JP2008195011A - 成膜成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業性を低下させることなく成膜を行うことができる成膜成形装置を提供する。
【解決手段】一対の成形体用金型５１，５２に、一対の成形体を射出成形するための射出成形用型締め位置ａと、成形体に成膜するための成膜用型締め位置ｂとが設定され、一対の成形体が一体成形可能に構成されている成膜成形装置において、射出成形用型締め位置ａにおける型締め力よりも成膜用型締め位置ｂにおける型締め力の方が小さく設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、成膜成形装置に関するものである。

従来から、型成形された成形体の表面に真空蒸着などの成膜手段を用いて成膜する場合、成形された成形体を金型から一度取り外して成膜室にセットした後、真空ポンプで吸引して成膜室を真空に近い状態にし、この雰囲気下で成膜している。このような成膜方法では、成形体の搬入搬出の手間がかかるだけでなく、成膜面にゴミが付着したり、手が接触することで良好な成膜がなされず、不良品になってしまうという問題がある。
そこで、型成形した成形体を、金型内に保持した状態で成膜する型内成形成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この型内成形成膜装置により、成形体を都度金型から取り出して成膜することなく、一連の型移動の過程で成膜まですることができ、これによって成膜成形体の製造効率が飛躍的に向上し、不良品の発生を極力低減できるようになった。
特許第３６８８２８９号公報

ところで、上述の特許文献１の型内成形成膜装置では、成膜成形体を製造する過程における成膜工程において、成形体が保持される第一金型（例えば、可動金型）と、成膜手段が設けられている第二金型（例えば、固定金型）とを型締めした状態で型内を、真空ポンプを用いて真空状態にした後、真空雰囲気下で成膜することになる。このように、型内を真空状態にする場合、従来は、第一、第二金型同士を型締めして略完全な接触状態で真空にしていたが、型内の成膜用空間以外のわずかな隙間（型合わせ部）から空気を吸引する必要があるため、型内の圧力が成膜に必要な真空度に到達するまで時間がかかり、作業性が低下するという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、作業性を低下させることなく成膜を行うことができる成膜成形装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、一対の成形体用金型に、一対の成形体を射出成形するための射出成形用型締め位置と、前記成形体に成膜するための成膜用型締め位置とが設定され、前記一対の成形体が一体成形可能に構成されている成膜成形装置において、前記射出成形用型締め位置における型締め力よりも前記成膜用型締め位置における型締め力の方が小さく設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記成膜用型締め位置において、前記一対の成形体用金型同士の型締め面に隙間が形成されていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記隙間にＯリングが介装されていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、成膜用型締め位置において、型締め力が最大になることがないため、型締め時に第一金型と第二金型とが完全な接触状態になることを防ぐことができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、型内を真空状態にする際に、隙間に存在している空気を吸引し易くすることができるため、短時間で型内を真空状態にすることができる効果がある。

請求項３に記載した発明によれば、一対の成形体用金型の間に形成された隙間が確保されると同時に、Ｏリングにより確実に外部空間と遮断することができるため、型内の圧力を真空状態にする場合に、真空度に到達するまでの時間を短縮することができ、作業性を低下させることなく成膜を行うことができる効果がある。

次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。なお、本実施形態においては、成膜成形装置を用いて車両のサイドターンランプを製造する場合の説明を行う。
図１に示すように、サイドターンランプ１は、レンズ部２と、電球３が組み込まれるハウジング４とで構成されている。レンズ部２およびハウジング４は半割り製品である一次製品として固定金型、可動金型でそれぞれ成形し、可動金型をスライド移動させてハウジング４の内面を成膜した後に、可動金型をスライド移動させて両一次製品同士を突き合わせ、その突き合わせ面部に後述する樹脂材５を二次射出して一体成形される。なお、レンズ部２を構成する材料は、ポリカーボネート樹脂であり、ハウジング４を構成する材料は、アクリル樹脂である。また、電球３はＬＥＤでもよい。

次に、サイドターンランプ１を成膜成形するための製造装置５０について説明する。
図２に示すように、製造装置５０は、可動金型５１と固定金型５２とを備えて構成されている。可動金型５１には、レンズ部２およびハウジング４を型形成するための成形用型面５３，５４が形成され、固定金型５２には、レンズ部２およびハウジング４を型形成するための成形用型面５５，５６と共に、成膜装置４０を収容するための成膜用型面５７が形成されている。なお、これら型面は、金型ベースに着脱自在に取り付けられたものである。

ここで、固定金型５２における、レンズ部２およびハウジング４を一次射出により成形する際の型締め面（射出成形用型締め位置）と、ハウジング４の内面に成膜を施す際の型締め面（成膜用型締め位置）との間には段差が形成され、射出成形用型締め位置ａは、成膜用型締め位置ｂよりも高さｈ分だけ高い位置にオフセットしている。

また、固定金型５２の成膜用型面５７の下面で、かつ周縁には、凹陥部５８が形成されており、凹陥部５８にはゴム製のＯリング５９が取り付けられている。Ｏリング５９は、少なくとも一部が凹陥部５８よりも突出するような太さを有している。

成膜装置４０は、公知の真空蒸着装置であり、真空ポンプ４１にバルブ４２を介して接続される真空流路４３、蒸着する金属（例えば、アルミニウムやクロム）を入れるボート（ターゲット）４４、ボート４４を加熱するためのヒータ４５、ヒータ４５用の電源４６などを備えて構成されている。

可動金型５１は、図示しないアクチュエータ（サーボモータやシリンダ）により金型同士の隣接方向の移動と、型表面に沿った移動とができるように構成されている。

次に、サイドターンランプ１を成膜成形するための成膜成形装置１０について説明する。
図３に示すように、成膜成形装置１０は、筐体１１内に製造装置５０が配置されている。製造装置５０は、可動金型５１と固定金型５２とで構成されている。また、可動金型５１と固定金型５２とを型締めするためのトグル機構を有する型締め装置７０が、製造装置５０の可動金型５１に連接されて配置されている。

筐体１１の上面には、筐体１１内を空調・換気するための空調機７７が取り付けられており、筐体１１に形成された開口部７６に空調機７７の下部に設けられた吹出口７８が挿通され、筐体１１内に空調空気を吹き出し可能に構成されている。また、筐体１１の側面などには、適宜点検口１２が設けられている。例えば、製造装置５０の側面に対応した位置に点検口１２が設けられており、容易に開閉可能に構成されている。ここで、点検口１２は気密性を確保することができるタイプのものを採用することが好ましい。

また、筐体１１の側面において、製造装置５０などに対応した位置近傍は透明ガラスなどで構成し、筐体１１内を視認できるようにされていることが好ましい。
また、筐体１１の側部近傍には、射出成形用の樹脂材料が収容された射出材料供給装置８１と、成膜用の真空ポンプ４１および電源４６とが配置されている。

型締め装置７０は、本体部７１とアーム部７２とを備えている。本体部７１に制御部などが収容されており、制御部からの信号によりアーム部７２が可動するように構成されている。アーム部７２は、第一リンク６３、第二リンク６４、第三リンク６５、第一ピン６６、第二ピン６７および第三ピン６８とで構成されている。第一リンク６３は一端が第一ピンと回動可能に接続されており、他端は第二ピン６７と回動可能に接続されている。第二リンク６４は、一端が第二ピン６７と回動可能に接続されており、他端は第三ピン６８と回動可能に接続されている。第三リンク６５は二本の棒状部材で構成され、それぞれの一端は第三ピン６８と接続され、それぞれの他端は可動金型５１と接続されている。そして、アーム部７２が可動することで、可動金型５１が合わせて移動し、可動金型５１と固定金型５２とを型締め可能に構成されている。

ここで、型締め装置７０は、トグル機構を有しており、射出成形用型締め位置ａにてトグル機構が有効に機能するように構成されている。つまり、射出成形用型締め位置ａにて、アーム部７２の第一リンク６３と第二リンク６４とが直線状に伸び切る（ストロークエンド）ように図示しないモータなどにより駆動するように構成されている。
したがって、図２の成膜用型締め位置ｂの位置では、アーム部７２の第一リンク６３および第二リンク６４は、ストロークエンドの手前の位置で型締めされる構成となっている。

成形材料供給装置８１は、筐体１１外に配置され、材料を収容しているタンク８９、材料を金型に形成されたキャビティへ供給する供給配管９０、供給配管９０の途中に設けられ、供給経路を開閉可能に構成されたバルブ９１とを備えている。供給配管９０は、その途中で筐体１１を貫通し、筐体１１内へと導かれ、各金型内へ材料を供給可能に構成されている。タンク８９内に収容されている材料は、図示しない制御部からの指示によりバルブ９１を開状態にした後、供給配管９０を介して、金型のキャビティ内へ供給され、一次射出および二次射出可能に構成されている。なお、複数の材料を用いて射出成形する場合には、成形材料供給装置８１は、材料の種類分の装置が設けられることとなる。

成膜装置４０に備えられている真空ポンプ４１および電源４６は、筐体１１外に配置され、真空ポンプ４１はそれに接続している真空流路４３の途中で筐体１１を貫通し、筐体１１内へと導かれ、成膜を行う空間内へ接続されている。また、電源４６には配線が接続され、その配線が筐体１１を貫通して、ヒータ４５へ接続されている。なお、真空ポンプ４１および電源４６は、筐体内に配置されていてもよい。

次に、サイドターンランプ１を成膜成形する工程について、図４〜図６を用いて説明する。なお、成膜成形装置１０が稼動している間は、空調機７７も連動して稼動しており、筐体１１内がクリーンルーム化されている。

図４（Ａ）に示すように、可動金型５１の成形用型面５３，５４が固定金型５２の成形用型面５５，５６にそれぞれ対向するように配置する。

図４（Ｂ）に示すように、可動金型５１を固定金型５２方向に移動して、型締め装置７０にて金型５１，５２同士をトグル機構が機能するように型締めした後、この状態で、レンズ部２およびハウジング４を構成する材料を一次射出することで成形する。一次射出する際は、射出材料供給装置８１から射出材料を、レンズ部２およびハウジング４を成形するためのキャビティにそれぞれ供給する。

図４（Ｃ）に示すように、一次射出完了後、可動金型５１を型開き方向に移動する。このとき、レンズ部２は固定金型５２側に残るように、また、ハウジング４は可動金型５１側に位置するように型設計されている。

図５（Ｄ）に示すように、可動金型５１を、ハウジング４が成膜装置４０と対向するよう型表面に沿う方向（水平方向）に移動する。

図５（Ｅ）に示すように、可動金型５１を型締め方向に移動してハウジング４が成形されている成形用型面５４と成膜装置４０が内蔵された成膜用型面５７とを型締めし、封止状の成膜空間が形成された後、バルブ４２を開放して成膜空間内の空気を真空ポンプ４１により真空流路４３から抜き、成膜空間を真空状態にする。

ここで、成膜用型締め位置ｂは射出成形用型締め位置ａと高さｈ分オフセットして型締め装置７０に近い位置になるように構成されているため、成膜用型締め位置ｂにおいて、型締め装置７０のトグル機構は最大力を構成することがなく、射出成形用型締め位置ａにおける型締め力よりも小さくなる。

また、成膜用型面５７の端面には、Ｏリング５９が取り付けられており、成形用型面５４と成膜用型面５７とを型締めした際に、成膜用型内部と外部との間を遮断すると共に、型面５４，５７の間に積極的に隙間ｄ（例えば、０．３ｍｍ以上）が形成されるように構成されている。したがって、型面５４，５７間に真空引きすることが困難になるような微小な隙間が形成されなくなるため、成膜空間を真空状態にするまでの時間を短縮することができる。つまり、トグル機構により最大力が作用した場合の型合わせ面間の隙間のように真空引きに時間がかからないのである。

この状態で、ボート４４へ配置された成膜材料は、電源４６により加熱したヒータ４５により溶融され、蒸気化される。そして、蒸気化された金属材料からなる成膜材料により、ハウジング４における成膜用型面５７から露出した面が成膜され、成膜面６１が形成される。ここで、成膜工程では部材組み込み部６２は図示しないマスキング材でマスキングされ、成膜面６１が形成されないように構成されている。

図５（Ｆ）に示すように、成膜完了後、可動金型５１が型開き方向に移動して、ハウジング４を成膜用型面５７から離間させる。

図６（Ｇ）に示すように、電球３、端子７が図示しない部材組み込み装置よりハウジング４の部材組み込み部６２に組み込まれ、その後に、可動金型５１が型表面に沿う方向（水平方向）に移動して、レンズ部２とハウジング４とが対向するように配置する。なお、部材を組み込むタイミングは、レンズ部２とハウジング４とが対向するように配置された後に行ってもよい。

図６（Ｈ）に示すように、可動金型５１を固定金型５２方向に移動して型締めし、この型締め状態で、レンズ部２とハウジング４との間に樹脂材５を二次射出することで一体成形する。ここで、樹脂材５は射出材料供給装置８１より供給される。

図６（Ｉ）に示すように、可動金型５１を型開き方向に移動し、図示しない押し出し部材によりサイドターンランプ１を取り出す。そして、再び図４（Ａ）の状態に可動金型５１を移動し、上述の一連の工程を繰り返すことで、サイドターンランプ１を連続して製造することができる。

本実施形態によれば、サイドターンランプ１を製造するための一対の可動金型５１および固定金型５２に、レンズ部２およびハウジング４を射出成形するための射出成形用型締め位置ａと、ハウジング４に成膜するための成膜用型締め位置ｂとを設定し、レンズ部２とハウジング４とを樹脂材５により一体成形可能に構成されている成膜成形装置１０において、射出成形用型締め位置ａにおける型締め力よりも成膜用型締め位置ｂにおける型締め力の方が小さく設定されるように高さｈ分オフセットしたため、成膜用型締め位置ｂにおいて、型締め力が最大になることがなく、型締め時に可動金型５１と固定金型５２とが完全な接触状態になることを防ぐことができる。

つまり、型締め装置７０を用いて、射出成形用型締め位置ａにおいてアーム部７２の第一リンク６３と第二リンク６４とが直線状（ストロークエンド）になるように構成し、射出成形用型締め位置ａでトグル機構が最大限機能し、型締め力を最大になるようにしたため、確実に射出成形することができる。

一方、成膜用型締め位置ｂにおいてはアーム部７２の第一リンク６３と第二リンク６４とは屈曲状になるように構成されるため（ストロークエンド手前）、成膜用型締め位置ｂでは型締め力が最大になることがなく、適正な型締め力で可動金型５１と固定金型５２とを型締めすることができる。

また、成膜用型締め位置ｂにおいて、可動金型５１と固定金型５２との型締め面に真空引きを考慮した積極的な隙間ｄを形成するようにしたため、成形用型面５４と成膜用型面５７とを型締めした際に形成される型内（成膜空間）を、真空ポンプ４１を用いて真空状態にする場合に、成形用型面５４と成膜用型面５７との間に形成された隙間ｄに存在している空気を吸引し易くすることができ、短時間で型内を真空状態にすることができる。

さらに、上述の隙間ｄにＯリング５９を介装したため、成形用型面５４と成膜用型面５７との間に形成された隙間ｄが確実に確保されると同時に、Ｏリング５９により確実に外部空間と遮断することができる。そのため、型内の圧力を真空状態にする場合に、真空度に到達するまでの時間を短縮することができ、作業性を低下させることなく成膜を行うことができる。また、ゴム製のＯリング５９を用いることで、Ｏリング５９が劣化しても容易に交換することができるため、常時隙間ｄを確実に確保することができる。

尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、型締め装置を構成する各部材の形状などの具体的な構成については上記実施形態に限ることなく適宜変更が可能である。

また、本実施形態において、Ｏリングを成膜用型面側に取り付けた場合の説明をしたが、成形用型面側に取り付けてもよい。この場合、一次射出により成形する際に成形用型面は型締め装置により型締めされるため、Ｏリングがつぶれないように対向する成形用型面にＯリングの形状に合わせた凹部を形成すればよい。

本発明の実施形態におけるサイドターンランプの側面図である。 本発明の実施形態における製造装置の概略構成図である。 本発明の実施形態における成膜成形装置の概略構成図である。 本発明の実施形態におけるサイドターンランプの製造工程を示す説明図である。 図４の続きを示す説明図である。 図５の続きを示す説明図である。

符号の説明

２…レンズ部（成形体） ４…ハウジング（成形体） １０…成膜成形装置 ５１…可動金型（成形体用金型） ５２…固定金型（成形体用金型） ５９…Ｏリング ａ…射出成形用型締め位置 ｂ…成膜用型締め位置 ｄ…隙間

Claims (3)

1. 一対の成形体用金型に、一対の成形体を射出成形するための射出成形用型締め位置と、前記成形体に成膜するための成膜用型締め位置とが設定され、前記一対の成形体が一体成形可能に構成されている成膜成形装置において、
   前記射出成形用型締め位置における型締め力よりも前記成膜用型締め位置における型締め力の方が小さく設定されていることを特徴とする成膜成形装置。
2. 前記成膜用型締め位置において、前記一対の成形体用金型同士の型締め面に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜成形装置。
3. 前記隙間にＯリングが介装されていることを特徴とする請求項２に記載の成膜成形装置。

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