JP4002298B2 - 光学ツールの特徴部と射出成形装置のゲートとを回転整列させる装置 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明は、広義には、鋳造ツールのある形状を射出成形機のゲートに位置合わせすることに関する。より詳しくは、本発明は、コンタクトレンズ鋳型の製造の際に使用される光学ツールの非対称表面を射出成形機のゲートに位置合わせし、それにより射出鋳造プロセス中において、鋳型材料の流動（flow dynamics）を光学面全面で向上させるための装置に関する。
コンタクトレンズのキャスト成形は当該分野において周知である。キャスト成形プロセスは、２つの鋳型半片（前面及び後面）によってレンズを成形する全部キャスト成形プロセスか、一方の表面が鋳造されたレンズのもう一方の表面を旋盤加工によって切るような部分キャスト成形プロセスのどちらであってもよい。どちらのプロセスにおいても、レンズをキャストする鋳型は通常射出成形され、１回のキャスト処理ごとに鋳型の光学面が劣化するため、１度の使用で廃棄される。全部キャスト成形プロセスにおいては、コンタクトレンズの前表面、及び後表面をそれぞれ形成する凹状及び凸状の光学面を有する前面鋳型半片、及び後面鋳型半片を用意する。通常、これらの前面鋳型半片及び後面鋳型半片は射出成形部品である。
非対称のコンタクトレンズのキャスト成形は、そのコンタクトレンズ表面の回転非対称構成に起因して、球面コンタクトレンズにはない独特な製造上の課題をもたらす。例えば、非球面の角膜或いは水晶体を矯正するために使われる円環コンタクトレンズは、円環面を含み、且つ、角膜或いは水晶体の円環軸上にレンズの円環軸を適切に配向するためのバラスト（ballast）を含む必要がある。
円環レンズキャスト成形の分野では、円環表面は、前面鋳型表面上、或いは後面鋳型表面上のいずれに配置してもよい。このような円環表面を、光学ツールの鋳型表面上に形成する。光学ツールの鋳型自体は、通常金属合金によって作られる。鋳型表面を有する光学ツールは射出形成機中に設置され、液体鋳型材料を注入及び硬化するキャビティの一部を構成する。円環形状を有するコンタクトレンズ鋳型表面などの非対称表面の射出形成プロセスにおいて、射出成形機のゲートから排出される流体鋳型材料が流れる方向に対する鋳造ツール表面上の円環表面の方向によって、鋳造ツール表面上を流れる流体鋳型材料の流動が異なることが発見された。流動が非対称表面全体にわたって均一でない場合、鋳型表面に望ましくないむらができ、キャストレンズにそのむらが反映されてしまい、よってそのレンズは廃棄されることとなる。
これまで、円環コンタクトレンズ製造用光学ツールの円環表面の、射出成形機のゲートに対する配向には、如何なる注意も払われてこなかった。そして、両者の回転関係は鋳型ごとにばらつき、ばらついた円環表面とゲートの回転関係のそれぞれについて異なる流動に起因して、鋳型表面の非均一性が生じる。鋳造機における光学部材の締め過ぎ及び締め不足も、回転関係の非均一性に貢献する。
発明の要旨
本発明は、射出形成機のゲートに対する鋳造ツールの選択的な回転調整を可能にする装置を提供することによって、鋳型表面を流れる液体鋳型材料の流動の非均一性によって生じる、非対称鋳型表面間のばらつきの問題を解決しようとするものである。説明の便宜上、本明細書においては非対称円環表面を有する光学ツールを記載するが、本発明がこの特定の鋳型表面形状に限定されるものではなく、非対称鋳型表面を有する如何なるツールにも応用され得ることは言うまでもない。
光学面を最終成型物に形成する光学面を有する光学ツールは複数部材アセンブリ（multi-component assembly）内に保持される。複数部材アセンブリは、前記光学ツールを取り外し可能に受ける光学ツールホルダ、立上ピン（riser pin）、及びその両端部にネジ状のテールピースが含まれる。テールピースは光学ツールにネジ係合し、光学ツールを立上ピンに接合させる。立上ピンのテールピースとは反対側の端部は、固定後方プレート（stationary back plate）に固定的に留められる。射出スリーブ内に、前記光学ツール、前記光学ツールホルダ、前記テールピース、及び立上ピンが入れ子状にはまる。前記射出スリーブ自体は、キャビティブロック内に入れ子状に且つスライド式に配置され、それによって他の部材に対して直線的に伸長して硬化した鋳型を放出し得る。
上記説明のとおり、光学ツールはテールピースの前方端部にネジ係合し、同テールピースの後方端部は固定した立上ピンの前方端部にネジ係合する。過分な労力と費用をなくしては、テールピース上のネジ部を光学ツール或いは立上ピン内のネジ部に合わせて調節（timed）することができないので、ツール表面上の円環表面は射出成形機のゲートに対して不特定な位置で止まり得る。使用者による光学ツールのテールピース上への締め不足及び締め過ぎは、さらにこの不特定な位置決めに貢献し得る。本発明は、立上ピンを機械的に共直線状の２つの半片に分割し、一方の半片を他方の半片に対して回転可能とし、この他方の半片を射出成形装置内に固定的に保持することによって、光学ツールを選択的に回転させて円環表面をゲートに位置合わせすることを可能にする。テールピースが完全に立上ピン内にネジ止めされた後に所定の大きさのより大きなトルクを与えることによって、鋳造ツールの円環表面は射出成形機のゲートに位置合わせされるまで立上ピンの回転可能な半片が固定されている半片に対して回転するように、これら２つの立上ピン半片を互いに対して調整可能に付勢する手段が設けられる。
【図面の簡単な説明】
図１は、後面鋳型キャビティアセンブリの縦断面図を示し、図２は、図１の鋳型アセンブリに使用される本発明の立上ピンの縦断面図を示す。
詳細な説明
図面を参照すると、図１は射出成形機のコンタクトレンズ後面鋳型キャビティアセンブリ１０を示すが、本発明が前面鋳型キャビティアセンブリにも適用可能であることは言うまでもない。よって、前記アセンブリ１０は、円環コンタクトレンズをキャスト成形するために使用されるツーピースコンタクトレンズ鋳型のうち、後面鋳型半片の形状を有する鋳型キャビティ１２を提供する。射出成形プロセスにおいて、液体鋳型材料（例えば、ポリプロピレン）は高圧力化でゲート１４から前記キャビティ１２内に注入される。分割線１６は、前方キャビティアセンブリ１８、後方キャビティアセンブリ２０間を区分する。前記前方キャビティアセンブリ１８は、最終後面鋳型の非光学的上側表面を形成する前方栓２２を有し、前記後方アセンブリ２０は、最終後面鋳型半片の光学面（上側表面の反対側）を形成する光学面２６を有する光学ツール２４を備えている。前記射出成形機（図示せず）において、前方アセンブリ１８は鋳型半片を形成する際には図示した場所に位置し、その後、以下で詳細に説明するように、共通の長手方向軸ｘ−ｘに沿って右方向に直進して最終鋳型半片を放出する。
後方アセンブリ２０は、概ね、後方ブロック２８、光学ツール２４、光学ツールホルダ３０、後方テールピース３２、射出スリーブ３４、及び立上ピン３６を含む（図２）。立上ピン３６の後方端部３８は、前記射出成形機内の固定後方プレート（図示せず）に固定的に留められ、前記射出スリーブ３４の後方端部４０は、前記射出成形機のｘ−ｘ軸に沿って可動のプレート（図示せず）に固定的に留められる。明瞭さのために、立上ピン３６は図１の前記キャビティアセンブリから分離して示されるが、完全に組み立てられた状態では、前記立上ピン３６が射出スリーブ３４内に入れ子状にはまることが分かる。
前記光学ツールホルダ３０は、その前方端部において円筒状キャビティ４０を含む。円筒状キャビティ４０内に、光学面２６を前方ブロック１８側に向けて、光学ツール２４が取り外し可能に挿入され得る。光学ツール２４の外部側壁上には長手方向スロット４２が設けられる。長手方向スロット４２は、前記ツール２４を製造する際に光学面２６上の円環表面と位置合わせする。光学ツールホルダ３０は円筒状キャビティ４０上に、半径方向に延びるピン４４を含む。光学ツール２４をキャビティ４０内に挿入すると、長手方向スロット４２がピン４４上に延びる。スロット４２がピン４４に係合すると、光学ツール２４は光学ツールホルダ３０に対して回転的に固定される。
後方テールピース３２の前方端部４８、及び後方端部５０はネジ状である。後方ブロック２８に光学ツール２４及び光学ツールホルダ３０を搭載する前に、後方テールピース３２の前記後方端部５０を、立上ピン３６の前方端部５４へ長手方向に伸びるネジ孔５２にネジ係合させる。前記説明のように、立上ピン３６の後方端部３８は射出成形機の後方プレートに固定的に留められる。このようにして後方テールピース３２の前記後方端部５０を立上ピン３６の前方端部５４内にネジ係合させた状態において、後方テールピース３２の首部５６を立上ピン３６内の孔５２の首部５２’にはめ合わせ、これにより、後方テールピース３２のネジ状前方端部４８が光学ツールホルダ３０及び光学ツール２４を受けるべく露出した状態とする。立上ピン３６及び後方テールピース３２が、この場所において、射出スリーブ３４内で軸方向に延び、且つ射出スリーブ３４から半径方向内側に間隔を空けた状態になることにも留意されたい。
長手方向に光学ツールホルダ３０を通して後方端部３０’から円筒状キャビティ４０まで穿孔５８が設けられる。光学ツール２４は、穿孔５８と軸合わせされ、且つ後方端部２４’から、光学面２６から間隔を空けた点まで長手方向に延びるネジが切られた穿孔６０を更に含む。光学ツール２４を光学ツールホルダ３０の上記円筒状キャビティ４０内に完全に挿入し、且つ上記説明のとおり後方テールピース３２を立上ピン３４内にネジ係合させた状態において、光学ツールホルダ３０の前記穿孔５８は、ネジが切られた端部４８が光学ツール２４のネジが切られた穿孔６０に達するまで、後方テールピース３２の前方端部４８を覆うように伸長する。
共に「ｄ」で示す射出スリーブ３４の長手方向貫通孔３４’の内径及び光学ツールホルダ３０の外径は、光学ツールホルダ３０をテールピース前方端部４８の上から通す際に、光学ツールホルダ３０が射出スリーブ貫通孔３４’内に接触しならが摺動挿入されるような外径であることに注意されたい。光学ツールホルダ３０の露出した前方表面４６は分割線１６をやや越えて延び、且つその外部側壁４６’において六角形になっており（hexed）、これをレンチと係合させて、後方テールピース３２のネジが切られた前方端部４８が光学ツール２４のネジ孔６０に完全にネジ係合するまで、光学ツールホルダ３０を光学ツール２４と共に回す。
説明のとおり、光学ツール２４は光学面２６の円環表面に対応する長手方向スロット４２を含み、スロット４２は、ツール２４及びホルダ３０を互いに取り付けたときに、光学ツールホルダ３０のキャビティ４０内のラジアルピン４４に係合する。ホルダ３０の露出前方表面４６には印（図示せず）が付けられ、その印は上記ピン４４と長手方向において位置合わせされる。したがって、射出成形機の使用者は、表面４６上の印がどこで静止するかを確認することにより、ボディ３０及び光学ツール２４をテールピース３２に取り付ける際に光学面２６の円環表面がどこに来るのかを判断することができる。印がゲート４６からずれた場所に止まった場合、使用者は、以下のようにして、より大きなトルクを与えることにより、テールピース前方端部４８及び穿孔６０のネジを磨り減らすことなく、印がゲート１６に対して位置合わせされるまで、光学ツールホルダ３０及び光学ツール２４をさらに回転させることができる。
図２を参照すると、立上ピン３６は共直線状の後方部分６２、及び前方部分６４に分かれ、その間に真鍮座金６６が設けられる。肩ネジ（shoulder screw）６８は、軸合わせされた穿孔７０及び７２を通って延びる。穿孔７０は後方立上ピン部分６２を貫通して形成され、穿孔７２は前方立上ピン部分６４の一部にわたって形成される。ネジ６８のネジが切られた端部７４は、穿孔７２のネジが切られた部分７２’内にネジ係合する。止めネジ７６は、前方立上ピン部分６４内に形成される半径方向に伸びる穴７８を通過して伸び、肩ネジ６８の軸部と係合して、肩ネジ６８を前方立上ピン部分６４内で回転的に固定する。
後方立上ピン部分６２内の穿孔７０は、第１の長さＬ₁に対しては肩ネジ６８の頭部６８’の外径よりやや大きい第１の径ｄ₂を有し、第２の長さＬ₂に対しては第２のより小さい径ｄ₃を有することに留意されたい。ｄ₃は、ネジ６８が第１の立上ピン部分６２を出て座金６６を通過して第２の立上ピン部分６４に入る肩ネジ６８の軸部よりもほんの少しだけ大きい。従って、後方立上ピン部分６２を通って延びるネジ６８の軸部の一部は、穿孔７０の壁面から半径方向内側に間隔が空いている。複数のバネ座金８０（例えば、皿バネ座金）は、第１の穿孔長さＬ１の範囲内に積載され、長さＬ₁及びＬ₂間に形成される肩部に当接する。真鍮ブッシング８２は上記座金８０とネジ６８の頭部６８’との間に配置される。バネ座金８０は連続的に積載され、第１および第２の立上ピン部分６２及び６４を互いに対して付勢する所定の大きさの力を提供する。第２の立上ピン部分６４のネジが切られた孔７２’内の肩ネジ６８を締めたり緩めたりすることによって、必要に応じて付勢力を増加させたり、減少させたりすることができる。立上ピン部分６２及び６４の間に存在する付勢力の量によって、静摩擦（第１及び第２の立上ピン部分６２及び６４が互いに対して回転固定された状態）から動摩擦（第２の立上ピン部分６４が、固定されている第１の立上ピン部分６２に対して独立して回転する状態）に移行するため必要となるトルクの量が決まる。好ましい実施形態において、立上ピン部分６２及び６４間に動摩擦を達成するために、光学ツールホルダ表面４６’に与える必要があるトルクは、約４〜１２インチポンドの範囲内である。使用者は、光学ツールホルダ３０及び光学ツール２４を立上ピン前方端部４８にネジ係合させるた後、ホルダ前方端部４６上の印がどこで止まるかを見る。ゲート１４の位置で止まらなかった場合、使用者は、（六角形表面４６’に係合した）レンチに必要なトルクを与えて、印がゲート１４の位置に来るまで、前方立上ピン部分６４を後方立上ピン部分６８に対して独立して回転させる。これにより、上記のように、円環表面がゲートの位置に位置決めされる。

Claims (8)

1. 鋳造ツールの非対称鋳型表面（２６）を、射出成形機のゲート（１４）に対して選択的に回転整列させる装置であって、該ゲートを通して、液体鋳型材料が、少なくとも部分的に該鋳型表面によって規定される鋳型キャビティ（１２）内に注入され、該装置が、
   ａ）それぞれ前方及び後方端部を持つ第１及び第２の共直線状の部分（６２，６４）を有する立上ピン（３６）であって、該立上ピン第１部分後方端部（３８）は該射出成形機内において回転可能に固定され、該鋳造ツールは該立上ピン第２部分の該前方端部に固定される、立上ピン（３６）と、
   ｂ）該立上ピン第１部分（６２）の該前方端部を該立上ピン第２部分（６４）の該後方端部に回転調節可能に取り付ける手段（６８）であって、該鋳造ツールは、該立上ピン前方部分とともに、該立上ピン後方部分に対して独立して回転し、鋳型ツールホルダ（３０）の露出した前方表面（４６）における印をピン（４４）に対して長手方向に位置合わせすることによって該射出成形機の該ゲートに対して該鋳型表面を位置合わせすることを可能にする手段（６８）と、
   を備えた装置。
2. 前記立上ピンの後方部分と前方部分とを互いに対して付勢する手段（８０）をさらに備えた、請求項１に記載の装置。
3. 前記取付手段が、頭部及びネジが切られた軸部分を有するネジ（６８）を含み、該軸部分は、前記立上ピンの前記後方及び前方部分に形成された軸合わせされた穿孔（７０，７２）を通って延び、該立上ピン前方部分の該穿孔にはネジが切られており（７２’）、該ネジの該軸部分（７４）は該前方部分穿孔内にネジ係合する、請求項２に記載の装置。
4. 前記付勢手段が、前記立上ピン後方部分の前記穿孔内にある前記ネジ軸部分の周りに位置決めされる複数のバネ座金（８０）を含む、請求項３に記載の装置。
5. 前記立上ピン後方部分及び前方部分の間に位置決めされた座金（６６）を更に備えた、請求項４に記載の装置。
6. 前記鋳型表面がコンタクトレンズ鋳型表面であり、該コンタクトレンズ鋳型表面が円環表面を備える、請求項１に記載の装置。
7. ネジが切られた前方及び後方端部を有するテールピース（３２）を更に備え、該テールピース後方端部は前記立上ピン前方部分前方端部（６４）にネジ係合し、該テールピース前方端部は前記鋳型表面とは反対側の前記鋳造ツール（２４）にネジ係合する、請求項１に記載の装置。
8. 前記鋳造ツールを取り外し可能に受けるキャビティ（１２）を有するホルダをさらに備え、該ホルダには該ホルダを貫通して形成された軸方向の孔を有し、前記テールピース前方端部は該孔を通して延びて該鋳造ツールに係合する、請求項７に記載の装置。

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