JP2011011384A

JP2011011384A - 成形装置

Info

Publication number: JP2011011384A
Application number: JP2009155686A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Izawa; 龍也伊沢
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-20

Abstract

【課題】長寿命を有しながらも、一対の金型部品における転写面同士の再現性を確保できる成形装置を提供する。
【解決手段】付勢手段としてのバネ部材ＳＰ１、ＳＰ２の付勢力を、時間的に先行する先行段階で小さくすることで、摺動する当接面４ｂ、３ｂの摩耗を抑え、それより時間的に後行する後行段階で大きくすることにより、転写面３ｐ、４ｐの光軸を精度良く一致させることができ、これにより高精度な成形品としての光学素子を得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、成形装置に関し、特に高精度な成形品を成形できる成形装置に関するものである。

例えば光学素子等の成形品は、金型を用いた樹脂やガラスの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成形品を量産できるというメリットがある。このような成形品を成形するのに適した成形装置としては、転写面を有する固定側入れ子を装着した固定側金型ユニットに対し、同様に転写面を有する可動側入れ子を装着した可動側金型ユニットを、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、成形を行うものが知られている。特許文献１には、一対の金型ブロックの一方を固定し、他方をフローティング状態とし、成形毎に、一方の金型ブロックの凸係合部を、他方の金型ブロックの凹係合部を係合させて、金型ブロック同士の位置決めを行う構成が開示されている。

特開平０９−２０７１３９号公報

ここで、成形装置の一つの課題は、成形毎に、固定側入れ子と可動側入れ子とを、いかにして精密に位置決めするかと言うことである。従来技術では、例え初期セット時に入れ子同士を精度良く位置決めしたとしても、繰り返し成形を行うにつれ、当接し合う係合部同士の変形や摩耗が生じ、成形時の入れ子の相対位置にずれが生じる恐れがある。これに対し、入れ子の高度な再現性を確保する工夫としては、
１）嵌合部や位置決め部品の高精度化
２）テーパ等の位置決め部品形状工夫
３）位置決め箇所数を増やす方法
４）位置決めされる際の特定外乱からの狂いを逃れる構造
等が提案されている。

しかし、ミクロン単位で入れ子を精密に位置決めしたい場合においては、以下のような問題が生じる。
１）嵌合部品の高精度化は、締結装置の精度が一般的な場合、接触面の偏磨耗による狂いや寿命、カジリの諸問題が発生する。又、部品その物や締結装置の高精度化が必要で、これによりコストアップを招くこととなる。
２）テーパ等の形状工夫は、位置決め部品の接触圧による変形や位置決め部品に掛かる潰し圧と楔効果などにより、嵌め合い方向に締め圧が必要な状況の精密嵌合においては特に、位置決め部付近のベース構造物に変形が発生し、位置決め部から遠方で顕著な精度の狂いが発生する。
３）位置決め箇所数を増やす方法では、箇所毎のピッチ精度が必要で、分割面の温度差、締め装置の精度により、嵌合位置決め部品の接触部が偏り、早期磨耗による部品交換時期の早期化を招く恐れがある。又、３点以上の位置決めの場合においては、磨耗による接触部変化により、入れ子のズレ方向を予測できないバラツキを発生させる恐れがある。

いずれの工夫も、磨耗箇所や接触圧を予測しにくく、耐久時間を推測できないという問題に繋がり、外乱限定化による変位方向特定化構造や対応部強化等の工夫が必要であった。更に、当接部の接触圧が予測できない為、特許文献１に示すように調芯等の補正構造を設ける場合に、より精度をあげた対応工夫が必須となり、それらにより、転写面のミクロン単位の調芯補正をする場合は、入れ子の再現性への不信やズレ方向予測不能等も絡み、規格等の限度内であっても、中心値へより厳密な調芯行為が必要となってしまっている。又、成形装置の維持にあたっては、多大な試行錯誤工数が発生するという問題も抱えていた。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、長寿命を有しながらも、一対の金型部品における転写面同士の再現性を確保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、
第１の転写面を備えた第１の金型部品と、
前記第１の金型部品を変位可能に保持する第１の金型ユニットと、
前記第１の転写面に対向配置されることにより成形材料が充填されるキャビティを形成する第２の転写面を備えた第２の金型部品と、
前記第２の金型部品を保持する第２の金型ユニットと、を有し、成形毎に前記第１の金型ユニットと前記第２の金型ユニットとを相対的に接近／離間させるようになっている成形装置において、
前記第１の金型部品は、前記第１の金型ユニットと前記第２の金型ユニットの相対移動方向（スラスト方向）に延在する当接面を備えた凸部を有し、前記第２の金型部品は、前記凸部の当接面に当接する当接面を備えた凹部を有し、
前記第１の金型ユニット又は前記第２の金型ユニットには、前記凸部の当接面と前記凹部の当接面とが互いに押圧し合うように付勢する付勢手段が設けられ、
前記第１の金型ユニットと前記第２の金型ユニットとが相対的に接近することによって、前記凸部と前記凹部の当接面同士が当接した後において、前記付勢手段の付勢力を、時間的に先行する先行段階よりも、それより時間的に後行する後行段階で、段階的に大きくしたことを特徴とする。

以下、本発明の一例である光学素子用の設計装置を示す図面を参照して、本発明の原理を説明するが、本発明はこれに限られない。図１において一部を示す固定側金型ユニット（第２の金型ユニットの例）１に対して、上下方向に変位可能に可動側金型ユニット（第１の金型ユニットの例）２が対向配置されている。固定側金型ユニット１の上面にはくぼみ１ａが形成され、その内部には矩形断面の固定側カセット（第２の金型部品の例）３がボルトＢ１により固定されている。一方、可動側金型ユニット（第１の金型部品の例）２の下面にはくぼみ１ａに対向してくぼみ２ａと、それに隣接する小くぼみ２ｂが形成され、くぼみ２ａの内部には矩形断面の可動側カセット４が、ボルトＢ２により図で上下左右方向に移動可能に固定されている。

固定側カセット３の上面には、凹部３ａが形成され、可動側カセット４の下面には、凹部３ａに対向して凸部４ａが形成されている。凹部３ａの図で左側の面が当接面３ｂであり、凸部４ａの図で左側の面が当接面４ｂである。当接面３ｂ、４ｂは、固定側金型ユニット１と可動側金型ユニット２の相対移動方向に延在するように形成されている。凸部４ａの先端には、当接面４ｂに接続するようにして面取り部４ｂが形成されている。尚、図１とは断面が異なる位置において、固定側カセット３の上面には、転写面（第２の転写面の例）３ｐが形成され、可動側カセット４の上面には、転写面３ｐに対向して転写面（第１の転写面の例）４ｐが形成されている。当接面３ｂ、４ｂを所定の押圧力で押圧した際に、転写面３ｐ、４ｐの光軸が精度良く一致するように、固定側カセット３と可動側カセット４とが形成されている。

可動側金型ユニット２の小くぼみ２ｂ内には、第１楔部材５と、第２楔部材６が配置されている。第１楔部材５は、可動側カセット４に当接する平面５ａと、その反対側に設けられ図で右斜め上方を向いた斜面５ｂとを有しており、ボルトＢ３により、上下左右に移動可能に取り付けられている。第２楔部材６は、第１楔部材５の斜面５ｂに当接する斜面６ａと、その反対側に設けられた平面６ｂとを有している。斜面５ｂ、６ａは共擦り加工により、組み合わせ時の平面５ａ、６ｂの平行度を確保するよう精度良く形成できる。

第２楔部材６の平面６ｂと、それに対向する小くぼみ２ｂの内壁との間には、第１バネ部材ＳＰ１と第２バネ部材ＳＰ２が設けられている。第１バネ部材ＳＰ１の弾性力は、第２バネ部材ＳＰ２の弾性力より弱く、固定側金型ユニット１に対して可動側金型ユニット２が離間しているとき（図１に示す状態）は、第１バネ部材ＳＰ１は第２楔部材６に当接しているが、第２バネ部材ＳＰ２は第２楔部材６に当接していない。尚、第２楔部材６は、上下に貫通した貫通ねじ孔６ｃを有し、貫通ねじ孔６ｃ内には、調整ねじ７が螺合され、その先端を小くぼみ２ｂの底面（上面）に当接させている。

図１に示す状態では、可動側カセット４の下面は、可動側金型ユニット２の下面より若干突出している。可動側金型ユニット２の下面からの凸部４ａの突出量をＲ１とし、可動側金型ユニット２の下面からの第１楔部材５の突出量をＲ２とする。調整ねじ７の突出量を調整することで、第１楔部材５の突出量Ｒ２を調整できる。

次に本発明の一例による成形動作について、図２、３を参照して説明するが、成形装置を示す図３では一部簡略図示している。まず、成形前の図３（ａ）において、可動側カセット４は、第２楔部材６及び第１楔部材５を介して、第１バネ部材ＳＰ１の付勢力により図で左側に付勢され、くぼみ２ａの内壁に当接した状態となっている。かかる状態では、可動側カセット４の凸部４ａの当接面４ｂは、固定側カセット３の凹部３ａの当接面３ｂに対して、例えば２０μｍ程度図で左側にシフトしているが、面取り部４ｃの下端は、当接面３ｂに対して図で右側に位置する。

ここで、固定側金型ユニット１に対して可動側金型ユニット２を下降接近させて、その間隔がＲ１になったとき、先行段階である図３（ｂ）に示すように、凸部４ａの面取り部４ｃが凹部３ｂの縁に接触し、凹部３ｂの縁から受ける反力で、面取り部４ｃを介して可動側カセット４全体が図で右側に付勢され、更に面取り部４ｃに案内されつつ、凸部４ａの当接面４ｂが凹部３ａの当接面３ｂに当接するようになる。移動した可動側カセット４により、第１楔部材５及び第２楔部材６を介して第１バネ部材ＳＰ１が押されて縮長して、それに応じた付勢力を発生するが、第２バネ部材ＳＰ２には未だ当接しない。この時点で、図２に示すように、当接面４ｂ、３ｂの接触圧（初期接触圧という）はａである。当接面４ｂ、３ｂは初期接触圧ａで互いに押圧し合いながら摺動するが、初期接触圧ａが比較的小さいので当接面４ｂ、３ｂの間の摩耗を極力抑えることができる。

引き続き、固定側金型ユニット１に対して可動側金型ユニット２を下降接近させて、その間隔がＲ２になったとき、図３（ｃ）に示すように、第１楔部材５の下面が固定側金型ユニット１の上面に当接し、その後第１楔部材５が上方に押し上げられる。すると、第１楔部材５は第２楔部材６と可動側カセット４との間隔を左右方向に押し広げるように作用するから、第２楔部材６が押されて第１バネ部材ＳＰ１が更に縮長して、それに応じた付勢力を発生する。従って図２に示すように、当接面４ｂ、３ｂの接触圧は、初期接触圧ａから上昇を始める。

更に、固定側金型ユニット１に対して可動側金型ユニット２を下降接近させて、その間隔がＲ３になったとき、後行段階である図３（ｄ）に示すように、第１楔部材５が第２楔部材６と可動側カセット４との間隔を更に押し広げるように作用するから、第２楔部材６が更に押されて第２バネ部材ＳＰ２に当接し、これを縮長させるため、それに応じた付勢力を第１バネ部材ＳＰ１に加えて第２バネ部材ＳＰ２が発生する。この時点から、図２に示すように、当接面４ｂ、３ｂの接触圧は急上昇して、所定の押圧力になる。かかる所定の押圧力は、最終的に型締力で固定されるのに適正な力となっており、成形の間、図１に示す転写面３ｐ、４ｐの光軸を精度良く一致させることができ、これにより高精度な成形品としての光学素子を得ることができる。

このように、固定側カセット３の上面に対して可動側カセット４の下面を当接させて型締めした状態で、不図示のランナーを介して転写面３ｐ、４ｐの間に形成されるキャビティ内に溶融した樹脂を圧送し、固化させることで、光学素子の成形を行える。

成形後には、固定側金型ユニット１に対して可動側金型ユニット２を上昇離間させることにより、以上とは逆の工程を経ることとなり、すなわち第１楔部材５が小くぼみ２ｂから離れるように下降し始めると、第２楔部材６が第２バネ部材ＳＰ２から離れ、又、第１楔部材５が固定側金型ユニット１から離間することで、当接面４ｂ、３ｂの接触圧が大きく減少することとなり、これにより摺動する当接面４ｂ、３ｂの摩耗を抑えることができる。最終的には、固定側金型ユニット１に対して可動側金型ユニット２を完全に離間させた状態で、成形品としての光学素子を取り出すことができる。尚、可動側金型ユニット２のくぼみ２ａと可動側カセット４との間にバネ等の付勢部材を設けても良く、可動側金型ユニット２の小くぼみ２ｂと第１楔部材５との間にバネ等の付勢部材を設けても良く、これにより可動側カセット４や第１楔部材５の戻り動作が支援される。

このように、本発明によれば、付勢手段としてのバネ部材ＳＰ１、ＳＰ２の付勢力を、時間的に先行する先行段階（図３（ｂ）参照）で小さくすることで、摺動する当接面４ｂ、３ｂの摩耗を抑え、それより時間的に後行する後行段階（図３（ｄ）参照）で大きくすることにより、転写面３ｐ、４ｐの光軸を精度良く一致させることができ、これにより高精度な成形品としての光学素子を得ることができる。尚、本明細書中、「段階的」とは、先行段階でのバネ部材の平均付勢力に対し、後行段階でのバネ部材の平均付勢力が２倍以上、好ましくは３倍以上であることをいい、段階的に付勢力を発揮する複数のバネ部材のみならず、変形量に対して付勢力が非線形に変化する非線形バネ等も含む概念である。

更に本発明によれば、ミクロン単位の位置決めが必要な成形品の多数個取り金型において、調芯の必要な転写面を分割カセット化した場合のカセットの位置決めを、型締めにおけるカセットの接触距離に応じて、１個ないし複数の弾性体（付勢手段）が型締めと垂直な方向に撓められる構造を有し、その反力により、フローティング構造を有する可動側カセットが型締めと垂直な方向に押され、その方向で、カセット内の位置決め（テーパ、楔等）形状物が嵌合し、精密な位置嵌合が得られる仕組みであって、カセット等の金型部品の調芯を高精度（ミクロン単位）で可能にする嵌合位置決め構造を提供できる。

即ち、固定された一方の嵌合面に対して、フローティング構造のもう一方の嵌合面が接する際に、接触距離に応じて１個ないし複数の弾性体が、嵌め合いに垂直な方向で目標量撓められる構造を有し、その反力により、予め内部に設置された位置決め（テーパ、楔等）形状物がその方向で嵌合する仕組みにより、分割された構造物が、嵌め合い方向と垂直な方向から精密嵌合位置決めできる構造、且つ、位置決め部品に掛かる接触圧力をコントロール可能な構造を提供できる。これによりテーパ等による位置決めを締め方向でなく、垂直方向から行って再現性に優れた精密位置決め構造となる。

更に本発明によれば、ミクロン単位の位置決めが必要な成形品の多数個取り金型において、調芯の必要な転写面を分割カセット化した場合のカセットの位置決めを、型締めにおけるカセットの接触距離に応じて、１個ないし複数の弾牲体が型締めと垂直な方向に最適設計圧量撓められる構造を有し、その反力により、可動側カセットを型締めと垂直な方向に押され、その方向と圧で、カセット内の位置決め（テーパ、楔等）形状物が嵌合する仕組みであって、嵌合物の型締めする圧力に依存せずに、嵌合物が型締めする距離に応じて、位置決め部品への適切な接触圧を、１個ないし複数の弾性体により設計できる構造が可能となる。

更に、位置決め部品に掛かる接触圧力をコントロール可能となり、磨耗寿命、再現性に優れた構造は、型締め寸前まで、位置決め部品に過大な接触圧が避けられ、精密な位置嵌合の再現性が得られる。

又、本発明によれば、型締めする方向と垂直方向に締め距離に応じてカセットを動かし、そのカセットの移動距離で弾性体より設定圧を得て、その方向と圧で、位置決め形状物（テーパ等の凸凹）が働き、位置が決まる構造や、分割嵌合構造で、精密且つ再現性に優れた嵌め合いをする為に、嵌合面が型締めする動作を利用して締め方向と垂直な方向にカセットを動かし、締め距離に応じて、１個ないし多段のバネ等の弾性体を撓め、垂直方向にカセットを動かす圧カコントロールを得て、その方向と圧で、予め設けてあるカセット同士の位置決め（テーパ等）形状部品を嵌合させる事ができる仕組みで、位置決め部品の接触圧の適正化が設計でき、一般的な締める装置の精度で、嵌合の、ミクロン単位の繰り返し再現性の長寿命を得る事ができる精密位置決め構造を提供できる。

本発明によれば、分割嵌合構造で、嵌合面が型締めする動作を利用して締め方向と垂直な方向にカセットを動かし、締め距離に応じて、１個ないし多段のバネ等の弾性体を撓め、垂直方向へのカセットの最適設定圧力コントロールを得て、その方向と圧で、予め設けてあるカセット同士の位置決め（テーパ等）形状部品を嵌合させる事ができる仕組みで、位置決め部品の接触圧の適正化が設計でき、一般的な締める装置の精度で、ミクロン単位嵌合の繰り返し再現性長寿命を得る事ができる精密位置決め構造を提供できる。又、成形金型の型締め方向に対して、スラスト方向にカセットを動かしたり、その方向にインサート部品を位置決めする公知技術に対して、固定側ないし、可動側のフローティング構造のカセットの位置決めが、スラスト方向で行われ、型締めする距離に応じてスラスト方向に撓む弾性体通じて、カセットの位置決め部品が適正接触圧で位置決めされる構造を提供できる。

本発明によれば、型締め装置の精度や型締め圧で位置決め部品が変形や偏磨耗する事を抑えられ、再現性があり磨耗を抑えて長寿命化を図り、且つ、寿命の予測できる精密嵌合が得られ、金型の精密（ミクロン単位）な調芯補正を可能にできる。

上記により、位置決め部品が接触を開始し、型締めする直前まで、締め方向の圧力に依存しない接触圧が得られる為、磨耗寿命の延命や一般的な締め装置の精度でのミクロン単位の嵌合再現性を達成できる。これらの達成により、
１）位置決め接触圧が適切で再現性が向上する為、ミクロン単位で位置決め部品を調整する金型調芯補正構造を設けた際に、金型の理詰めの調芯補正が可能となる。
更に、成形品の多数個取りを進める場合において
２）精密調芯が必要な成形品の多数個取りをする構造において、片側がフローティングである為、必然的に位置決めが個別化される。従ってカセット構造化でき、一体構造で作るよりも小型化され、より各カセットの高精度化が可能となる。またカセット化により、修復が発生した場合は、一体構造よりも安価に問題部だけ修復できるメリットがある。
３）カセット化により、小型軽量化でき、組み込み前に精密な測定機の元で嵌合位置を調整（プリセット）する事が可能となり、一般の締め装置からの全体の狂いに、個々に金型の精密調芯補正する原点を得られ、理詰め補正において、更なる補正工数削減が可能となる。

更に、型締め方向で位置決めされる場合の、締め力によるベース部品のミクロン単位の変形が抑えられる。一般的な精度の締め装置で開閉する場合の位置決め部品の齧り、偏磨耗が抑えられミクロン単位の変位に対して長寿命が得られる。

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、前記付勢手段は、第１のバネと第２のバネを有し、前記先行段階では、前記第１のバネが、前記凸部の当接面と前記凹部の当接面とが互いに押圧し合うように付勢力を発揮し、前記後行段階では、前記第２のバネ、又は前記第１のバネ及び前記第２のバネが、前記凸部の当接面と前記凹部の当接面とが互いに押圧し合うように付勢力を発揮することを特徴とする。図１〜３を参照すると、第１のバネが第１バネ部材ＳＰ１であり、第２のバネが第２バネ部材ＳＰ１であり、これにより前記付勢手段の付勢力を、時間的に先行する先行段階よりも、それより時間的に後行する後行段階で、段階的に大きくすることができる。尚、バネは３つ以上設けられていても良い。

請求項３に記載の成形装置は、請求項２に記載の発明において、前記第２のバネの付勢力は、前記第１のバネの付勢力より強いことを特徴とする。これにより、段階的な付勢を実現できる。

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、前記後行段階で前記第２の金型ユニットに当接することに応じて、前記第２のバネの付勢力を前記凸部に伝達可能とする伝達部材を有することを特徴とする。図１〜３を参照すると、第１楔部材５と第２楔部材６が伝達部材を構成する。

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、前記凸部は、前記第１の金型ユニットと前記第２の金型ユニットとが相対的に接近する際に、最初に前記凹部に接触する面取り部を有することを特徴とする。面取り部を設けることで、当接面同士の係合が円滑に行われる。

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の金型ユニットから前記第１の転写面に連通するようにして、成形材料を供給するための通路が形成されており、前記通路は、前記付勢手段の付勢力により前記凸部が前記凹部に対して変位する方向に沿って設けられた前記第１の金型部品の面を横切っていることを特徴とする。これにより、第１の金型ユニットと第１の金型部品との間に相対変位が生じても、成形材料を適切に供給できる。

請求項７に記載の成形装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記凸部及び前記凹部は、それぞれ一対設けられ、前記凸部及び前記凹部の一方の対の当接面は、他方の対の当接面に対して傾いていることを特徴とする。即ち、前記凸部及び前記凹部を、ハの字状に配置することにより、金型ユニットの相対移動方向に直交する方向（即ち水平方向）へ引っ張る部材の位置決めに対して、丸ピンの２点式よりも位置が正確に決まるという利点がある。本発明の一例として、可動側カセット４に一対の凸部４ａ、４ａを形成し、固定側カセット３に一対の凹部３ａ、３ａを形成することができる。かかる場合、図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である図４に示すように、凸部４ａと凹部３ａの当接面４ｂ、３ｂを、ハの字形に傾けて形成することができる。かかる場合、付勢手段からの付勢力により当接面４ｂ、３ｂとの間の押圧力は、固定側カセット３に対して可動側カセット４をセンタリングさせる機能を有し、これにより転写面３ｐ、４ｐの光軸を更に精度良く一致させることができる。

本発明によれば、長寿命を有しながらも、一対の金型部品における転写面同士の再現性を確保できる成形装置を提供することが可能になる。

本発明の一例にかかる成形装置の断面図である。縦軸に当接面の接触圧、横軸に金型ユニット間の距離をとって示すグラフである。本発明の一例にかかる成形装置を用いて行う成形工程を示す図である。本発明の凸部の配置形状を示す図である。本実施の形態に係る光学素子用の成形装置１００を示す正面図である。可動側カセット４を分解した状態で示す図である。図６の構成をVII-VII面で切断して、矢印方向に見た実例図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る光学素子用の成形装置１００を示す正面図である。図５において、型締め機構として、不図示の定盤上に可動ピストン１１ａを有するシリンダ１１が据え付けられている。尚、型締め機構としてはシリンダに限らず、電動トグル機構なども用いることができる。シリンダ１１の上部に形成されたフランジ部１１ｂの上面には、可動ピストン１１ａ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１２の下端が架設されている。タイバー１２の上端は、矩形板状の固定プラテン１３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１３の上部には、樹脂を射出する射出ユニット１４が設けられている。

固定プラテン１３の下面には、上側受け板１５の上面が固定されており、更に上側受け板１５の下面には、固定側金型ユニット１の上面が固定されている。固定側金型ユニット１の下面には、転写面を有する固定側カセット３（上述）が取り付けられている。

固定側金型ユニット１の下面に対向するようにして、可動側金型ユニット２が設けられている。可動側金型ユニット１の上面には、転写面を有する可動側カセット４（後述）が取り付けられている。可動側金型ユニット１の下面は、下側受け板１８の上面に固定されており、更に下側受け板１８の下面は、矩形板状の可動プラテン１９の上面に固定されている。可動プラテン１９の中央下面は、可動ピストン１１ａ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１２が可動プラテン１９の貫通孔１９ａを貫いている。本実施の形態では、図１〜４の構成と異なり、固定側金型ユニット１が重力方向上方に配置され、可動側金型ユニット２が重力方向下方に配置されている。

成形時には、シリンダ１１内に油圧を与えると、可動ピストン１１ａが図５における上方へと変位し、それによりタイバー１２にガイドされつつ可動プラテン１９も上方へと変位するので、下側受け板１８及び可動側金型ユニット２も上方に変位し、可動側カセットが固定側カセットと密着し、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１４から、溶融した樹脂を上側受け板１５及び固定側金型ユニット１内の通路（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１１内の油圧を減圧させると、可動ピストン１１ａが図５における下方へと変位し、それによる可動プラテン１９の下方変位に伴い、下側受け板１８及び可動側金型ユニット２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６は、可動側カセット４を分解した状態で示す図である。可動側カセット４は、基本的には図１に示すものと同様であり、異なる点を主として説明する。図６において、可動側金型ユニット２のくぼみ２ａは、図６で手前側の壁に５角形柱状の突出部２ｄを形成している。突出部２ｄには、射出ユニット１４（図５）につながる通路としての溝２ｇが形成され、突出部２ｄの上面でＴ字状に分岐して、突出部２ｄの両側面２ｅ、２ｅで途切れている。また、窪み２ａの奥側の側壁には、底面から一段あがった位置に段部２ｆが形成されている。段部２ｆの上面は、小くぼみ２ｂの底面と面一になっている。

ブロック状の可動側カセット４は、くぼみ２ａの突出部２ｄに対応して側面に５角形柱状の切欠部４ｄを形成しており、且つ段部２ｆに対応して下面の一部を切り欠いている。可動側カセット４は、円筒状の貫通孔４ｆ、４ｆを有し、その中に円筒状のコア４ｇ、４ｇを挿入できるようになっている。コア４ｇ、４ｇの上面には、転写面４ｐ、４ｐが形成されている。可動側カセット４の上面には、２本の溝４ｈ、４ｈが形成されており、その一端はそれぞれ転写面４ｐ、４ｐにつながっており、その他端は切欠部４ｄの側面４ｅ、４ｅで途切れている。可動側カセット４を可動側金型ユニット２に組み付けたとき、切欠部４ｄの側面４ｅ、４ｅは、突出部２ｄの両側面２ｅ、２ｅに密着対向するようになっており、また分岐した溝２ｇは２本の溝４ｈ、４ｈに接続するようになっている。溝２ｇ、４ｈ、４ｈが、成形材料を供給するための通路となる。

本実施の形態によれば、第１のバネ部材ＳＰ１及び第２のバネ部材ＳＰ２の付勢方向（即ち矢印で示すように凸部が凹部に対して変位する方向）に沿って、くぼみ２ａに対して可動側カセット４が移動したときに、溝２ｇと溝４ｈ、４ｈとは若干ずれるが、その間の隙間が増大することがなく、溝２ｇ側から溝４ｈ、４ｈ側へと樹脂の供給を確実に行うことができる。

可動側カセット４の上面には、凸部材４ｊがボルトＢ４により固定されている。凸部材４ｊは、板状のベース部４ｋにより、２つの角柱状の凸部４ａ、４ａの底部同士を、ハ字状に連結したものである。従って、凸部４ａ、４ａの当接面４ｂ、４ｂは、第１のバネ部材ＳＰ１及び第２のバネ部材ＳＰ２の付勢方向に対して、同じ角度だけ逆に傾いている。尚、ベース部４ｋが可動側カセット４の上面から突出しないように、凸部材４ｊは窪み内に沈めて設けられることが望ましい。又、可動側カセット４と、くぼみ２ａの底面との間に介在するようにして、可動側カセット４を可動側金型ユニット２に取り付けるボルトＢ２の周囲に皿ばねＷＳ等を配置して、くぼみ２ａに対して可動側カセット４が離反するように付勢すると望ましい。尚、固定側カセットに関しては、凸部４ｂ、４ｂに対応して、ハ字状に凹部３ｂ、３ｂを形成した点だけが異なるので、図示を省略する。

図７は、図６の構成をVII-VII面で切断して、矢印方向に見た図である。図７において、可動側金型ユニット２の小くぼみ２ｂ内には、第１楔部材５と、第２楔部材６が配置されている。第１楔部材５は、可動側カセット４（図６）に当接する平面５ａと、その反対側に設けられ図で右斜め下方を向いた斜面５ｂと、貫通孔５ｃと、図で下面において貫通孔５ｃの周囲に形成された座繰り部５ｄとを有し、貫通孔５ｃに挿通され、可動側金型ユニット２のねじ孔２ｊに螺合するボルトＢ３により取り付けられている。座繰り部５ｄには、正面組み合わせ状態で配置された一対の皿ばねＷＳが配置され、小くぼみ２ｂの底面に対して第１楔部材５を離反するように付勢している。

貫通孔５ｃの内径よりもボルトＢ２の軸径が小さいため、第１楔部材５は可動側金型ユニット２に対して図で左右方向に移動可能となっている。一方、ボルトＢ３は、或る程度の締め込み量でねじ孔２ｊに締め付けられており、かかる状態では、皿ばねＷＳは底付きしておらず、従って第１楔部材５は可動側金型ユニット２に対して図で上下方向に移動可能となっている。

第２楔部材６は、第１楔部材５の斜面５ｂに当接する斜面６ａと、その反対側に設けられた平面６ｂと、平面６ｂに形成された環状の窪み６ｃとを有する。環状の窪み６ｃ内には、背面組み合わせ状態で配置された皿ばね状の第１のバネ部材ＳＰ１及び第２のバネ部材ＳＰ２とが配置され、小くぼみ２ｂの壁面に対して第２楔部材６を図で左方に離反するように付勢している。

本実施の形態によれば、第２のバネ部材ＳＰ２の板厚が、第１のバネ部材ＳＰ１の板厚より相当に厚いので、成形時における先行段階では、第２のバネ部材ＳＰ２は剛体として作用して、第１のバネ部材ＳＰ１のみが変形して、当接面４ｂ、３ｂの初期接触圧を与えることとなる。一方、成形時における後行段階では、第１のバネ部材ＳＰ１が底付きすることで、第２のバネ部材ＳＰ１が変形し始め、これにより高い接触圧を得ることができる。これにより、成形の間、図１に示す転写面３ｐ、４ｐの光軸を精度良く一致させることができ、これにより高精度な成形品としての光学素子を得ることができる。それ以外の構成及び成形時の動作については、図１〜３を参照して説明した例と基本的に同じであるため説明を省略する。

本発明の成形装置は、光学素子のみならず種々の成形品の成形装置に適用可能である。又、成形素材は樹脂に限らず、ガラスなども用いることができる。又、凹部を可動側カセットに設けて、凸部を固定側カセットに設けても良い。

１固定側金型ユニット
２可動側金型ユニット
２ａくぼみ
２ｂ小くぼみ
２ｄ突出部
２ｅ側面
２ｆ段部
２ｇ溝
２ｊ孔
３固定側カセット
３ａ凹部
３ｂ当接面
３ｐ転写面
４可動側カセット
４ａ凸部
４ｂ当接面
４ｃ面取り部
４ｄ切欠部
４ｅ側面
４ｆ貫通孔
４ｇコア
４ｈ溝
４ｊ凸部材
４ｋベース部
４ｐ転写面
５楔部材
５ａ平面
５ｂ斜面
５ｃ貫通孔
５ｄ座繰り部
６楔部材
６ａ斜面
６ｂ平面
６ｃ孔
６ｃ窪み
７調整ねじ
１１シリンダ
１１ａ可動ピストン
１１ｂフランジ部
１２タイバー
１３固定プラテン
１４射出ユニット
１５上側受け板
１８下側受け板
１９可動プラテン
１９ａ貫通孔
１００成形装置
Ｂ１ボルト
Ｂ２ボルト
Ｂ３ボルト
ＳＰ１第１のバネ部材
ＳＰ２第２のバネ部材

Claims

第１の転写面を備えた第１の金型部品と、
前記第１の金型部品を変位可能に保持する第１の金型ユニットと、
前記第１の転写面に対向配置されることにより成形材料が充填されるキャビティを形成する第２の転写面を備えた第２の金型部品と、
前記第２の金型部品を保持する第２の金型ユニットと、を有し、成形毎に前記第１の金型ユニットと前記第２の金型ユニットとを相対的に接近／離間させるようになっている成形装置において、
前記第１の金型部品は、前記第１の金型ユニットと前記第２の金型ユニットの相対移動方向に延在する当接面を備えた凸部を有し、前記第２の金型部品は、前記凸部の当接面に当接する当接面を備えた凹部を有し、
前記第１の金型ユニット又は前記第２の金型ユニットには、前記凸部の当接面と前記凹部の当接面とが互いに押圧し合うように付勢する付勢手段が設けられ、
前記第１の金型ユニットと前記第２の金型ユニットとが相対的に接近することによって、前記凸部と前記凹部の当接面同士が当接した後において、前記付勢手段の付勢力を、時間的に先行する先行段階よりも、それより時間的に後行する後行段階で、段階的に大きくしたことを特徴とする成形装置。
前記付勢手段は、第１のバネと第２のバネを有し、前記先行段階では、前記第１のバネが、前記凸部の当接面と前記凹部の当接面とが互いに押圧し合うように付勢力を発揮し、前記後行段階では、前記第２のバネ、又は前記第１のバネ及び前記第２のバネが、前記凸部の当接面と前記凹部の当接面とが互いに押圧し合うように付勢力を発揮することを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
前記第２のバネの付勢力は、前記第１のバネの付勢力より強いことを特徴とする請求項２に記載の成形装置。
前記後行段階で前記第２の金型ユニットに当接することに応じて、前記第２のバネの付勢力を前記凸部に伝達可能とする伝達部材を有す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。
前記凸部は、前記第１の金型ユニットと前記第２の金型ユニットとが相対的に接近する際に、最初に前記凹部に接触する面取り部を有す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。
前記第１の金型ユニットから前記第１の転写面に連通するようにして、成形材料を供給するための通路が形成されており、前記通路は、前記付勢手段の付勢力により前記凸部が前記凹部に対して変位する方向に沿って設けられた前記第１の金型部品の面を横切ってい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。
前記凸部及び前記凹部は、それぞれ一対設けられ、前記凸部及び前記凹部の一方の対の当接面は、他方の対の当接面に対して傾いていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の成形装置。