JP2007260945A - トグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法 - Google Patents

トグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 トグル式型締装置により射出圧縮成形したディスク基板の厚さ偏肉を、可動盤の高さ調整により許容範囲に抑えて、ディスク基板の成形精度の向上を図る。
【解決手段】 タイバーに挿通して型置盤に対設した可動盤を支持装置により機台上に支持する。可動盤をトグル機構により移動して型閉する。型置盤と可動盤に取付けた金型のパーティング面間がわずかに開いているときに、金型内に形成されたキャビティに樹脂を充填する。充填中又は充填後に金型を型締して樹脂をディスク基板に圧縮成形する。可動盤の高さと、可動盤の高さ変位量に対応するディスク基板の厚さ偏肉又はパーティング面の平行度を検出して数値化する。その厚さ偏肉又は平行度の数値から可動盤の高さを支持装置により適正高さに調整する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、型置盤と可動盤に取付けた金型をトグル機構により型閉及び型締して、ディスク基板を射出圧縮成形する方法に関するものである。
通常のトグル式型締装置は、図7に示すように、型置盤101と圧受盤102とにわたり架設した四隅部のタイバー103と、四隅部にタイバーを挿通して型置盤101と圧受盤102との間に設けた可動盤104と、その可動盤104と圧受盤102とにわたり連結した型締用のトグル機構105とからなり、そのトグル機構105の上下一対のリンク105a,105bの屈伸動作により可動盤104を型置盤101に対し進退移動して、型置盤101と可動盤104に取付けた固定型106と可動型107の型閉と型締を行っている。
このトルク機構105では、上下一対のリンク105a,105bを伸長して型締力をかけずにおくと、該リンクが自重により下方(黒矢印)に下がる傾向にある。これにより上側のリンク105aが下側にわずかに屈曲した状態となり、また下側のリンク105bは伸びきった状態となる。この特性は可動盤104にも影響を及ぼし、可動盤104はわずかではあるがリンク105aによる引張力とリンク105bによる押圧力とを受けて上側が開く方向に傾斜する傾向にある。
また型置盤101と圧受盤102とにわたり架設した四隅部のタイバー103は、自重から下側に撓み傾向にある。そのためタイバー103に挿通した可動盤104は、タイバー103の撓みの最下点よりも型置盤101側で型締動作(成形動作)を行う位置関係にあることから、可動盤104はタイバー103の撓みの影響を受けて更に上側が開く方向に傾斜するようになる。
成形精度が要求されるディスク基板の射出圧縮成形では、金型の型締精度を維持するために可動盤104の下に支持装置108を設け、その支持装置108を構成するシューやローラを機台109に敷設したガイド110に接地し、可動盤104を支持装置108で支持して水平に維持するようにしている。
しかしながらディスク基板の射出圧縮成形では、固定型106と可動型107とが平行で、パーティング面の平行度の狂いがミクロン単位であっても、板厚が0.6mmのDVDのディスク基板では、厚さ偏肉が10μm以下に要求されていることから、厚さ偏肉が許容範囲内に収まるように平行度を高精度に調整して維持する必要がある。
トグル式型締装置における平行度の調整手段としては、4本のタイバーごとに設けたタイバー張力調整機構を個別にサーボモータにより回転して、タイバー張力を調整して行うことが知られている。また移動盤の下側に設けた上下調整機構のローラの位置を偏心軸の回動により上下に調整して、移動盤と固定盤との間の型盤平行度の精度を向上させることも知られている。
特許第3527872号公報 実公平1−39547号公報
タイバー張力の調整により平行度を調整する上記従来技術では、試験射出成形により成形した成形品の平行度から、金型キャビティの対面間の傾き又は対面間の誤差を知り、その誤差の量から誤差が解消されるタイバーの張力を4本のタイバーごとに算出し、その算出データに従ってタイバー張力調整機構を個別にサーボモータにより回転作動して平行度の調整を行う必要がある。またタイバー張力による調整ではタイバーの型締時に発生する張力を個別調整するようにしているので、型締力による固定盤の撓み量をも考慮して調整する必要もあり、厚み偏肉が10μm以下に要求されるディスク基板の成形では、高精度のタイバー張力調整機構が要求される。
また偏心軸の回動によりローラの上下位置を調整して型盤平行度を調整する上記従来技術では、重心位置での支持によるタイバーの撓み防止と、移動盤のエンドプレート側への倒れ修正とをローラの上下位置調整により行い、これにより型盤平行度を改善するものであるから、ローラの上下のみによる移動盤の高さ調整では、ミクロン単位の型盤平行度の狂いまでをも調整することは極めて困難であり、厚み偏肉が10μm以下に要求されるディスク基板の圧縮成形には採用し難い課題を有する。
またディスク基板の射出圧縮成形では、固定型と可動型が完全に閉じる前のわずかに開いているときに、金型内に形成されたキャビティに樹脂を充填し、充填中又は充填後に金型を完全に閉じてキャビティの樹脂を圧縮している。このため厚さ偏肉が許容範囲のディスク基板を成形するには、その開き位置でのパーティング面が平行であることが条件となる。したがって、トグル機構では上記特性から開き位置での平行度調整は難しい。
またディスク基板の射出圧縮成形では、固定型と可動型の両方を所定温度に加熱温調しており、固定盤と可動盤は成形稼働中に受ける金型からの伝熱により熱膨張している。この固定型と可動型の設定温度は同一ではなく、通常は固定型と可動型の温度はディスクの品質特性から異なって設定していることから、両型の温度差により両盤の熱膨張にも差が生じ、この熱膨張差が平行度の狂いの一要因ともなっている。したがって、成形時の熱膨張により可動盤の高さが変位しても、短時間で平行度調整が高精度に行い得ることも必要とされている。
この発明は、上記従来の課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、可動盤が備える支持装置により可動盤の高さを調整することによって、厚さ偏肉が許容範囲のディスク基板の成形を可能とするトグル式型締装置による射出圧縮成形法を提供することにある。
上記目的によるこの発明は、タイバーに挿通して型置盤に対設した可動盤を支持装置により機台上に支持し、その可動盤をトグル機構により移動して型閉し、型置盤と可動盤に取付けた金型のパーティング面間がわずかに開いているときに、金型内に形成されたキャビティに樹脂を充填し、充填中又は充填後に金型を型締して樹脂をディスク基板に圧縮成形するにあたり、
上記可動盤の高さと、可動盤の高さ変位量に対応するディスク基板の厚さ偏肉又はパーティング面の平行度を検出して数値化し、その厚さ偏肉又は平行度の数値から可動盤の高さを上記支持装置により適正高さに調整する、というものである。
上記支持装置による可動盤の高さ調整は、タイバーと平行に可動盤の下端面に連結した取付台の前後端のローラを回転自在に支持する偏心ローラ軸の回動により行うというものであり、また上記偏心ローラ軸の回動量又は回動角度を検出して行うというものである。さらに上記偏心ローラ軸をサーボモータにより回動して行うというものでもある。
また上記支持装置による可動盤の高さ調整は、可動盤の高さ及び上記偏心ローラ軸の回動による可動盤の高さ変位量を、非接触センサにより可動盤と機台との間の距離を検出して行うというものであり、また非接触センサにより金型のパーティング面間の距離を検出して行うというものである。
また上記支持装置による可動盤の高さ調整は、可動盤の高さ及び上記偏心ローラ軸の回動による可動盤の高さ変位量を、支持装置が受ける可動盤の荷重を圧力センサにより検出して行う、というものである。
上記構成では、トグル機構を伸長した状態で支持装置により可動盤の高さ調整が行えるので、高さ調整位置から型締に至るまでの可動盤の移動ストロークを短くでき、その間に可動盤の高さが変位するようなことがあっても、その高さ変位量はディスク基板の厚さ偏肉の許容範囲で済むことから、トグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形を高精度に行うことができる。
また支持装置が備えるローラの偏心ローラ軸を回動して可動盤の高さ調整を行うので、調整操作が容易となり、その調整も高さ変位量を数値化して偏心ローラ軸の回動量又は回動角度を検出して行うので、ディスク基板の厚さ肉厚の調整がミクロン単位でも高精度に行うことができ、熱膨張による可動盤の高さ変位にも対応した調整を行うことができる。また偏心ローラ軸をサーボモータにより回動して行うこともできるので、成形稼働中の可動盤の高さ調整も可能となる。
図中1は型置盤、2は可動盤で図10に示すトグル式型締装置と同様に、四隅部に型置盤1と圧受盤(図は省略)とにわたり横架したタイバー3を挿通して、型置盤1に対し進退自在に設けられている。型置盤1と可動盤2は圧受盤と共に機台4に設置してあり、可動盤2と圧受盤との間には型締用のリンク機構(図は省略)が設けてある。また可動盤2の下端両側には機台上面と接して可動盤2を支持する前後一対のローラを備えた支持装置5が取付けてあり、この支持装置5は可動盤2の高さ調整手段を備えている。
支持装置5は、タイバー3と平行に可動盤2の下端面に連結した取付台6と、図2に示すように、取付台6の前後端の内外両側に設けた軸受部6a,6bと、その軸受部6a,6bに水平かつ回動自在に挿通した偏心ローラ軸7と、その偏心ローラ軸7に挿通して軸受部間に回転自在に設けた真円(例えば直径φ44mm)のローラ8とからなり、ローラ8は機台上面に敷設したガイドベース4aと接地して可動盤2を設定高さに支持している。
上記偏心ローラ軸7は、ローラ8を受ける中央軸部71の軸心C′が両側の支軸部72,73の軸心Cとわずかに偏心(例えば0.5mm)しており、その偏心によりローラ8の中心も軸心Cに対し偏心して位置している。これにより偏心ローラ軸7を回動すると、図3に鎖線で示すように、機台側のガイドベース4aに対する軸受部6aの高さ位置が変化する。
図3(A)はローラ8の軸心C′が真上に位置した状態(高さ調整上限)を示し、図3(B)は軸心C′真下に位置した状態(高さ調整下限)を示すものである。また表1はローラ支軸角度15°から180°の範囲での可動盤高さ変位量を示すものである(但し、ローラ直径φ44mm)。
Figure 2007260945
偏心ローラ軸7の外側の支軸部72の軸端には、角軸74が軸心Cを同一にして延設してある。この角軸74に偏心ローラ軸7を所定角度ごとに固定する円形のプレート9が嵌合してある。固定プレート9には支軸部72と同心の6個の長孔9aが等間隔で穿設してあり、その長孔9aから軸受部6aにねじ込んだボルト10により偏心ローラ軸7を取付台6に固定することができるようにしてある。
また内側の支軸部73の軸端には、軸受部6bに取付けたロータリエンコーダ11の回動軸11aが軸内に嵌挿して連結してある。このロータリエンコーダ11は偏心ローラ軸7の回動角度(回転量)を検出し、その検出値を可動盤2の高さ変位量としてデジタル表示する制御装置12に接続してある。
可動盤2の高さ調整は、取付台6の側面に機台上面に向けて取付けた非接触センサ15により機台上面との距離を検出して行う。また型置盤1に取付けたディスク基板用の固定型13と可動盤2に取付けた可動型14のパーティング面間の開き量Lは、何れか一方の金型(図では可動型14)のパーティング面の天地(上下)と左右(両側)の4個所に埋設した非接触センサ14aにより検出し、その検出値をもってパーティング面の平行度を確認することができるようにしてある。この平行度は型置盤1に対する可動盤2の高さに影響を受け、また荷重によっても影響を受ける。特に天地の平行度が影響を受け易い。
なお、パーティング面の平行度の検出は非接触センサ14aを金型に埋設せずに、鎖線で示すように、両金型の外側にパーティング面に沿って検出部材13′,14′を平行に取付け、そのいずれか一方に設けて行うこともでき、また場合によっては、非接触センサ14aの配置を天地のみとして左右を省略してもよい。
図7(A),(B)は、リンク機構を伸長して型締力をかけない型閉直前の位置(L=0.35mm)に可動盤2を停止して、偏心ローラ軸7を回動したときのトルクの変化と、パーティング面間の平行度の変化とをグラフに示したものである。
固定板9と共に偏心ローラ軸7をローラ8の高さ上げしろが大きくなる方向に少しずつ回動して行くと、回動量が少なくトルクが低い状態(ローラ8の高さ上げしろが低いか、またはきいていない状態)では、図10に示す上記トグル機構の特性(黒矢印)から図7(A)に示すように、パーティング面間の平行度は天側が広く、地側が狭い状態となる。
また回動量を増してローラ8の上げしろを高くして行くと、偏心ローラ軸7のトルクも高くなり、可動盤2の地側が広まって天地の差が減少するようになり、パーティング面間が平行になってゆく。さらに回動により可動盤2の高さを上げると、図7(B)に示すように天側が狭く、地側が広い状態に変化するようになる。
これは可動盤2の高さを上げて行くと、可動盤2の中心部の高さが変わるため、図10に示すトグルリンク105a,105bの可動盤2に連結されている部分が上方(白矢印)にずれて、リンク機構の特性(黒矢印)から屈曲状態にあった上側のトグルリンク105aが引張られて真っすぐに伸び、反対に伸びきった状態にあった下側のトグルリンク105bが上側に屈曲することと、型置盤1と圧受盤(図10参照)にわたり架設したタイバー3の自重による撓みが押上げにより減少して、タイバー3と可動盤内のタイバーブッシュ(図は省略)との関連から可動盤2が可動型14と共に垂直に変位するようになって、パーティング面間が平行になることによる相乗的な作用により、天側が狭く、地側が広くなるものと推察される。この可動盤2の高さ変位による平行度の変化に伴って射出圧縮成形されるディスク基板の厚さ肉厚も同様に変化する。
このように可動盤2の高さとディスク基板の厚さ偏肉又は平行度は相関関係にあることから、可動盤2の高さと、高さ変位量に対応する厚さ偏肉又は平行度を試作成形を繰り返し行って測定し、数値化してデジタル制御できるようにしておけば、厚さ偏肉又は平行度から可動盤2の高さ調整量が分かり、ディスク基板の精度を射出圧縮成形で許容される厚さ偏肉の範囲に維持することが可能となる。反対に可動盤2の高さから平行度を成形前に知ることもできるので、天地に偏肉が生じた場合でも、高さを調整して適正な平行度の設定と維持を行うことも可能となる。
また成形稼働中の固定型13と可動型14は加熱温調されており、この金型から受ける伝熱により型置盤1と可動盤2は熱膨張している。この熱膨張による固定型13と可動型14の上下方向への伸びは、両方が機台4に支持された状態にあることから上方へと生じ、また固定型13の温度を可動型14の温度よりも高く設定した場合には、そこに生ずる温度差から型置盤1の上方への伸び量は可動盤2よりも大きく、それに連れてタイバー3も上方へ変位するようになる。
このようなことから、タイバー3による可動盤2の負担が増し、支持装置5が受ける可動盤2の荷重が軽減するようになる。また可動盤2も上方へ伸びるので中心部の高さが変わるようになる。この中心部の上方変位とタイバー3による負担増によってリンク機構は図10に示す黒矢印の状態となり、可動盤2が可動型14と共に上側が開く方向に傾斜してパーティング面間の平行度が損なわれる。
しかし、両盤が熱膨張しても可動盤2の高さとディスク基板の厚さ偏肉及び平行度の相関関係は変わるところがないので、金型を加熱温調した状態で検出した厚さ偏肉又は平行度の数値から可動盤2の高さを支持装置5により適正高さに調整することができる。これにより成形稼働中であっても可動盤2の高さを調整して、厚さ偏肉が許容範囲のディスク基板の射出圧縮成形が可能となる。
次表はトルク(回動量)、可動盤高さ変位量、ローラ軸回動角度、偏肉(天地差)の各数値を示すものである。また図9は可動盤の高さ変位量に対応したディスク基板の偏肉をグラフに示したものである(但し、固定型温度119℃、可動型温度110℃、 L=0.35mm)。
Figure 2007260945
上記支持装置5における可動盤2の高さ調整は、トグル機構を伸長した状態で型締力をかけない位置に可動盤2を停止し、偏心ローラ軸7を軸受部6aに固定している固定プレート9のボルト10を緩め、角軸74に回動具(図は省略)を嵌合して設定方向に回動して行う。この回動により変化する偏心ローラ軸7の角度は、ロータリエンコーダ11により順次検出され、その検出角度を制御装置12にて高さに換算し、可動盤2の高さ変位量としてデジタル表示される。
上記偏心ローラ軸7の回動は、図4に示すように、ロータリエンコーダ11を備えたサーボモータ16により行うことができる。本体を軸受部6bに取付けて駆動軸16aを支軸部73の軸内に嵌挿し、偏心ローラ軸7と連結したサーボモータ16は、制御装置17により回動制御される。制御装置17には非接触センサ15により検出された可動盤2の高さに対応する平行度又はディスク基板の厚さ偏肉が数値化されて入力してあり、検出した可動盤2の高さが厚さ偏肉の許容範囲外であると判断されたとき、制御装置17の指令によりはサーボモータ16が駆動して偏心ローラ軸7を回動する。
偏心ローラ軸7の回動量はロータリエンコーダ11が検出し、その検出値からサーボモータ16の回動量が確認され、それにより可動盤2の高さが調整される。このサーボモータ16による高さ調整では、可動盤2の高さ変動、非接触センサ14aによるパーティング面間の上記開き量Lの変動、測定した厚さ肉厚の変動ごとに成形中にサーボモータ16を駆動して自動的に可動盤2の高さ調整し、ディスク基板の厚さ偏肉を10μm以下の許容は範囲に維持することが可能となる。
また可動盤2の高さ調整は、図5に示すように、ロードセル18により支持装置5が受ける可動盤2の荷重を検出して行うこともできる。この場合、可動盤2は取付台6の上部に前後の下端縁を嵌装して上下動自在に設置した台座19に載置固定し、その台座19と間隙19aを置いて位置する取付台6の上部内に、ロードセル18を台座下面に検出端子を当接して埋設する。
可動盤2の荷重を検出端子を介して受けるロードセル18では、支持装置5による可動盤2の支持高さが低くなるとタイバー3が可動盤2を負担するようになるので、ロードセル18における可動盤2の荷重が軽減する。また反対に支持高さが高くなるとタイバー3による可動盤2の負担が減少し、ロードセル18における可動盤2の荷重が増すようになる。したがって、ロードセル18が検出する荷重の変動が可動盤2の高さ変位として検出されることになる。
また可動盤2の下側両側の支持装置5が備える前後の偏心ローラ軸の回動は、リンク機構を採用して前後一対の偏心ローラ軸を片側ずつ同時に回動することができる。図6に示すように、リンク機構20はリンクバー21の両端に回動自在に軸着したリンクアーム22,22を有し、その一方のリンクアーム22に操作端子23を、反対側のリンクアーム22の近傍のリンクバー面にストッパー24をそれぞれ突設した構造からなり、各リンクアーム22,22の下端を角軸74に嵌合止着して、前後一対の偏心ローラ軸に連結してある。これにより前後何れか一方の偏心ローラ軸を回動すると、他方の偏心ローラ軸も同時に回動して可動盤2の高さ調整が行われる。したがって、偏心ローラ軸を個々に回動する場合よりも調整作業の時間短縮となり、またサーボモーターによる回動ではモータ数の減少ともなる。
図9は、パーティング面間の距離Lを検出してディスク基板の偏肉を自動調整する場合をフローチャートで示すものである。
先ずリンク機構を伸長して型締力をかけない型閉直前の位置に可動盤を停止する。「成形開始時のパーティング面間の天側Xaと地側Xbの距離を検出し、天地差Xc(肉厚量)を算出(Xa、Xb、Xc=Xa−Xb)する」(ST1)−「ディスク基板の成形自動運転開始する」(ST2)−「設定ショット数を確認する」(ST3)−「現在のパーティング面間の天側Xa′と地側Xb′の距離を検出し、天地差(肉厚量)Xc′を算出(Xa′、Xb′、Xc′=Xa′−Xb′)する」(ST4)−天地差Xc′と天地差(肉厚量)の閾値Ycを比較する」(ST5)−「天地差Xc′に相当する天地差の場合の可動盤高さ変位量を求め、ローラ軸回転角度を求める」(ST6)−「サーボモータを駆動してロータリーエンコーダからパルスを検出する」(ST7)−「求めた回転角度に達したか否かの確認する」(ST8)。回転角度に達しないときにはST7に戻し、達した時には肉厚調整終了とする。
この発明に係わるディスク基板の射出圧縮成形方法を実施し得るトグル式型締装置の要部側面図である。 支持装置のローラ部位の縦断正面図である。 偏心ローラ軸の回動による高さ調整下限(A)と高さ調整上限(B)を示す説明図である。 サーボモータを備えた支持装置のローラ部位の縦断正面図である。 高さ検出用のロードセルを備えた支持装置と可動盤下部の一部縦断側面図である。 リンク機構を備えた支持装置のローラ部位の縦断正面図である。 偏心ローラ軸を回動したときのトルク変化に伴うパーティング面間の天地開き量の変化をグラフで示す説明図である。 可動盤高さ変位と偏肉の関連をグラフで示す説明図である。 自動偏肉調整のフローチャートである。 トグル式型締装置の側面図である。
符号の説明
1 型置盤
2 可動盤
3 タイバー
4 機台
5 可動盤の支持装置
6 支持装置の取付台
7 偏心ローラ軸
8 ローラ
9 固定プレート
11 ロータリエンコーダ
12 制御装置
13 固定型
14 可動型
14a,15 非接触センサ
16 サーボモータ
17 制御装置
20 リンク機構
71 偏心ローラ軸の中央軸部
72 偏心ローラ軸の外側の支軸部
73 偏心ローラ軸の内側の支軸部
74 偏心ローラ軸の角軸

Claims (7)

  1. タイバーに挿通して型置盤に対設した可動盤を支持装置により機台上に支持し、その可動盤をトグル機構により移動して型閉し、型置盤と可動盤に取付けた金型のパーティング面間がわずかに開いているときに、金型内に形成されたキャビティに樹脂を充填し、充填中又は充填後に金型を型締して樹脂をディスク基板に圧縮成形するにあたり、
    上記可動盤の高さと、可動盤の高さ変位量に対応するディスク基板の厚さ偏肉又はパーティング面の平行度を検出して数値化し、その厚さ偏肉又は平行度の数値から可動盤の高さを上記支持装置により適正高さに調整することを特徴とするトグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法。
  2. 上記支持装置による可動盤の高さ調整は、タイバーと平行に可動盤の下端面に連結した取付台の前後端のローラを回転自在に支持する偏心ローラ軸の回動により行うことを特徴とする請求項1記載のトグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法。
  3. 上記支持装置による可動盤の高さ調整は、上記偏心ローラ軸の回動量又は回動角度を検出して行うことを特徴とする請求項2記載のトグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法。
  4. 上記支持装置による可動盤の高さ調整は、上記偏心ローラ軸をサーボモータにより回動して行うことを特徴とする請求項2又は3に記載のトグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法。
  5. 上記支持装置による可動盤の高さ調整は、可動盤の高さ及び上記偏心ローラ軸の回動による可動盤の高さ変位量を、非接触センサにより可動盤と機台との間の距離を検出して行うことを特徴とする請求項2記載のトグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法。
  6. 上記支持装置による可動盤の高さ調整は、可動盤の高さ及び上記偏心ローラ軸の回動による可動盤の高さ変位量を、非接触センサにより金型のパーティング面間の距離を検出して行うことを特徴とする請求項2記載のトグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法。
  7. 上記支持装置による可動盤の高さ調整は、可動盤の高さ及び上記偏心ローラ軸の回動による可動盤の高さ変位量を、支持装置が受ける可動盤の荷重を圧力センサにより検出して行うことを特徴とする請求項2記載のトグル式型締装置によるディスク基板の射出圧縮成形方法。
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