形部3に可塑化材を定量供給するためのフィーダとして機能するだけでなく、可塑化材中に空孔が存在したり、次工程の圧縮成形部3に十分に充填できないことを防止するための手段であり、可塑化材を静水圧下で加圧する。
定量化部2は、少なくとも1方がアクチュエータ(たとえばシリンダ)90によってストローク可能な加圧型9a、9bを備えており、この例ではプリフォーム手段も兼ねているため、加圧型9a、9bの対向面にはキャビテイ900が設けられており、キャビテイ900に通じる注入口91の直近の通路810には、注入弁10が設けられている。キャビテイ900の容積は、圧縮成形部3のキャビティーの容積と略整合されている。
【0017】
キャビテイ900は任意の形状たとえば球状、柱状、半球状、半柱状などを成形しうる輪郭を有し、出口側の加圧型側面には接離自在な1対の取出しゲート92が配され、これの離間によって定量化可塑化材W2を取出し可能とするようになっている。
取出しゲート92は圧縮成形部3と搬送手段11によって連絡される。搬送手段11は任意であり、定置型のたとえばシーソー式通路でもよいし、真空吸引通路でもよいし、ロボットアームであってもよい。
【0018】
圧縮成形部3は、定量化可塑化材W2(この例ではさらにプリフォームされている)を熱圧縮して所望形状に成形する手段であり、定量化された材料を受容するキャビティー部と、キャビティー内の材料を加熱するヒータと、キャビティーを閉止して成形力を付与する手段とを備えた対のスライドブロック3b、3b‘を有し、それらスライドブロックが型締め時に楔作用で合体されるように構成されている。また、この例では、型開き時にそれらスライドブロックの1方が他方より側方に突出されるようになっている。
【0019】
詳しく説明すると、圧縮成形部3は、図2と図3のように、ホールディングブロック3aと、一対のスライドブロック3b、3b’およびスライドブロックガイド3c、3c’を有している。
前記ホールディングブロック3aは、軸方向の後端に所要深さの座穴30を有し、この座穴30から適度に間隔をおいた底壁300から前端に向かって漸次拡径したテーパー孔31が形成されている。
【0020】
ホールディングブロック3aは下半にテーパー状の延長部3a’が形成されており、テーパー孔31の天井域には、前端から所要位置に到るまで半径方向に伸びる凹溝310が形成され、該凹溝310と180度対称のテーパー孔下部域および延長部3a’には、所要位置に到るまで半径方向に伸びる凹溝310’が形成されている。凹溝310’の先端にはストッパー311が突設されている。凹溝310、310’はそれぞれ軸線方向ではテーパー孔31と平行状をなしている。
【0021】
前記スライドブロック3b、3b’は、合体したときに裁頭円錐状となるように中心線CLに沿って上下2分された形状をなし、それらスライドブロック3b、3b’の外周に近い180度対称位置に、前記スライドブロックガイド3c、3c’が嵌着固定されており、スライドブロックガイド3c、3c’の凸台部32,32’が前記凹溝310、310’に摺動可能に嵌まっている。
【0022】
前記ホールディングブロック3aの前記凹溝310、310’にはテーパー孔と平行なボールねじ3d、3d’が伸びており、それらボールねじ3d、3d’はスライドブロックガイド3c、3c’に固定したナット33,33’を螺通し、
前端が凹溝310、310’に固設した軸受けで支承され、後端が座穴30に設置したモータ3e、3e’に連結されている。
したがって、モータ3e、3e’の駆動によりスライドブロックガイド3c、3c’とこれと一体化されたスライドブロック3b、3b’が凹溝310、310’とテーパー孔31に沿って移動される。
【0023】
前記スライドブロック3b、3b’の合せ面33,33’には、背方がスライドブロックガイド3c、3c’の下端面に達する段付き穴が形成させており、それら段付き穴に矩形枠状のホルダー3f、3f’が埋め込み固定され、それらに合せ面に向かって開口した型面330,330’を有するキャビティーブロック3g、3g’が摺動可能に内挿されている。キャビティーブロック3g、3g’は、前記ホルダー3f、3f’の隅角に当接するストッパー面が形成されている。
前記いずれかまたは双方の型面330,330’には、凹凸や溝などが刻設されている。
前記キャビティーブロック3g、3g’はそれぞれヒーター3h、3h’と温度センサーを埋め込んでおり、また、成形品冷却のための冷媒通路が設けられている。また、成形時に発生するガスを排出するために、先端がキャビティーに通ずる吸引路(図示せず)が設けられている。吸引路は真空ポンプなどの吸引機に接続されている。
【0024】
前記スライドブロックガイド3c、3c’の下端面には、型締め用のサーボ系のアクチュエータ3j、3j’が固定されており、それらアクチュエータ3j、3j’の出力部がキャビティーブロック3g、3g’に連結されている。この例では、アクチュエータ3j、3j’にはモータが用いられ、これで回転駆動されるねじ軸がキャビティーブロック3g、3g’に内嵌したナットに螺合されている。
【0025】
圧縮成形部3には、図1のように、成形品Pの取出し搬送手段12が付設されている。取出し搬送手段12は任意であるが、この例では下部に吸着部12aを有し、上部のアクチュエータ12bで少なくとも旋回が可能なアーム具からなっている。
【0026】
後処理部4は洗浄、コーティング、計量等を行う手段であり、この下流にはパッケージング部が配されている。
なお、図示する態様は可塑化部1、定量化部2、圧縮成形部3および後処理部4を横配列としているが、全体を縦配列としてもよく、これも本発明に含まれる。
【0027】
第1実施例においては、原料Wを貯槽6に装入しておく。成形にあたって、ゲート弁7を開けば、原料Wは可塑化・注入機構8の可塑化室81に供給される。そして、ヒーター80を作動すれば、原料Wは加熱により溶融して可塑化され、その後、加圧要素82を作動することにより、注入弁10を介して定量化部2に注入され、静水圧下で定量化される。この注入は製品形状への成形のためのものではないから、せいぜい100kg・cm2程度の低圧で足りる。
【0028】
図5はこのときの状態を示しており、(a)のように加圧型9a、9bは乖離しているため可塑化材料W1は注入弁10を介してキャビティー900に注入される。
注入弁10を閉じ、加圧型9a、9bを作動させれば、図5(b)のようにキャビティー900が閉鎖されるように加圧型9a、9bの端面が接し、それにより可塑化材料W1はキャビティー900で計量され、それと同時に、この実施例では成形形状に近似した形状にプリフォームされた定量化可塑化材W2となる。定量化可塑化材W2は少なくとも表面が固化される。
【0029】
次いで図5(c)のように加圧型9a、9bが離間し、取出しゲート92が開くことによりキャビティー900が開放され、定量化可塑化材W2は定量化部2から搬出手段11を介して圧縮成形部3に装填される。
圧縮成形部3はこの段階では、図2のように下側のスライドブロック3b’がホールディングブロック下半のテーパー状の延長部3a’の端に到るように突き出された位置にあり、キャビティーブロック3g’が後退させられることで型面330’が下限位置にある。
【0030】
定量化可塑化材W2は搬送手段11を介して前記キャビティーブロック3g’の型面330’に装填される。この装填は、前記のようにキャビティーブロック3g’が上型としてのスライドブロック3bよりも大きく自由空間に突き出しているため容易に行える。
【0031】
上記のように定量化可塑化材W2が装填されると、モータ3e、3e’の駆動によりスライドブロックガイド3c、3c’とこれと一体化されたスライドブロック3b、3b’が凹溝310、310’とテーパー孔31に沿って図面上で右方すなわち径少側に移動される。それにより楔作用が発揮され、図3と図4のようにスライドブロック3b、3b’は相互の合せ面33,33’が密接され、確実な型締めが行われる。
【0032】
この状態でアクチュエータ3j、3j’を作動すれば、対のスライドブロックガイド3c、3c’が相互に密接するように型締めされ、型面330、330’によって閉鎖断面のキャビティーが形成されて定量化可塑化材W2が圧縮されると同時に、ヒーター3h、3h’により加熱され、熱圧縮成形が行われる。前記成形時に発生するガスは吸引路により吸引される。
こうしたことから、輪郭形状の高精度な成形が行われるとともに、型面の凹凸や溝などが正確に転写され、かつ、材料は予め定量化されているため、バリなども少なく、いわゆるランナーロスに相当する無駄はほとんど生じないで済む。また、型締め力は小さくて済む。
【0033】
このように成形が終わると、アクチュエータ3j’を作動してスライドブロックガイド3c’を降下させ、モータ3e、3e’を逆方向に作動する。これによりスライドブロック3b’が図2の位置に突出するので、成形品Pは取出しに適した位置におかれる。
取出し搬送手段12を下せば成形品Pは取り出され、下流の後処理部4に搬送されて必要な処理が行われる。このときの成形品の精度の計測結果は、コントローラに送られ、これからの信号で定量化部2のアクチュエータ90の作動量が調整される。
この第1実施例は材料を定量化しかつプリフォームして圧縮成形部3で成形するので、微小でかつ精密性が要求される細密製品に好適である。
【0034】
図6は本発明の第2実施例を示している。
この実施例も、可塑化部1、定量化部2、圧縮成形部3、後処理部4を備えていることは第1実施例と同様であるが、定量化した材料をプリフォームすることなしに圧縮成形部3のキャビティーに注入する点つまり注入手段を兼ねている点で異なっている。
【0035】
定量化部2はアクチュエータで動かされる1対の加圧型9a、9bを備えているが、加圧型9a、9bの対向面にはキャビテイが設けられていない。注入口91の直近の通路810には注入弁10が設けられ、また出口側の加圧型側面には抽出弁10’が配され、抽出弁10’は注入通路11’によって圧縮成形部3と連絡される。
圧縮成形部3として第1実施例の構造のものを用いる場合、注入通路11’は、図2のように前方に突出して開放状態にある下側のスライドブロック3b’の下降された型面330’に臨むように設けられる。あるいはまた、図2から図3の状態に至る間で停止した位置のキャビティーに臨むように設けられる。
他の構成は第1実施例と同様であるから、説明は援用する。
【0036】
第2実施例においては、図6(a)のように、可塑化部1で可塑化された材料W1が加圧型9a、9b間の空隙に注入されると、加圧型9a、9bが所定ストローク接近するように移動されて可塑化材料W1に静水圧をかけて定量化する。この定量化量は、注入通路11’に残存される余剰量を考慮して設定する。
次いで、注入弁10と抽出弁10’が閉じられた状態で、図6(b)のように加圧型9a、9bは材料に静水圧をかけたまま全体が移動され、これで定量化材料W2は圧縮成形部3への注入に適したレベルに運ばれる。
【0037】
その状態で、図6(c)のように加圧型9a、9bの対向面同士が当接するように移動させると同時に抽出弁10’を開放する。それにより、定量化材料W2は加圧されて注入通路11’に圧送され、圧縮成形部3のキャビティーまたは下側のスライドブロック3b’の開放された型内に注入される。
後の工程は第1実施例と同様であり、定量化材料W2は加熱圧縮されて、所望形状に成形される。熱圧縮成金型が図2〜4のような構造である場合、拘束(くさび)構造により、型締めを行うとともに、1方の型を他方の型よりも突き出すため、定量化された材料の装填、および成形後の取り出しが容易である。
かかる第2実施例は、比較的大きなものや、大幅な変形を伴う細密製品の成形に適している。
【0038】
図7は本発明の第3実施例を示している。
この実施例は、圧縮成形部3を縦型とし、それと第2実施例の定量化部2を組み合わせもので、圧縮成形部3は、ヒータ3hを内蔵し上面に型面330”を有する固定型3kと、ヒータ3hを内蔵し下面に型面330を有する外面テーパー状の左右で2個のスライドブロック3b、3b’と、スライドブロック3b、3b’をホールディングブロック3aのテーパー孔31位沿って動かすアクチュエータ3e、3e’とを備えている。スライドブロックは2つ割りでなく、注入口を有する単一のものであってもよい。図7(b)は定量化部2を横型とした態様を示している。
【0039】
図7(a)では、加圧型9a、9bの対向面同士が当接するように移動させると同時に抽出弁10’を開放する。それにより、定量化材料W2は加圧されて注入通路11’に圧送され、固定型3kとスライドブロック3b、3b’の型面330”、300”で構成されるキャビティーに注入される。
材料ロスが生じないようにするため、第3実施例では、好ましくは、注入通路11’には強制注入手段14が接続される。この強制注入手段14は、たとえば、加圧気体の圧入部からなり、定量化材料W2は加圧されて注入通路11’に圧送されたときに加圧流体で下流から押圧し、定量化材料W2を押出す。なお、この強制注入手段14は、第2実施例にも適用される。
キャビティーに注入された定量化材料W2は、楔式型締めでされたスライドブロック3b、3b’と固定型3kとで加熱圧縮されて、製品となる。
かかる第3実施例は、比較的大きいか、起伏が激しいなどの複雑な形状の細密製品の成形に適している。
【0040】
【発明の効果】
以上説明した本発明の請求項1によるときには、材料を可塑化し、その可塑化材料を可塑化材料浴に静水圧を加えることで定量化し、定量化可塑材料を熱圧縮成形するので、射出成形では不可能であった微細部品等の精度のよい成形がなり、しかも、加工に要するエネルギーが1/10以下になり、成形に関わるコストとエネルギーを大幅に削減できるというすぐれた効果が得られる。
【0041】
請求項2によれば、定量化と同時にプリフォームし、それを熱圧縮成形するので、ほとんどランナーレスとなり、使用材料を少量化できるとともに、成形精度のよい精密で微小な製品を製造できるというすぐれた効果が得られる。
【0042】
請求項3によれば、材料を可塑化する可塑化部1と、可塑化された材料を定量化する定量化部2と、定量化された材料を熱圧縮成形する圧縮成形部3とを備え、前記定量化部2が少なくとも1方がアクチュエータ90によってストローク可能な加圧型9a、9bを備え、圧縮成形部3が、キャビティー3g、3g’と、キャビティー内の材料を加熱するヒータ3h、3h’と、キャビティーを閉止して成形力を付与する手段3j、3j’とを備えた対のスライドブロック3b、3b’を有し、それらスライドブロックが型締め時に楔作用で合体されるように構成されているので、低圧で定量化された可塑化材を作りそれをキャビテイ部の移動により、歪のない転写精度の高い微細成形品を生産することができ、卓上型の小型のものとなるため従来の射出成形装置に比し使用電力量が1/10以下と大幅に低減し、更に金型の小型化に伴う金型加熱冷却の電力消費量も大幅に低下し、クリーンルームのサイズダウンによる空調電力の低下も図ることができるというすぐれた効果が得られる。
【0043】
請求項4と5によれば、定量化された材料のキャビティーへの装填と成形後の取出しが容易になり、またランナーロスをほとんどゼロにすることができるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による細密部品製造方法および装置の第1実施例の概要を示す縦断側面図である。
【図2】圧縮成形部の一例を型開き状態で示す縦断側面図である。
【図3】圧縮成形部の一例を型締め状態で示す縦断側面図である。
【図4】図3のIV−IV線に沿う断面図である。
【図5】(a)(b)(c)は第1実施例の定量化部の動作を段階的に示す説明図である。
【図6】(a)(b)(c)は第2実施例の定量化部と成形部の動作を段階的に示す説明図である。
【図7】(a)(b)は第3実施例の定量化部と成形部の実施例と動作を示す説明図である。
【図8】(a)ないし(e)は本発明で製造される細密製品の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 可塑化部
2 定量化部
3 圧縮成形部
3b、3b’ スライドブロック
3g、3g’ キャビティー部
3j、3j’ 成形力付与手段
3h、3h’ ヒータ
9a、9b 加圧型
90 アクチュエータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a fine product represented by a fine optical component or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, micro optical parts, for example, micro parts having a size of several millimeters or less, are generally manufactured by injection molding into a mold by plasticizing a material such as resin.
However, such an injection molding method has the following problems.
{Circle around (1)} It is difficult to increase the molding accuracy due to shrinkage and sink marks at the time of molding. For this reason, ultra-fine ones of 1 mm or less could not be accurately molded.
[0003]
(2) In injection molding, since an injection path to the mold cavity is indispensable, a runner is generated, and the runner loss amount reaches about 75% of the material. Moreover, for example, materials used for optical parts cannot be regenerated, resulting in a large amount of industrial waste, which is difficult to process.
[0004]
(3) Injection molding is generally a method in which a material is melted and sealed in a mold cavity at a high pressure. Injection conditions are an injection pressure of 300 to 400 kg · cm 2 , a mold clamping force of 20 to 50 t, and a heating of 4 kW. The cooling water is 30 L / min. For this reason, the size of the apparatus is increased, high pressure and high energy are consumed, a large clean room is required, and the overall cost is high.
[0005]
Regarding the molding accuracy of (1), a remelt method has been proposed and put into practical use, but since a preform product was prepared by injection molding, it did not lead to a fundamental solution of runner loss. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to easily perform high-precision molding of fine products, and to reduce runner loss and reduce the size of the apparatus. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for manufacturing a fine component that can achieve the reduction in energy consumption and can be reduced to 1/10 or less of the conventional one.
[0007]
In the present invention, “fine product” means a product having a small groove or unevenness on the surface in addition to a case where the dimension is small. Examples thereof include a microlens, a hologram element, a light guide plate, and a diffraction grating optical fiber connector. And various optical functional parts, micromachine parts, bio-related (DNA, etc.) chip parts, and the like.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing a fine part according to the present invention comprises plasticizing a material, quantifying the plasticized material by applying hydrostatic pressure to a plasticized material bath, and hot compressing the quantified plastic material. It is characterized by.
According to this method, since the quantified plastic material is molded by heat and compressive force, shrinkage and sink can be reduced and accuracy can be improved, and by applying hydrostatic pressure to the plasticized material bath, Since quantification prevents generation of voids, it can be reliably filled into the mold, and molding is performed by heat-compressing the material weighed instead of the injection pressure, so-called runner loss can be reduced, and the molten material Is not sealed at high pressure, so low pressure is required and the cavity is small, so energy consumption can be reduced.
[0009]
The present invention includes a technique of preforming simultaneously with quantification and hot compression molding it. According to this, since the fixed and preformed material is hot compression molded, runner loss can be made almost zero and the molding accuracy can be increased.
[0010]
An apparatus for manufacturing a fine part according to the present invention includes a plasticizing unit that plasticizes a material, a quantifying unit that quantifies the plasticized material, and a compression molding unit that performs hot compression molding of the quantified material. The quantification unit is equipped with a pressure mold in which at least one of them can be stroked by an actuator, and the compression molding unit applies a molding force by closing the cavity, a heater for heating the material in the cavity, and the cavity. And a pair of slide blocks, and the slide blocks are configured to be combined by a wedge action when the mold is clamped.
According to this configuration, a minute part can be manufactured at low cost under energy-saving conditions. Moreover, since the mold clamping is performed by the outer and inner double layers, the molding accuracy is good, and the mold is slid to open and close the mold. The height of the compression molding part is lowered, and a desktop type small device can be obtained.
[0011]
The apparatus according to the present invention includes a pressurizing die having a preform cavity, and one of the slide blocks of the compression molding portion projects into a free space outside the other slide block when the die is opened. Includes what is configured as:
According to this configuration, the quantified material can be easily loaded into the cavity and taken out after molding, and the runner loss can be made almost zero.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
1 to 5 show a first embodiment of a method and an apparatus for manufacturing a fine part according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a plasticizing part, 2 is a quantifying part, 3 is a compression molding part, 4 Is a post-processing unit. The plasticizing
[0013]
FIG. 8 shows an example of a fine product molded according to the present invention. (A) is a microlens (including an aspherical surface) having a maximum length of several 5 mm or less, (b) is a hologram or diffraction grating, c) is a hologram lens, (d) is an optical fiber connector or light guide plate, and (e) is a micromachine component. The light guide plate and the like range from the size of the display plate of the mobile phone to the size of A5 plate to A4 plate, but the thickness is around 1 to 2 and 3 mm, and there are irregularities and grooves on the surface.
[0014]
The plasticizing
The plasticizing / injecting
[0015]
As the raw material W, any plasticizable material can be used according to a fine product to be manufactured, such as a synthetic resin alone or a metal, ceramic, glass or the like with a synthetic resin binder added. In any case, the raw material W is charged into the
[0016]
The
The
[0017]
The
The take-out
[0018]
The
[0019]
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
The holding
[0020]
The holding
[0021]
The slide blocks 3b and 3b 'have a shape that is vertically divided into two along the center line CL so as to form a truncated cone shape when they are combined, and are 180 degrees symmetrical near the outer periphery of the slide blocks 3b and 3b'. The slide block guides 3c and 3c ′ are fitted and fixed at the positions, and the
[0022]
Ball screws 3d and 3d 'parallel to the tapered holes extend in the
The front ends are supported by bearings fixed in the
Therefore, the slide block guides 3c and 3c ′ and the slide blocks 3b and 3b ′ integrated with the slide block guides 3c and 3c ′ are moved along the
[0023]
The mating surfaces 33 and 33 ′ of the slide blocks 3b and 3b ′ are formed with stepped holes whose backs reach the lower end surfaces of the slide block guides 3c and 3c ′, and the stepped holes have a rectangular frame shape. The holders 3f and 3f 'are embedded and fixed, and
The one or both of the mold surfaces 330, 330 ′ are engraved with irregularities and grooves.
The cavity blocks 3g and 3g 'are embedded with
[0024]
Clamping
[0025]
As shown in FIG. 1, the
[0026]
The post-processing unit 4 is a means for performing cleaning, coating, weighing, and the like, and a packaging unit is disposed downstream thereof.
In the illustrated embodiment, the
[0027]
In the first embodiment, the raw material W is charged into the
[0028]
FIG. 5 shows the state at this time. Since the pressurizing dies 9a and 9b are separated as shown in FIG. 5A, the plasticizing material W1 is injected into the
When the
[0029]
Next, as shown in FIG. 5C, the pressurizing dies 9a and 9b are separated from each other, the
At this stage, the
[0030]
The quantified plasticizing material W2 is loaded on the
[0031]
When the quantified plasticizing material W2 is loaded as described above, the slide blocks 3c and 3c ′ and the slide blocks 3b and 3b ′ integrated with the slide blocks 3c and 3c ′ are driven by the
[0032]
When the
Because of this, high-precision molding of the contour shape is performed, the unevenness and grooves on the mold surface are accurately transferred, and the material is quantified in advance, so there are few burrs and so-called runner loss. There is little corresponding waste. In addition, the clamping force can be small.
[0033]
When the molding is completed in this way, the actuator 3j ′ is operated to lower the
When the take-out conveying
In the first embodiment, the material is quantified, preformed, and molded by the
[0034]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention.
This embodiment is also provided with a
[0035]
The
When the
Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the description is incorporated.
[0036]
In the second embodiment, as shown in FIG. 6A, when the material W1 plasticized by the
Next, in a state where the
[0037]
In this state, as shown in FIG. 6 (c), the
The subsequent steps are the same as in the first embodiment, and the quantification material W2 is heated and compressed and formed into a desired shape. When the heat compression mold has a structure as shown in FIGS. 2 to 4, since the mold is clamped by a constraining (wedge) structure and one mold is protruded from the other mold, the quantified material loading is performed. , And removal after molding is easy.
The second embodiment is suitable for molding a relatively large product or a minute product with significant deformation.
[0038]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the
[0039]
In FIG. 7A, the
In order to prevent material loss, in the third embodiment, forcible injection means 14 is preferably connected to the
The quantification material W2 injected into the cavity is heated and compressed by the slide blocks 3b and 3b ′ and the fixed
The third embodiment is suitable for molding a dense product having a complicated shape such as being relatively large or undulating.
[0040]
【The invention's effect】
According to
[0041]
According to
[0042]
According to the third aspect, the
[0043]
According to the fourth and fifth aspects, it is possible to easily load the quantified material into the cavity and to remove the molded material after molding, and to obtain an excellent effect that the runner loss can be almost zero.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing an outline of a first embodiment of a method and apparatus for manufacturing a fine component according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional side view showing an example of a compression molding portion in a mold open state.
FIG. 3 is a longitudinal side view showing an example of a compression-molded part in a clamped state.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIGS. 5A, 5B, and 5C are explanatory diagrams showing the operation of the quantification unit of the first embodiment in stages. FIGS.
FIGS. 6A, 6B, and 6C are explanatory views showing stepwise operations of a quantification unit and a molding unit of the second embodiment.
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing an embodiment and operation of a quantification unit and a molding unit of the third embodiment.
8A to 8E are explanatory views showing examples of fine products manufactured according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002225264A JP2004066486A (en) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | Method and apparatus for manufacturing minute component |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002225264A JP2004066486A (en) | 2002-08-01 | 2002-08-01 | Method and apparatus for manufacturing minute component |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004066486A true JP2004066486A (en) | 2004-03-04 |
Family
ID=32012986
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004066486A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006043537A1 (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Riken | Micro molding machine and method |
WO2011069792A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Method and device for producing optical components |
-
2002
- 2002-08-01 JP JP2002225264A patent/JP2004066486A/en active Pending
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