JP3752362B2 - プラスチック成形品のゲートカット方法及びその装置 - Google Patents

プラスチック成形品のゲートカット方法及びその装置 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランナで連結されたプラスチック成形品のゲート部をカットして、成形品を分離するプラスチック成形品のゲートカット方法及びそれに使用するゲートカット装置に係り、特にコンパクトディスクや光磁気ディスクなどのピックアップ装置、コンパクトカメラに用いられるプラスチックレンズ等、小形成形品のゲートカット方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、この種のピックアップ装置やコンパクトカメラに用いられるプラスチックレンズ(以下、レンズという)1は、例えば図11に示したように、十字形又は放射形をした棒状ランナ2の各先端に連結された状態で射出成形される。そして、成形後にはレンズ1とランナ2との連結部分、すなわち射出成形のゲート部3をカットして個々のレンズ1に分離している。従来、このゲート部3のカット方法としては、例えばカッタや砥石などを用いて切断する方法、ホットニッパを用いて熱を加えながら切断する方法、レーザ光で切断する方法などがあった(例えば特開平4−90319、特開平8−150640参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近はレンズ1が組み込まれるピックアップ装置の小型化及び送り速さのスピード化などの要請から、それに合わせてレンズ1自体も極小化され、図12に示すようにレンズ本体1aが小さくなるのは勿論のこと、レンズ本体1aの周縁フランジ1bの幅も狭いものになってきた。一方、レンズ1とランナ2とを接続するゲート部3は、射出成形時の湯口となるために、レンズ1が極小化されてもそれに合わせて極端に小さくするのは難しく、図12に示したように、レンズ1の直径に対するゲート部3の横幅Wの比率は大きいものとなってきた。
【0004】
このような状況化において、従来のようにカッタや砥石を用いてゲート部3を切断する方法では、単純な直線でしかゲート部3を切断できないために、ゲート部3をきれいにカットしようとすると、カッタの刃がレンズ本体1aに食い込んでしまうおそれがあった。また、直径3mm以下のような極小レンズ1の場合には、ゲート部3のカット部分で蒸着雰囲気を乱してしまい、レンズ1の表面にコーティングを均一に被覆できず、レンズ1本来の精度に影響を及ぼすおそれがあった。
【0005】
また、レーザを用いて切断する方法は、熱エネルギによる弊害、例えばカット面の熱変形での盛り上がりが発生し、カット面精度が出せず、高精度にカットする必要がある極小レンズ1のゲートカットには適さない。さらに、ホットニッパを用いて切断する方法にあっては、熱によりレンズ1が変形し、レンズ性能が変化してしまうおそれがあった。このように、従来のゲートカット方法は、いずれも極小レンズ1のゲートカットには適さず、作業性や歩留りが悪いものであった。
【0006】
そこで、本発明は、プラスチック成形品のゲート部をカットする際、極小レンズのようなプラスチック成形品であっても、ゲート部の切断面を高精度に仕上げることができると共に、切断面がレンズ本体に食い込むことなくレンズの外形形状に合わせてカットすることができる成形品のゲートカット方法及びその方法に用いられる装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係るゲートカット方法の特徴は、球面状のレンズ本体と、その周囲に形成される幅狭の周縁フランジとで構成されるプラスチック成形品のゲートカット方法において、前記周縁フランジのゲート部を切断するプリカット工程と、X,Y2軸移動制御によりゲート部のプリカット面をプラスチック成形品の周縁フランジの略外形に沿って円弧状に切削する仕上げ切削工程とを備えることにある。
【0010】
また、本発明の請求項に係るゲートカット方法の特徴は、前記仕上げ切削工程において、プラスチック成形品の周縁フランジの外形線よりわずか内側に沿って切削することにある。
【0011】
また、本発明の請求項に係るゲートカット方法の特徴は、上記仕上げ切削工程において、プラスチック成形品の外形線より内側に食い込む位置決め用の切込部を設けたことにある。
【0012】
また、本発明の請求項に係るゲートカット装置の特徴は、球面状のレンズ本体と、その周囲に形成される幅狭の周縁フランジとで構成されるプラスチック成形品の前記周縁フランジのゲート部を切断するプリカット手段と、前記ゲート部のプリカット面をプラスチック成形品の周縁フランジの略外形に沿って円弧状に切削する仕上げ切削手段と、該仕上げ切削手段をX,Y2軸方向に移動させる移動手段と、前記プリカット面を切削する際に前記仕上げ切削手段がプラスチック成形品の略外形に沿って円弧状に移動するようにX,Y2軸移動制御する制御手段とを備えることにある。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るゲートカット方法及びゲートカット装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施例では、成形品として極小のプラスチックレンズを用いた場合について説明する。図1は、本発明に係るゲートカット装置の概略図である。この図においてゲートカット装置7は、大きくはワークの搬入部8、位置決め部9、プリカット部10、仕上げ切削部11、レンズ移動部12、レンズ搬出部13とで構成される。ワークは、上記従来例と同様、ランナの各先端にレンズが連結された射出成形品である。
【0014】
搬入部8は、搬入方向に並列した3台のクランプ部14と、このクランプ部14が固定される搬入側移動ブロック15と、搬入側移動ブロック15の後面側に設けられ、搬入側移動ブロック15の上下移動を可能とする2本の搬入側Z軸レール16と、この搬入側Z軸レール16がY軸方向に移動可能なように搬入側Z軸レール16の下方で装置ベース18上に固定された搬入側Y軸レール17とからなる。
【0015】
上記クランプ部14は、先端に開閉自在な把持部19を備え、ワーク20の垂直基体21を把持することができる。搬入側移動ブロック15は、図示しないエアシリンダにより搬入側Z軸レール16上をスライドし、上下方向に移動可能である。また、搬入側Z軸レール16は、図示しないエアシリンダにより搬入側Y軸レール17上をY軸方向に移動可能に構成される。従って、搬入側移動ブロック15は、上下方向及びY軸方向に移動可能となる。
【0016】
搬入部8では、第1ホルダ22a上に搬入されたワーク20を、一定時間経過後、第1ホルダ22aから第2ホルダ22b及び第3ホルダ22cへと順次移動する。この経過時間は、射出作業の周期やワーク20が切断加工に適した温度までの冷却時間、その後の切断工程、切削工程に要する時間等を考慮して設定される。そして、ゲートカットが終了した後のランナは、第3ホルダ22cからその下方に位置する排出シュート23に運ばれて排出される。
【0017】
位置決め部9は、位置決め台24と、この位置決め台24上に設けられた第1の平行チャック25a及び第2の平行チャック25bとからなる。第1の平行チャック25aはプリカット部10に位置し、第2の平行チャック25bは仕上げ切削部11に位置する。これら第1の平行チャック25a及び第2の平行チャック25bは共に、図2に示したように、位置決め台24上に固定された固定チャック26と、この固定チャック26と対向するように位置決め台24上を平行移動する移動チャック27とからなる。固定チャック26と移動チャック27には、先端にレンズ28の外形形状に合わせたすり鉢状のレンズ保持部29が設けられる。そして、ランナ30に連結されたレンズ28がレンズ保持部29内に載置されると、エアシリンダで移動チャック27を閉じ、レンズ28を挟み込んで位置決めを行うことができる。なお、第3ホルダ22c上にワーク20が載置されると同時に、レンズ28が位置決め台24上のレンズ保持部29に位置決めされる。
【0018】
図3及び図4は、位置決めされたレンズ28のプリカット部10での切断方法を示したものである。プリカット部10では、丸ノコ等のカッタ31を回転させながら上方に移動し、ゲート部33を下方から直線的に切断する。この時、ゲート部33のレンズ28側のプリカット面32がレンズ本体28aの周縁フランジ28bを含んだレンズ外形線34(一点鎖線で示す)の内側に入り込まぬように設定される。プリカット部10を設けることにより、仕上げ切削部11のみの場合に比べ発生する切り粉の量を減ずることができると共に、仕上げ切削部11のみの場合には刃圧によりレンズ28が平行チャック25内で回転してしまい位置ずれを生じるおそれがある点を防止できる。なお、プリカット部10で発生する切り粉は、図示しないダクトを用いて吸引されレンズ28への付着が防止されている。
【0019】
上述したレンズ移動部12は、図1に示したように、レンズ移動用ブロック35と、このレンズ移動用ブロック35を上下方向にスライドさせるために、その後方に設けられるレンズ移動部Z軸レール36と、このレンズ移動部Z軸レール36がX軸方向にスライドさせるために、その下方で装置ベース18に固定されるレンズ移動部X軸レール37とからなる。上記レンズ移動用ブロック35は、装置の正面側先端に2つのエアチャック38を有し、このエアチャック38によりゲート部33を切断した後のレンズ28を吸引して保持する。レンズ移動用ブロック35は、上述したように上下方向とX軸方向にスライド可能であるため、第1の平行チャック部25a、第2の平行チャック部25b、搬出部13の間を移動して、レンズ28を移動させることができる。
【0020】
上記搬出部13は、図1に示したように、前記レンズ移動部12のエアチャック38と同様の機構からなるエアチャック48と、このエアチャック48を上下方向に移動させる機構を内部に有する搬出部移動ブロック49と、この搬出部移動ブロック49をY軸方向にスライド移動させるための送りネジ50及び搬出部Y軸レール51と、送りネジ50を回転させる搬出部モータ52とからなる。搬出部移動ブロック49は、送りネジ50により整列台53上を移動可能であり、レンズ移動部12により搬送されたレンズ28をエアチャック48で吸引し、整列台上に一定間隔を保ち配列する。そして、整列されたレンズ28は図示しないストッカにより回収される。
【0021】
図5及び図6は、仕上げ切削部11での加工方法を示したものである。仕上げ切削は、前記プリカットしたレンズ28のプリカット面32をエンドミル39によって切削加工するものである。スピンドルにチャックされたエンドミル39が回転することによりエンドミル39の外周刃でプリカット面32を切削する。エンドミル39を用いることにより切削刃の径を小さくとることができ、プリカット面32を高精度に仕上げることができる。なお、切削刃は、エンドミル39に限られず、ダイヤモンドツールのような回転ツールを用いてよい。エンドミル39及びスピンドルはX,Y2軸テーブルユニット上に固定される。X,Y2軸テーブルユニットは、Y軸テーブルユニット42上にX軸テーブルユニット43を取り付けたものである。X軸モータ44及びY軸モータ45を回転させることで送りネジ46が回転し、X,Y2軸方向にエンドミル39及びスピンドルを所定量だけ移動させることができる。このように、エンドミル39を2軸方向に移動制御することにより、レンズ本体28aに食い込むことなくレンズの周縁フランジ28bを残してレンズ28の外形線34に合わせた切削仕上げをすることができる。なお、仕上げ切削部11で発生する切り粉も、図示しないダクトを用いて吸引されレンズ28への付着が防止されている。
【0022】
図7は、エンドミル39の移動制御方法を示したものである。エンドミル39は、まず加工前の停止位置▲1▼からY軸方向に移動し、切削基準位置▲2▼まで進む。そして、切削基準位置▲2▼からX軸方向に移動し、レンズ28の外形線よりわずか内側に入る(▲3▼の位置)と同時に、エンドミルをX,Y2軸方向に同時に移動制御しながらレンズ28の略外形に沿って曲線を描きながら移動させてプリカット面32を切削していき、▲4▼の位置でプリカット面32の切削を終了する。更に、そのままX軸方向へ移動した後(▲5▼の位置)、停止位置▲1▼に戻り、一つのレンズにおけるゲートカット工程が終了する。上記エンドミル39のX,Y2軸同時制御は、X,Y2軸テーブルユニット41のコントローラに予めプログラミングしてあり、レンズの大きさやゲートの位置などによって最適の値に設定されている。
【0023】
図8及び図9は、上述のように仕上げ切削工程でゲートがカットされた後のレンズ28を示したものである。上述のように、エンドミル39をX,Y2軸同時に移動制御することで、レンズ28の略外形に沿ってゲートをカットすることが可能となり、レンズ本体28aに食い込むことなく周縁フランジ28bの円弧に沿って切削することができる。この場合、図9に示したように、レンズ28の周縁フランジ28bにエンドミル39を僅かに食い込ませて、外形線34より内側を切削することも可能であり、該切削部分の両側に湾曲状の切込部47を設けて位置決めとすることができる。一般にレンズ本体28aは、完全な球面体には成形されないため、ピックアップ装置等に組込む場合には方向性をつけて組み込むことが要求される。その場合、上述のような切込部47を設けることで、レンズ28の位置決めとして利用することができる。
【0024】
次に、本発明のゲートカット方法の全工程を、図10のフローチャートに基づいて説明する。まず、最初の工程S1では、図示しない射出成形機側の搬送機構によって射出成形直後のワーク20の垂直基体21をクランプし、ゲートカット装置7の第1ホルダ22a上にワーク20を供給する。次の工程S2では、ワーク20を第2、第3のホルダ22b,22cへと順次移動し、切断加工するのに適した温度まで冷却する。冷却後、ワーク20を第3ホルダ22cへと移動してプリカット部10に搬送したのち(工程S3)、ワーク20のレンズ28を位置決め部9の平行チャック部25aで把持し、レンズ28の位置決めを行う(工程S4)。プリカット部10では、位置決めされたレンズ28のゲート部33を適正な位置でカッタにより切断する(工程S5)。ゲート部33がプリカットされた後、平行チャック部25aが外され、代わりにレンズ移動部12のエアチャック38でレンズ28を吸引して仕上げ切削部11まで搬送し(工程S6)、ここで平行チャック部25bによって把持され位置決めが行われる(工程S7)。仕上げ切削部11では、エンドミル39がX,Y2軸方向に移動制御されながらレンズ28の周縁フランジ28bに沿ってプリカット面32を円弧状に切削すると共に、その両側に位置決め用の切込部47が形成される(工程S8)。仕上げ切削が終了したレンズ28は、レンズ移動部12によってレンズ搬出部13に搬送され(工程S9)、整列したのちストッカに収納される(工程S10)。
【0025】
上述したように、コンパクトディスクや光磁気ディスクなどのピックアップ装置に搭載される極めて小形のプラスチックレンズのゲートカットに有用であるが、コンパクトカメラに用いられるプラスチックレンズのゲートカットやレンズ以外のプラスチック成形品のゲートカットにも幅広く応用することのできる技術である。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るゲートカット方法によれば、プラスチック成形品のゲート部を切断するプリカット工程と、XY2軸移動制御によりプラスチック成形品の略外形に沿って前記ゲート部のプリカット面を切削する仕上げ切削工程とを備えるため、プラスチック成形品がゲート部に曲面をもつような場合においても、成形品の曲面に沿って高精度にゲートカットすることができる。
【0027】
また、本発明に係るゲートカット方法によれば、プラスチック成形品が球面状のレンズ本体と、その周囲に形成される幅狭の周縁フランジとで構成される小形のプラスチックレンズの場合であっても、周縁フランジの略外形に沿って円弧状に仕上げ切削することで、レンズ本体に食い込むことなくレンズの外形形状に合わせて高精度にゲートカットすることができる。
【0028】
また、本発明に係るゲートカット方法によれば、プラスチック成形品の外形線よりも内側に食い込む位置決め用の切込部を設けたことで、プラスチック成形品が方向性を持つ場合にこの切込部を利用して位置決めすることができる。
【0029】
また、本発明に係るゲートカット装置によれば、プラスチック成形品のゲート部を切断するプリカット手段と、前記ゲート部のプリカット面を切削する仕上げ切削手段と、該仕上げ切削手段をX,Y2軸方向に移動させる移動手段と、前記プリカット面を切削する際に前記仕上げ切削手段がプラスチック成形品の略外形に沿って移動するようにX,Y2軸移動制御する制御手段とを備えるため、プラスチック成形品が極めて小さなピックアップレンズような場合であっても、レンズ本体に傷を付けることなくレンズの外形形状に合わせてゲートカットすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るゲートカット装置の全体図である。
【図2】本発明に係るゲートカット装置の位置決め部の平行チャックを示す斜視図である。
【図3】プリカット部での切断方法を示す斜視図である。
【図4】プリカット部での切断方法を示す平面図である。
【図5】仕上げ切削部での切削方法を示す斜視図である。
【図6】エンドミルのX,Y2軸移動機構を示す平面図である。
【図7】エンドミルの移動制御方法を示す平面図である。
【図8】仕上げ切削後のレンズを示す斜視図である。
【図9】仕上げ切削後のレンズを示す平面図である。
【図10】本発明に係るゲートカット方法のフローチャートである。
【図11】従来のプラスチック成形品のゲートカットを示す平面図である。
【図12】従来の切断後のレンズを示す平面図である。
【符号の説明】
7 ゲートカット装置
10 プリカット部
11 仕上げ切削部
28 プラスチックレンズ(プラスチック成形品)
28a レンズ本体
28b 周縁フランジ
34 外形線
41 X,Y2軸移動制御(X,Y2軸移動手段)
47 切込部

Claims (4)

  1. 球面状のレンズ本体と、その周囲に形成される幅狭の周縁フランジとで構成されるプラスチック成形品のゲートカット方法において、
    前記周縁フランジのゲート部を切断するプリカット工程と、X,Y2軸移動制御によりゲート部のプリカット面をプラスチック成形品の周縁フランジの略外形に沿って円弧状に切削する仕上げ切削工程とを備えることを特徴とするプラスチック成形品のゲートカット方法。
  2. 前記仕上げ切削工程において、プラスチック成形品の周縁フランジの外形線よりわずか内側に沿って切削することを特徴とする請求項3記載のプラスチック成形品のゲートカット方法。
  3. 上記仕上げ切削工程において、プラスチック成形品の外形線より内側に食い込む位置決め用の切込部を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載のプラスチック成形品のゲートカット方法。
  4. 球面状のレンズ本体と、その周囲に形成される幅狭の周縁フランジとで構成されるプラスチック成形品の前記周縁フランジのゲート部を切断するプリカット手段と、前記ゲート部のプリカット面をプラスチック成形品の周縁フランジの略外形に沿って円弧状に切削する仕上げ切削手段と、該仕上げ切削手段をX,Y2軸方向に移動させる移動手段と、前記プリカット面を切削する際に前記仕上げ切削手段がプラスチック成形品の略外形に沿って円弧状に移動するようにX,Y2軸移動制御する制御手段とを備えることを特徴とするプラスチック成形品のゲートカット装置。
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