JP2010208081A - 成形装置及び成形装置の組み付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重力方向上方にある型板に入れ子を容易に且つ精度良く位置決めできる成形装置を提供する。
【解決手段】シリンダ１内に油圧を与えて可動ピストン１ａを上方へと変位させることで、可動プラテン９と、下側受け板８と、入れ子２０を含む下側型板７と、入れ子１０を含む上側型板６が上方に変位して、上側型板６が上側受け板５の下面に当接する。かかる状態で、電磁石ＥＭＧをオン状態にすると、発生した磁力によって上側型板６が電磁石ＥＭＧに吸着される。その後、シリンダ１を駆動して可動ピストン１ａを下方へと変位させることにより、可動プラテン９と共に、下側受け板８及び下側型板７も下方に変位するが、上側型板６は上側受け板５側に留まる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば光学素子等の高精度な成形に適した成形装置及び成形装置の組み付け方法に関する。

例えば光学素子は、樹脂の射出成形により形成されることが多く、それにより高精度な形状を有する光学素子を大量生産できるというメリットがある。このような光学素子を成形するのに適した成形装置として、いわゆる竪型成形装置が知られている。竪型成形装置は、転写面を有する固定側入れ子を装着した固定側型板に対し、同様に転写面を有する可動側入れ子を装着した可動側型板を、重力方向に配置して突き合わせ、転写面で形成されるキャビティ内に樹脂を充填することで、成形を行うものである。

ところで、竪型成形装置において、重力方向下方側にある入れ子は、例えば特許文献１に示すように、重力方向上方側の面からではない下方もしくは水平方向への開口内には容易に装着できる。ところが、重力方向上方側にある入れ子は、装着に際して以下に述べるような問題点がある。

特開平０９−１５９９号公報

一般的な竪型成形装置において、重力方向上方にある型板に装着される入れ子が重力に応じて下方に付勢されるため、入れ子装着時には、作業者が型板の下面を覗き込みつつ、落下による損傷を回避すべく一方の手で注意深く入れ子を支えながら、他方の手で工具を用いて入れ子を固定するボルトを締め付ける必要があり、作業効率のみならず作業環境の面からも改善が望まれている。又、入れ子の下面に光学素子等の転写面が形成されている場合、作業者が不用意に触れることで転写面が汚染される恐れがあり、それにより洗浄などの付加的作業が必要になる。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、重力方向上方にある型板に入れ子を容易に且つ精度良く位置決めできる成形装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の成形装置は、
固定部に取り付けられ、第１の開口を有する第１の型板と、
前記第１の開口に装着される第１の入れ子と、
可動部に取り付けられ、前記第１の型板に対して重力方向に配置されており、前記第１の開口に整列してなる第２の開口を有する第２の型板と、
前記第２の開口に装着される第２の入れ子と、
前記第１の型板と前記第２の型板のうち重力方向上方にある型板に対して、重力に抗する吸引力を付与する吸引手段とを有することを特徴とする。

本発明の成形装置として、前記固定部に対して前記可動部が重力方向下方にある例について具体的に説明する。まず、前記固定部に対して離れるように下降した前記可動部に前記第２の型板が固定されているが、前記固定部には前記第１の型板が未だ固定されていないものとする。ここで、それぞれ入れ子を開口に装着し固定した状態で、前記第２の型板の上に前記第１の型板を精度良く位置決めしつつ載置する。次いで、前記固定部に対して前記可動部を接近させるよう上昇させた後に前記吸引手段に吸引力を発生させると、前記第１の型板が重力に抗して前記固定部に保持されるようになる。かかる状態で、前記第１の型板を前記固定部に固定するようにすれば、作業者が型板や入れ子の落下に気を取られることなく固定作業に専念出来、作業の効率化及び作業環境の改善を図ることができる。更に、このようにして前記第１の型板を前記固定部に固定すれば、再度前記固定部に対して前記可動部を接近させるよう上昇させたとき、対向する入れ子同士が精度良く位置決めされた状態を再現できるから、高精度な成形を実現できる。なお、明らかであるが、前記固定部に対して前記可動部が重力方向上方にあった場合には、前記吸引手段に吸引力を発生させた状態で、前記第２の型板を前記可動部に固定することとなる。

請求項２に記載の成形装置は、請求項１に記載の発明において、前記吸引手段は、電磁石を含むことを特徴とするので、前記吸引力の発生と中断を容易に行える。

請求項３に記載の成形装置は、請求項１に記載の発明において、前記吸引手段は、気体吸引装置を含むことを特徴とするので、前記吸引力の発生と中断を容易に行える。

請求項４に記載の成形装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記吸引手段は、前記吸引力の付与を中断可能となっていることを特徴とするので、前記吸引手段に吸引力を付与した状態で、前記第１の型板を前記固定部に固定する或いは前記第２の型板を前記可動部に固定した後に、前記吸引力の付与を中断することにより省エネ等を図ることができる。

請求項５に記載の成形装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第１の型板と前記第２の型板のうち重力方向上方にある型板の開口は、少なくとも一方の前記入れ子が通過可能に貫通していることを特徴とするので、一方の型板の上に他方の型板を精度良く位置決めした後で、前記貫通した開口に重力方向上方から前記入れ子を装着でき、一層の作業の効率化及び作業環境の改善を図ることができる。

請求項６に記載の成形装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記第１の型板に対する第１の入れ子の相対位置と、前記第２の型板に対する第２の入れ子の相対位置のうち少なくとも一方を調整する調整手段を有するので、これにより前記入れ子同士の位置を微調整できる。

請求項７に記載の成形装置の組み付け方法は、一端に転写面を形成した入れ子を収容する開口を備えた複数の型板を有する成形装置の組み付け方法であって、
重力方向下方にある一方の型板の上に、他方の型板を載置するステップと、
前記他方の型板の貫通した開口内に重力方向上方から、前記転写面を下方に向けて前記入れ子を挿入して、前記他方の型板の下面から前記転写面を露出させるステップと、
前記一方の型板と前記他方の型板を、前記開口内の前記入れ子と共に上昇させるステップと、
前記他方の型板及び前記開口内に挿入された前記入れ子を、重力に抗して吸引すると共に、前記一方の型板を下降させるステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、重力方向下方にある一方の型板の上に、他方の型板を載置し、前記他方の型板の貫通した開口内に重力方向上方から、前記転写面を下方に向けて前記入れ子を挿入することで、作業の効率化及び作業環境の改善を図ることができる。又、開口をガイドとして利用することで、対向する入れ子の転写面同士を精度良く位置決めできる。その後、前記一方の型板と前記他方の型板を、前記開口内の前記入れ子と共に上昇させ、前記他方の型板及び前記開口内に挿入された前記入れ子を、重力に抗して吸引すると共に、前記一方の型板を下降させることで、前記他方の型板及び前記開口内に挿入された前記入れ子を、成形装置の可動部もしくは固定部に固定でき、それにより、再度両型板を接近させたとき、対向する入れ子同士が精度良く位置決めされた状態を再現できるから、入れ子の損傷を招く落下を抑制しながらも高精度な成形を実現できると共に、作業の効率化及び作業環境の改善を図ることができる。

請求項８に記載の成形装置の組み付け方法は、請求項７に記載の発明において、前記一方の型板の上に前記他方の型板を載置する前に、前記一方の型板の開口内に別の入れ子を、その転写面を上方に向けて挿入することを特徴とするので、作業の効率化及び作業環境の改善を図ることができる。

請求項９に記載の成形装置の組み付け方法は、請求項７に記載の発明において、前記一方の型板の上に前記他方の型板を載置した後に、前記他方の型板の開口を介して、前記一方の型板の開口内に別の入れ子を、その転写面を上方に向けて挿入することを特徴とするので、作業の効率化及び作業環境の改善を図ることができる。

本発明によれば、重力方向上方にある型板に入れ子を容易に且つ精度良く位置決めできる成形装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる竪型成形装置の概略図であり、組み付け工程毎に示しているが、上下方向が重力方向であるものとする。まず、図１（ｅ）を参照して、成形装置の全体構成について説明する。

図１（ｅ）において、不図示の定盤上に可動ピストン１ａを有するシリンダ１が据え付けられている。シリンダ１の上部に形成されたフランジ部１ｂの上面には、可動ピストン１ａの周囲において、上下に延在する４本の丸軸状のタイバー２の下端が架設されている。タイバー２の上端は、矩形板状の固定プラテン３の下面に取り付けられて、これを支持するようになっている。固定プラテン３の上部には、樹脂を射出する射出ユニット４が設けられている。

固定プラテン３の下面には、上側受け板５の上面が固定されている。上側受け板５の下面に露出するようにして、電磁石ＥＭＧが配置されている。吸引手段である電磁石ＥＭＧは、不図示のスイッチのオン操作により磁力を発生し（オン状態）、オフ操作により磁力の発生を中断する（オフ状態）ようになっている。

更に上側受け板５の下面には、上側型板（第１の型板）６の上面が固定されている。上側型板６の開口には、下端に転写面を有する入れ子（第１の入れ子）１０が取り付けられている。

上側型板６の下面に対向するようにして、上端に転写面を有する入れ子（第２の入れ子）２０を取り付けた下側型板（第２の型板）７が配置されている。下側型板７の下面は、下側受け板８の上面に固定されており、更に下側受け板８の下面は、矩形板状の可動プラテン９の上面に固定されている。可動プラテン９の中央下面は、可動ピストン１ａの上端に固定されて一体的に移動するようになっており、またタイバー２が可動プラテン９の貫通孔９ａを貫いている。なお、上側受け板５が固定部を構成し、下側受け板８が可動部を構成する。

成形時には、シリンダ１内に油圧を与えると、可動ピストン１ａが図１（ｅ）における上方へと変位し、それによりタイバー２にガイドされつつ可動プラテン９も上方へと変位するので、下側受け板８及び下側型板７も上方に変位し、下方の入れ子２０が上方の入れ子１０と密着し、それらの転写面同士が合致してキャビティを形成する。

かかる状態で、射出ユニット４から、溶融した樹脂を上側受け板５及び上側型板６内の供給路（不図示）を介してキャビティに注入し、固化させる。その後、シリンダ１内の油圧を減圧させると、可動ピストン１ａが図１における下方へと変位し、それによる可動プラテン９の下方変位に伴い、下側受け板８及び下側型板７も下方に変位するので、これにより離型（型開き）が行われ、例えば光学素子としての成形品を取り出すことができる。

図２は、下側受け板８と、入れ子２０を装着した下側型板７と、上側型板６と、入れ子１０を示す分解斜視図である。図２において、矩形板状の下側型板７は、上下に貫通した１つもしくは複数の円筒状の開口７ａを有している。各開口７ａには、上端に光学素子の転写面２０ａを形成した例えば円筒状の入れ子２０が上面側から装着され、その下端を下側受け板８の上面に当接させている。転写面２０ａは任意の寸法でよい。又、下側型板７の上面には、対角線上の位置に、一対のピン７ｂが埋設されている。

一方、下側型板７と類似の構成を有する矩形板状の上側型板６は、開口７ａに対応して、上下に貫通した、開口７ａの数と同じ数の円筒状の開口６ａを有している。各開口６ａには、下端に光学素子の転写面１０ａを形成した例えば円筒状の入れ子１０が、上面側から装着可能となっている。転写面１０ａは任意の寸法でよい。入れ子１０と入れ子２０を同形状とすれば互換使用が可能になる。又、上側型板６の下面には、対角線上の位置に、一対のピン７ｂに対応して凹部６ｂが形成されている。なお、上側型板６は鉄系の素材からなり、電磁石ＥＭＧに吸着可能となっている。

次に、成形装置の組み付け態様について、図１，２を参照して説明する。電磁石ＥＭＧはオフ状態にあるものとする。まず、図１（ａ）に示すように、シリンダ１を駆動して可動ピストン１ａを下方へと変位させることにより、可動プラテン９を下方変位させて、その上に下側受け板８及び下側型板７を組み付ける。その後、下側型板７の上面から、各開口７ａに、転写面２０ａを上方に向けた状態で入れ子２０を挿入し、側面等から挿通した不図示のボルト等により固定する。

次いで、入れ子１０を装着していない上側型板６を、下側型板７の上方から接近させ、ピン７ｂを凹部６ｂに嵌入させることで相対的に位置決めを行いつつ、上側型板６を下側型板７上に載置する（図１（ｂ））。かかる状態では、上側型板６の開口６ａと、下側型板７の開口７ａとは、それぞれ軸線を合致させた状態で整列して連通している。

更に図１（ｃ）に示すように、上側型板６の各開口６ａに、その上面側から、転写面１０ａを下方に向けた状態で入れ子１０を挿入し、側面等から挿通した不図示のボルト等により固定する。かかる状態では、開口６ａをガイドとして用いることで、入れ子２０の転写面２０ａの軸線と、入れ子１０の転写面１０ａの軸線とを精度良く合致させることができる。又、入れ子２０と入れ子２０の端面とは自重によって隙間なく当接しており、この状態を維持することで、高精度な成形を行うことができる。本実施の形態によれば、入れ子１０を型板６の上面側から開口６ａに挿入できるので、作業性に優れ且つ作業効率が高く、入れ子１０の落下などの恐れも少なく、また不用意な取り扱いによる転写面６ａの汚染なども抑制され、高品質な成形品を提供できる。

かかる状態から、図１（ｄ）に示すように、シリンダ１内に油圧を与えて可動ピストン１ａを上方へと変位させることで、可動プラテン９と、下側受け板８と、入れ子２０を含む下側型板７と、入れ子１０を含む上側型板６が上方に変位して、上側型板６が上側受け板５の下面に当接する。このとき、電磁石ＥＭＧをオン状態にすると、発生した磁力によって上側型板６が重力に抗して電磁石ＥＭＧに吸引されて着座する。その後、図１（ｅ）に示すように、シリンダ１を駆動して可動ピストン１ａを下方へと変位させることにより、可動プラテン９と共に、下側受け板８及び下側型板７も下方に変位するが、上側型板６は上側受け板５に保持されたままとなる。よって、不図示のボルト等を用いて上側受け板５に上側型板６を固定する際に、作業者が落下しないように上側型板６と入れ子１０とを保持する必要がない。固定後は、電磁石ＥＭＧをオフ状態とすることが、省エネの観点からも望ましい。又、電磁石ＥＭＧの磁力のみで保持（固定）することも可能である。

かかる状態で、成形の準備が完了する。再び可動ピストン１ａを上方へと変位させたとき、下側型板７に装着された入れ子２０の転写面２０ａと、上側型板６に装着された入れ子１０の転写面１０ａとが、互いに離れる前の位置関係を再現できるので、高精度な成形を実現できる。

図３は、第２の実施の形態にかかる成形装置の組み付け態様を説明する図である。本実施の形態においては、図３（ａ）に示すように下側型板７の上に上側型板６を載置した後で、各開口７ａに入れ子２０を挿入するものとする。具体的には、図３（ｂ）に示すように、入れ子２０に磁石ＭＧを内在させ、且つ入れ子１０を鉄系の素材から形成する。これにより、転写面同士を対向させた状態で入れ子２０と入れ子１０の端面同士を合わせると、磁石ＭＧの磁力により両者は直列に接合することとなる。

かかる一体状態で、入れ子２０を先にして、上側型板６の上面側から開口６ａに挿入すると、入れ子１０は開口６ａを通過して、それに整列した開口７ａに進入する。一方、入れ子２０が開口７ａ内で底付きすることにより、入れ子１０は開口６ａに留まる。但し、入れ子２０と入れ子１０は別々に挿入しても良い。その後、側面から挿通した不図示のボルト等により、入れ子２０を下側型板７に固定し、入れ子１０を上側型板６に固定する。

かかる状態から、図１（ｄ）に示すように、シリンダ１内に油圧を与えて可動ピストン１ａを上方へと変位させることで、可動プラテン９と、下側受け板８と、入れ子２０を含む下側型板７と、入れ子１０を含む上側型板６が上方に変位して、上側型板６が上側受け板５の下面に当接する。このとき、電磁石ＥＭＧをオン状態にすると、発生した磁力によって上側型板６が重力に抗して電磁石ＥＭＧに吸引されて着座する。

ここで、磁石ＭＧの磁力は、入れ子２０と下側型板７との間の固定力、及び入れ子１０と上側型板６との間の固定力よりも弱くなっているので、その後、図１（ｅ）に示すように、シリンダ１を駆動して可動ピストン１ａを下方へと変位させたとき、入れ子２０と入れ子１０とは分離し、入れ子２０は下側型板７と共に下降するが、入れ子１０は上側型板６に固定されたままとなる。

図４は、変形例にかかる型板６と入れ子１０とを示す斜視図である。ここで重力方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交し且つ型板６の一側面に直交する方向をＸ方向とし、それに直交する方向をＹ方向とする。以下、１つの入れ子１０に付いて説明するが、他の入れ子１０も同様であるため、説明は省略する。又、入れ子２０と型板７を同様な構成としても良い。

図４において、型板６の上面６ｚには、円筒状の開口６ａの上部に、それよりも大径の座繰り孔６ｃが形成されている。又、型板６のＸ方向に直交する側面６ｘには、開口６ａに連通したボルト孔６ｄが形成され、型板６のＹ方向に直交する側面６ｙには、開口６ａに連通したボルト孔６ｅが形成されている。一方、入れ子１０は、下端に転写面１０ａを形成した円筒状の本体１０ｂと、本体１０ｂの上端に同軸に接合された円形フランジ部１０ｃとを有する。

型板６に入れ子１０を組み付ける際には、その自重を利用して、所望の厚さのドーナツ板状のスペーサ１０ｄを入れ子１０の本体１０ｂに挿通した状態で、本体１０ｂを開口６ａ内に挿入すると、円形フランジ部１０ｃがスペーサ１０ｄを介して座繰り孔６ｃの底面に当接し、それ以上のＺ方向の移動が制限される。かかる状態で、側面６ｘのボルト孔６ｄにボルトＢＸを螺合させると、その先端が入れ子１０の本体１０ｂに当接する。一方、側面６ｙのボルト孔６ｅにボルトＢＹを螺合させると、その先端がボルトＢＸとは軸線回りに９０度の位相で入れ子１０の本体１０ｂに当接する。スペーサ１０ｄ、ボルトＢＸ、ＢＹが調整手段を構成する。

入れ子１０の転写面１０ａのＺ方向における位置を微調整する場合、適切な厚さのスペーサ１０ｄを選択して、入れ子１０と座繰り孔６ｃとの間に介在させればよい。又、入れ子１０の転写面１０ａのＸ方向或いはＹ方向における位置を微調整する場合、ボルトＢＸ又はボルトＢＹのねじ込み量を変更するとよい。これにより開口６ａと本体１０ｂとの隙間が微小に変化して、転写面１０ａの位置調整が可能になる。

なお、以上の実施の形態で説明した入れ子は円筒状であったが、これに限定されず、例えば図５に示す入れ子１０のように四角柱状であっても良く、或いは多角柱状であっても良い。かかる場合、入れ子１０を装着する開口も対応した四角柱状或いは多角柱状とするのが好ましい。

図６は、第３の実施の形態にかかる成形装置の断面図である。本実施の形態においては、吸引段として、負圧ポンプ（気体吸引装置）ＰとバルブＶを用いている点が異なる。より具体的には、上側受け板５の下面が浅皿状に加工されて凹部５ａを形成しており、凹部５ａ内に多孔質部材５ｂが装着されている。凹部５ａは配管ＣＴ及びバルブＶを介して、負圧ポンプＰに接続されている。

バルブＶを閉位置にすると、凹部５ａ内が負圧ポンプＰにより吸引されないため、吸引力を発揮することがなく、上側受け板５に対して上側型板６は離れた状態になる。一方、バルブＶを開位置にすると、配管ＣＴを介して凹部５ａ内が負圧ポンプＰにより吸引されるようになり、凹部５ａが吸引力を発揮するため、重力に抗して上側型板６及び入れ子１０は多孔質部材５ｂに吸着された状態に維持される。それ以外の点については上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。

本発明は、特に光学素子の成形に好適であるが、それに限らず射出成形可能な全ての成形にも勿論適用可能である。

本実施の形態にかかる竪型成形装置の概略図である。 下側受け板８と、入れ子２０を装着した下側型板７と、上側型板６と、入れ子１０を示す分解斜視図である。 第２の実施の形態にかかる成形装置の組み付け態様を説明する図である。 変形例にかかる型板６と入れ子１０とを示す斜視図である。 変形例にかかる入れ子１０の上面図（ａ）、及び切断線VB-VBで切断してなる断面図（ｂ）である。 第３の実施の形態にかかる成形装置の断面図である。

１ シリンダ
１ａ 可動ピストン
１ｂ フランジ部
２ タイバー
３ 固定プラテン
４ 射出ユニット
５ 上側受け板
６ 上側型板
６ａ 開口
６ｂ 凹部
６ｃ 座繰り孔
６ｄ ボルト孔
６ｅ ボルト孔
６ｘ 側面
６ｙ 側面
６ｚ 上面
７ 下側型板
７ａ 開口
７ｂ ピン
８ 下側受け板
９ 可動プラテン
９ａ 貫通孔
１０ 入れ子
１０ａ 転写面
１０ｂ 本体
１０ｃ 円形フランジ部
１０ｄ スペーサ
２０ 入れ子
２０ａ 転写面
ＢＸ ボルト
ＢＹ ボルト
ＥＭＧ 電磁石
ＭＧ 磁石

Claims (9)

1. 固定部に取り付けられ、第１の開口を有する第１の型板と、
   前記第１の開口に装着される第１の入れ子と、
   可動部に取り付けられ、前記第１の型板に対して重力方向に配置されており、前記第１の開口に整列してなる第２の開口を有する第２の型板と、
   前記第２の開口に装着される第２の入れ子と、
   前記第１の型板と前記第２の型板のうち重力方向上方にある型板に対して、重力に抗する吸引力を付与する吸引手段とを有することを特徴とする成形装置。
2. 前記吸引手段は、電磁石を含むことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記吸引手段は、気体吸引装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
4. 前記吸引手段は、前記吸引力の付与を中断可能となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成形装置。
5. 前記第１の型板と前記第２の型板のうち重力方向上方にある型板の開口は、少なくとも一方の前記入れ子が通過可能に貫通していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の成形装置。
6. 前記第１の型板に対する第１の入れ子の相対位置と、前記第２の型板に対する第２の入れ子の相対位置のうち少なくとも一方を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の成形装置。
7. 一端に転写面を形成した入れ子を収容する開口を備えた複数の型板を有する成形装置の組み付け方法であって、
   重力方向下方にある一方の型板の上に、他方の型板を載置するステップと、
   前記他方の型板の貫通した開口内に重力方向上方から、前記転写面を下方に向けて前記入れ子を挿入して、前記他方の型板の下面から前記転写面を露出させるステップと、
   前記一方の型板と前記他方の型板を、前記開口内の前記入れ子と共に上昇させるステップと、
   前記他方の型板及び前記開口内に挿入された前記入れ子を、重力に抗して吸引すると共に、前記一方の型板を下降させるステップとを有することを特徴とする成形装置の組み付け方法。
8. 前記一方の型板の上に前記他方の型板を載置する前に、前記一方の型板の開口内に別の入れ子を、その転写面を上方に向けて挿入することを特徴とする請求項７に記載の成形装置の組み付け方法。
9. 前記一方の型板の上に前記他方の型板を載置した後に、前記他方の型板の開口を介して、前記一方の型板の開口内に別の入れ子を、その転写面を上方に向けて挿入することを特徴とする請求項７に記載の成形装置の組み付け方法。

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