JP4409985B2 - Press molding apparatus, press molding method and molded product - Google Patents
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Description
本発明は、1つ以上の上型が支持された上型ダイプレートと、前記上型に対応する1つ以上の下型が支持された下型ダイプレートとを備え、加熱軟化させた材料を、前記上型と下型とからなる金型を用いて押圧し、成形するプレス成形装置、方法、成形品に関する。 The present invention comprises an upper die plate on which one or more upper dies are supported, and a lower die plate on which one or more lower dies corresponding to the upper dies are supported. The present invention relates to a press molding apparatus, a method, and a molded article that are pressed and molded using a mold composed of the upper mold and the lower mold.
従来から、1つ以上の上型が支持された上型ダイプレートと、前記上型に対応する1つ以上の下型が支持された下型ダイプレートとを備え、加熱軟化させた材料を、前記上型と下型とからなる金型を用いて押圧し、成形する光学素子のプレス成形装置および成形方法は種々提案されている(例えば特許文献1乃至6参照)。
光学素子の成形装置および成形方法において、特許文献2および3では、間隔調整部材を配置し、平行度(間隔)を制御、位置合わせを行う技術が開示されている。
また、特許文献1、4、5および6では、間隔調整部材を配置し、成形品の厚みを制御する技術が開示されている(特許文献5は成形品より線膨張係数の大きい間隔調整部材を配置する)。
プレス成形装置の平行度を制御するための従来技術としては、上下両金型間の周縁部で、加工時にプレス素材と接触しない複数個所に、ディスタンスブロック(間隔調整部材あるいは位置調整ブロックとも言う)をそれぞれ配設している。
従来では、このディスタンスブロックの高さを、必要に応じてシムを挟んで高さ調整することによって、金型の平行度の狂いを矯正した後、当り付けによりプレス成形装置の平行度の微調整を行っていた。
また、成形品の厚みを制御するための従来技術としては、金型構造内に(成形品より線膨張係数の大きい)間隔調整部材を配設し、上金型と下金型の再接近位置を規制する技術も存在する。
In the optical element molding apparatus and molding method,
Further,
As a conventional technique for controlling the parallelism of the press molding apparatus, a distance block (also referred to as a distance adjusting member or a position adjusting block) is provided at a plurality of positions at the peripheral edge between the upper and lower molds so as not to contact the press material during processing. Are arranged respectively.
Conventionally, by adjusting the height of the distance block with a shim as necessary, the deviation in parallelism of the mold is corrected and fine adjustment of the parallelism of the press molding device is performed by hitting. Had gone.
In addition, as a conventional technique for controlling the thickness of a molded product, a distance adjusting member (having a larger linear expansion coefficient than the molded product) is disposed in the mold structure, and the upper mold and the lower mold are re-approached. There is also a technology to regulate this.
従来のプレス成形装置では、摺動部の加工精度に起因するガタや、負荷、温度差などに起因する熱歪等によって、上型及び下型の平行度および間隔の精度は必ずしも満足するレベルに達するものではなく、製品の精度に悪影響を及ぼしている。
特にプレス成形装置が大型になると加工誤差も大きいことから摺動部の歪みも大きくなり、これを抑制するためには大掛りな対策を必要として装置が高価となると共に、たとえ対策を施したとしても、長期間使用している間に摺動部の摩耗が進むとガタが増大して、両型間の位置関係精度の再現性は実用許容値を超えてしまい、プレス成形装置の実用寿命が短くなるなど大変不経済である。
ここにおいて、上述のディスタンスブロックにより、上型および下型の平行度及び間隔を規定したものでは、上型および下型の平行度及び間隔の規定を、金型間の間隔を測定して、必要に応じてシムを挟んで金型の平行度を矯正し、その後、当り付けによりプレス成形装置の微調整を行うことが可能である。
しかしながら、当り付け作業時の調整量が大きくなり過ぎて、プレス成形装置の取り付けをし直す必要が生じたり、または製品の品質にバラつきが生じる等の問題点が生じている。また、成形中は間隔を規定することはできても制御することはできない。
また金型構造内に(成形品より線膨張係数の大きい)間隔調整部材を配設し、成形品の厚みを制御していたものも同様に、また、成形中に間隔を規定することはできても制御することはできないため、成形材料、成形条件が変化するたびに新たに間隔調整部材の材質、厚みを変化させて作成する必要があり、非常に煩雑である。
さらに、従来の間隔調整部材を用いた上型と下型の平行度および間隔の調整は金型間の間隔を測定し、必要に応じてシムを挟むという煩雑な作業が必要であり、調整量が大きくなり過ぎて、プレス成形装置を取り付けし直す必要が生じるか、または製品の品質にバラツキが生じる等の問題点があった。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、金型構造内のプレス材料と接触しない3箇所以上に間隔調整部材を配置し、前記間隔調整部材に温度調節機構を設け、間隔調整部材の温度変化による寸法変化を利用することによって上型と下型の平行度および間隔を制御する機能を有するプレス成形装置、成形方法および成形品を提供することにある。
In conventional press molding equipment, the parallelism and spacing accuracy of the upper and lower molds are not always satisfactory due to backlash caused by the processing accuracy of the sliding part, thermal strain caused by load, temperature difference, etc. It does not reach, and has a negative effect on the accuracy of the product.
In particular, if the press forming device is large, the processing error is large and the distortion of the sliding part also increases. To suppress this, a large measure is required and the device becomes expensive. However, as the wear of the sliding part progresses during long-term use, the play increases, and the reproducibility of the positional relationship accuracy between the two molds exceeds the practical allowable value, and the practical life of the press molding equipment is shortened. It is very uneconomical, such as shortening.
Here, in the case where the parallelism and interval between the upper die and the lower die are defined by the above-described distance block, the parallelism and interval between the upper die and the lower die are required to be measured by measuring the interval between the molds. Accordingly, it is possible to correct the parallelism of the mold with shims and finely adjust the press molding apparatus by hitting.
However, the adjustment amount at the time of the hitting operation becomes too large, and there is a problem that the press molding apparatus needs to be reattached or the quality of the product varies. Also, during molding, the interval can be defined but cannot be controlled.
In addition, a gap adjusting member (having a larger linear expansion coefficient than that of the molded product) is arranged in the mold structure to control the thickness of the molded product, and the interval can be defined during molding. However, since it cannot be controlled, it is necessary to change the material and thickness of the interval adjusting member every time the molding material and molding conditions change, which is very complicated.
Furthermore, adjusting the parallelism and spacing between the upper and lower molds using a conventional spacing adjustment member requires a complicated operation of measuring the spacing between the molds and sandwiching shims as necessary. However, there is a problem that it becomes necessary to reattach the press molding apparatus or the quality of the product varies.
An object of the present invention is to consider the above-mentioned situation, dispose a gap adjusting member at three or more locations not in contact with the press material in the mold structure, provide a temperature adjusting mechanism in the gap adjusting member, An object of the present invention is to provide a press molding apparatus, a molding method, and a molded product having a function of controlling the parallelism and interval between an upper die and a lower die by utilizing a dimensional change due to a temperature change.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、1つ以上の上型が支持された上型ダイプレートと前記上型に対応する1つ以上の下型が支持された下型ダイプレートとからなる金型構造を備え、前記上型と下型とを用いて加熱軟化させたプレス材料を押圧して成形するプレス成形装置において、前記金型構造内のプレス材料と接触しない3箇所以上の位置にあって上型ダイプレートあるいは上型のいずれかと下型ダイプレートあるいは下型のいずれかとの間に間隔調整部材を配置し、この間隔調整部材の寸法変化を生ずる温度調節機構を前記間隔調整部材に設けた、ことを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した前記間隔調整部材の高さの変化である請求項1記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度分布による膨張差を利用した前記間隔調整部材の高さの変化である請求項1記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記間隔調整部材の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した前記間隔調整部材の高さの変化と、温度分布による膨張差を利用した前記間隔調整部材の高さの変化である請求項1記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記間隔調整部材が複数の部材によって構成され、それぞれの部材が温度調節機構を備えている請求項1乃至4のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to an upper die plate on which one or more upper dies are supported and a lower die on which one or more lower dies corresponding to the upper dies are supported. In a press molding apparatus having a mold structure composed of a mold die plate and pressing the heat-softened press material using the upper mold and the lower mold, the press material in the mold structure does not come into contact A temperature adjusting mechanism that is arranged at three or more positions and that arranges a gap adjusting member between either the upper die plate or the upper die and either the lower die plate or the lower die, and causes a dimensional change of the gap adjusting member. Is provided on the interval adjusting member.
According to a second aspect of the present invention, in the press forming apparatus according to the first aspect, the dimensional change due to the temperature change of the gap adjusting member is a change in the height of the gap adjusting member utilizing expansion and contraction due to temperature. Features.
According to a third aspect of the present invention, in the press forming apparatus according to the first aspect, the dimensional change due to a temperature change of the gap adjusting member is a change in the height of the gap adjusting member utilizing an expansion difference due to a temperature distribution. It is characterized by.
According to a fourth aspect of the present invention, the dimensional change due to the temperature change of the gap adjusting member utilizes the change in the height of the gap adjusting member using expansion and contraction due to temperature and the expansion difference due to temperature distribution. The press forming apparatus according to claim 1, wherein the press forming apparatus is a change in height of the interval adjusting member.
The invention according to
また、請求項6に記載の発明は、加熱機構を有する前記間隔調整部材近傍に移動可能な冷却部材を設け、前記間隔調整部材に前記冷却部材を接触させることによって前記間隔調整部材の冷却を行う請求項1乃至5のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、前記冷却部材は、前記間隔調整部材に接触させることによって前記間隔調整部材の冷却を行う機能と、前記上型もしくは前記下型の少なくともどちらか一方に接触させることによって金型および成形品の冷却を行う機能を有する請求項6記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、前記間隔調整部材または前記冷却部材は、流体による冷却を行う請求項1乃至7のいずれか一項に記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、前記間隔調整部材の金型に当接する面とその面に対向する金型の面は、対をなす凸球面と凹球面とからなり、凹球面の曲率が凸球面の曲率と同一かそれ以上である請求項1乃至8のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、前記間隔調整部材と前記金型の間は、断熱機構が設けられている請求項1乃至9のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、前記上型と前記下型との間には、間隔検出手段が設けられている請求項1乃至10のいずれか一項に記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、前記間隔調整部材には、温度検出手段が設けられている請求項1乃至11のいずれか一項記載のプレス成形装置を特徴とする。
また、請求項13に記載の発明は、請求項1乃至12記載のプレス成形装置を用いて、間隔調整部材の温度を制御して寸法変化を行い、上型と下型の平行度および間隔を制御して金型の移動を行うプレス成形方法を特徴とする。
また、請求項14に記載の発明は、請求項1乃至12記載のプレス成形装置を用いて成形した成形品を特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, a movable cooling member is provided in the vicinity of the interval adjusting member having a heating mechanism, and the interval adjusting member is cooled by bringing the cooling member into contact with the interval adjusting member. A press molding apparatus according to any one of claims 1 to 5 is characterized.
According to a seventh aspect of the present invention, the cooling member is in contact with at least one of the upper die and the lower die, and a function of cooling the gap adjusting member by contacting the gap adjusting member. The press molding apparatus according to
The invention according to
According to the ninth aspect of the present invention, the surface of the distance adjusting member that abuts against the mold and the surface of the mold that faces the surface are composed of a pair of convex spherical surface and concave spherical surface, and the curvature of the concave spherical surface. The press molding apparatus according to claim 1, wherein is equal to or greater than a curvature of the convex spherical surface.
The invention described in
The invention according to claim 11 is characterized in that the press forming apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein a distance detecting means is provided between the upper mold and the lower mold. And
The invention according to claim 12 is the press forming apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the interval adjusting member is provided with a temperature detecting means.
In addition, the invention described in claim 13 uses the press molding apparatus described in claims 1 to 12 to control the temperature of the interval adjusting member to change the dimensions, thereby adjusting the parallelism and interval between the upper die and the lower die. It is characterized by a press molding method in which the mold is moved under control.
The invention as set forth in claim 14 is characterized by a molded product formed by using the press molding apparatus according to claims 1 to 12.
本発明によれば、金型構造内のプレス材料と接触しない3箇所以上に間隔調整部材を配置し、前記間隔調整部材に温度調節機構を設け、間隔調整部材の温度を1つ1つ独立に制御することで、上型と下型の平行度および間隔を所望の値に制御することができる。
また、従来の間隔調整部材は上型と下型の平行度および間隔を一定値に規制するだけであったが、本発明の間隔調整部材は温度調節機構を備えているので、上型と下型の平行度および間隔を所望の値に制御することができる。
さらに、従来の間隔調整部材を配設し、成形品の厚みを制御していたものでは、成形材料、成形条件が変化するたびに新たに間隔調整部材の材質、厚みを変化させ、作成する必要があり、非常に煩雑であったが、本発明の間隔調整部材は温度調節機構を備えているので、上型と下型の平行度及び間隔を所望の値に制御することができる。
本発明の間隔調整部材は温度変化による膨張収縮を利用しているので、上型と下型の平行度および間隔を、間隔調整部材を外し、シムを挟むといった煩雑な作業をすることなく、温度調節のみで所望の値に制御することができ、また、大掛りな装置を設ける必要がない。
According to the present invention, the interval adjusting members are arranged at three or more locations that do not contact the press material in the mold structure, the temperature adjusting mechanism is provided on the interval adjusting member, and the temperatures of the interval adjusting members are independently set. By controlling, the parallelism and interval between the upper mold and the lower mold can be controlled to desired values.
In addition, the conventional distance adjusting member only regulates the parallelism and the distance between the upper mold and the lower mold to a constant value. However, the distance adjusting member of the present invention includes a temperature adjusting mechanism. The mold parallelism and spacing can be controlled to desired values.
Furthermore, in the case where a conventional gap adjusting member is provided and the thickness of the molded product is controlled, it is necessary to create a new gap adjusting member material and thickness each time the molding material and molding conditions change. However, since the interval adjusting member of the present invention includes a temperature adjusting mechanism, the parallelism and interval between the upper die and the lower die can be controlled to desired values.
Since the interval adjusting member of the present invention utilizes expansion and contraction due to temperature change, the parallelism and the interval between the upper die and the lower die can be adjusted without removing the interval adjusting member and sandwiching the shim. It can be controlled to a desired value only by adjustment, and there is no need to provide a large-scale device.
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1は本発明によるプレス成形装置の第1の実施形態の構成を示す概略断面図である。図2は図1のプレス成形装置の圧力機構を除いて金型構造を示す概略図である。
プレス成形装置Aは、成形装置本体に固定された下型ダイプレート1と、この下型ダイプレート1に対して接離可能に垂直方向に上下する上型ダイプレート2を有している(第1の実施形態では上型3が可動で下型4が固定だが、上型3が固定で下型4が可動でもよく、更には上型3、下型4が両方共可動でも構わない)。
金型は光学レンズアレイ用金型(転写面長さ:例えばA3長)であり、上型3と下型4とから成り、対向する凹球面3aと凸球面4aを有する上型3および下型4の転写面は研削研磨により鏡面加工されている。
上型3は、この例では上型ダイプレート2の下面に上型断熱板5(断熱機構)を介して取り付けられるとともに、下型4は下型ダイプレート1上面に下型断熱板6(断熱機構)を介して固定されている。そして、これら上型3及び下型4には加熱機構7が備えられ、金型及びプレス材料を加熱することができるようになっている。また、上型ダイプレート2及び下型ダイプレート1間には間隔調整部材(温度センサ)8が備えられる。この図1、図2に示す例では、加熱のために上型3及び下型4に加熱機構7を備えるが、温度制御を行うために上型ダイプレート2、下型ダイプレート1、上型3、下型4、及び間隔調整部材8には、必要に応じて加熱機構7及び冷却機構10を備えるものである。この点、全図において図示の構成は例示である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of a first embodiment of a press molding apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing a mold structure excluding the pressure mechanism of the press molding apparatus of FIG.
The press forming apparatus A includes a lower die plate 1 fixed to the main body of the forming device and an
The mold is a mold for an optical lens array (transfer surface length: A3 length, for example), which is composed of an
In this example, the
図3は図2の金型構造にあって、図1、図2とは異なる構造(台上に植立部からなる複数の部材を有する構造)の間隔調整部材8とその加熱機構7および冷却機構10を例示する概略斜視図である。図4は間隔調整部材8の構造変形例を示す概略図である。この間隔調整部材8には加熱機構(電気ヒータ)7及び冷却機構(冷却水(油)管)10が図3に示すように設けられ、加熱あるいは冷却にて上下方向に伸縮し、あるいは膨張差によって湾曲する構造である(図4参照)。また、間隔調整部材8には、温度センサでもあり、このセンサの検出にては、加熱あるいは冷却の加減にて伸縮や湾曲の程度を制御できるようになっている。
また、上型断熱板5には、図2に示すように成形時にプレス材料と接触しない3個所に、凹球面2aがそれぞれ形成されている。この各凹球面2aは、上型3の上下移動方向と同じ下方向を湾曲して向くように形成されている。そして、上型ダイプレート2の3個所に形成された各凹球面2aの下方には、温度調節機構を設けた間隔調整部材8が下型断熱板6上に固定されて配設されている。
間隔調整部材8の上型断熱板5に形成された凹球面2aと対向する面は、凸球面8aとなっており、その曲率は凹球面2aの曲率以下となっている。この間隔調整部材8はアルミ部材の温度による膨張収縮(具体例は図4にて例示)を利用して上型3と下型4の平行度および間隔を制御する。
以上の説明では、金型構造に間隔調整部材8を設け、この間拡張性部材に温度調節機構を備えて膨張収縮させることにより、図2の例では高さ方向に伸縮させ、図4の例では高さ方向に伸縮と湾曲させて、上型断熱版5及び下型断熱版6間ひいては上型3及び下型4間の間隔を調整制御することを述べた。
FIG. 3 shows the mold structure of FIG. 2, the
Further, as shown in FIG. 2, concave
The surface facing the concave
In the above description, the
次に、図5乃至図9にて、間隔調整部材8とは別体の冷却部材9を間隔調整部材8と上下の金型3、4との間に配置した例を示す。ここでは、冷却部材9にて間隔調整部材8や上下の金型3、4を冷却する構成であるので、間隔調整部材8や上下の金型3、4には、例えば図3に示すような間隔調整部材8のような冷却機構10は、無くても良い(あっても差し支えは無いが)。
図5は図2の金型においてブランク(プレス材料)をセットする動作を説明する概略断面図である。図6は図2の金型において上型下降の動作を説明する概略断面図である。すなわち、上型3及び下型4を加熱しかつ間隔調整部材8を加熱により膨張させ上型3を下降させた状態を示している。ここでは、間隔調整部材8の膨張によって下型4と上型3との間が離間する。図7は図2の金型において冷却部材9の移動動作と間隔調整部材8の収縮を説明する概略断面図である。この間拡張性部材8の収縮にて下型4と上型3との間のブランクがプレス動作にて成型される。
図5において、加熱機構7を有する間隔調整部材8近傍に移動可能な冷却部材9を設け、図7のように間隔調整部材8に前記冷却部材9を接触させることによって間隔調整部材8の冷却を行う。
冷却部材9は、間隔調整部材8に接触させることによって前記間隔調整部材8の冷却を行う機能と、上型3もしくは下型4の少なくともどちらか一方に接触させることによって金型および成形品の冷却を行う機能を有している。
図8は図2の金型において冷却部材9の金型への移動による金型の冷却を説明する概略断面図である。図9は間隔調整部材8の加熱動作による離型動作を説明する概略断面図である。
Next, FIG. 5 to FIG. 9 show an example in which a cooling
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the operation of setting a blank (press material) in the mold of FIG. FIG. 6 is a schematic sectional view for explaining the operation of lowering the upper mold in the mold of FIG. That is, the
In FIG. 5, a
The cooling
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining cooling of the mold by moving the cooling
図10は第1の実施の形態における間隔調整部材8の温度と高さの関係を示す図である。各間隔調整部材8は高さ300mmで、アルミ部材を同時に研削研磨して製作されたもので、各間隔調整部材8の高さのバラツキ幅は極めて小さい。
この間隔調整部材8の温度と高さの関係は、例えば間隔調整部材8の温度を20℃から100℃まで変化させたときの間隔制御の幅は0.55mmでプレス材料近傍位置からのプレス材料にプレスし、十分な圧力をかけることができる。
各間隔調整部材8には、図示しない電気ヒータおよび温度センサを設け、電気ヒータおよび温度センサは図示しない表示装置とコントローラに接続されており、表示装置には各間隔調整部材8の温度の測定値がデジタル表示されるようになっており、コントローラにはテンキー等の入力装置が備えられて各間隔調整部材8の温度を各々独立に制御できるようになっている。
そして、図示しない上型3と下型4の間隔(平行度)を測定する測定センサが上型3及び下型4間のプレス材料と接触しない箇所に配設されている。また、この測定センサは図示しない表示装置に接続されている。
表示装置には、各測定センサにより測定された上型3と下型4の間隔の測定値とそれを元に算出された平行度がそれぞれデジタルで表示されるようになっている。
そして、金型と各間隔調整部材8を結ぶ線上にはそれぞれ冷却部材9が配設され、冷却部材9は例えば冷却水(油)を循環させた冷却機能を備えている。また、この冷却部材9は移動可能であり、各間隔調整部材8および金型に接触できるようになっている。
第1の実施形態では間隔調整部材8にアルミニウムを用いているが、その他の金属、ポリイミドなどの樹脂、セラミックなどを用いても構わないし、油などの流体を封入して用いても構わない。
また、第1の実施形態では上型ダイプレート2及び下型ダイプレート1間に間隔調整部材8を設けたが、金型の構造上上型ダイプレート2及び下型4間、上型1及び下型ダイプレート1間、上型3及び下型4間に備えても構わない。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the temperature and the height of the
The relationship between the temperature and the height of the
Each
A measurement sensor (not shown) for measuring the distance (parallelism) between the
On the display device, the measured value of the distance between the
And the cooling
In the first embodiment, aluminum is used for the
In the first embodiment, the
次に、上記のように構成される本実施の形態のプレス成形装置の成形時の動作をまとめて説明する。先ず、ブランク成形品(ポリカーボネート)を金型内に供給し、金型およびブランク成形品を軟化点近傍の温度まで加熱する。
第1の実施の形態ではブランク成形品としてポリカーボネートをプレス成形対象としているが、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)など他の樹脂だけでなく、ガラスなどの他の材料を用いても構わない。
また、フィルム、シートなどを用いてプレス成形しても構わないし、溶融樹脂、溶融ガラスなどを射出充填してプレス成形しても構わない。また、第1の実施形態では一例として電気ヒータを用いて金型およびブランク成形品を加熱しているが、赤外線ランプなど他の加熱手段を用いても構わない。
次に上型3を配設された間隔調整部材8に接触するように移動させる。続いて、配設された測定センサによってプレス成形装置の上型3と下型4の間隔を測定してプレス成形装置の平行度を測定する。そして各間隔調整部材8の温度を調整し、上型3と下型4の間隔(平行度)が所望の値になるようにする。
平行度の調整後に上型3と下型4の間隔が所定の値になるように各冷却部材9を移動させ、各間隔調整部材8に接触させて各間隔調整部材8を冷却し、収縮させる。これにより、上型3はブランク成形品に接触し、上型3と下型4で挟み込み、ブランク成形品を加圧変形する。
変形後、各冷却部材9を移動させ、金型に接触させることにより、金型およびブランク成形品を軟化点未満の温度まで冷却する。金型およびブランク成形品を軟化点未満の温度になった後に、上型3と下型4の間隔が所定の値になるように各間隔調整部材8を加熱し、膨張させ、上型3を平行に上昇させて離型し、プレス成形品を取り出した。
第1の実施の形態では各間隔調整部材8を加熱し、上型3を平行に上昇させ、離型しているが、各間隔調整部材8の温度を制御し、上型3を傾けた状態で一部分を離型させ、そこにエアなどを吹き込み金型との密着力を弱めながら離型するなど、離型に当たっては平行に離型することに限るものではない。
Next, the operation | movement at the time of shaping | molding of the press molding apparatus of this Embodiment comprised as mentioned above is demonstrated collectively. First, a blank molded product (polycarbonate) is supplied into the mold, and the mold and the blank molded product are heated to a temperature near the softening point.
In the first embodiment, polycarbonate is a press-molded object as a blank molded product, but other materials such as glass as well as other resins such as PMMA (polymethyl methacrylate) may be used.
Moreover, press molding may be performed using a film, a sheet, or the like, or molten resin, molten glass, or the like may be injected and filled. In the first embodiment, as an example, an electric heater is used to heat the mold and the blank molded product, but other heating means such as an infrared lamp may be used.
Next, the upper mold |
After adjusting the parallelism, the cooling
After the deformation, each cooling
In the first embodiment, each
図11乃至図14は、第2の実施の形態を示すものであって、間隔調整部材8として図4に示す台部分のみの構造を示す。すなわち、加熱による膨張差にて生じた湾曲(反り)を利用して、高さ調整を行うものである。そして、ここでは、電気ヒータに例示される加熱機構7と冷却油による冷却機構10のそれぞれの加減を調節して間隔調整部材8による高さ調整(湾曲調整)を行っている。
図11は図2の金型においてシートを供給する場合を説明する概略断面図である。図12は図2の金型において上型下降の動作を説明する概略断面図である。図13は図2の金型において冷却油の移動と間隔調整部材8のヒータのオフによるプレス動作を説明する概略断面図である。
図14は金型冷却と間隔調整部材8のヒータのオンおよび離型動作を説明する概略断面図である。図15は、第2の実施の形態における間隔調整部材8(ここではアルミ材)の加熱温度と高さの関係を示す図である。
まずプレス成形装置の構成を説明する。図11および図14において、プレス成形装置は、成形装置本体に固定された下型ダイプレート1と、この下型ダイプレート1に対して接離可能に上下方向に移動する上型ダイプレート2を有している。
金型は、導光路用金型(転写面φ300mm)で、上型3と下型4とから成り、上型3は上型ダイプレート2の下面に取り付けられるとともに、下型4は下型ダイプレート1上面に固定されている。
この上型3および下型4はヒータおよび図示しない温度センサが設けられ、金型およびプレス材料を加熱できるようになっている。また、間隔調整部材(温度センサ)8は下型の成形時にプレス材料と接触しない4個所に配設されている。
この間隔調整部材8はアルミニウム部材の温度分布(温度差)による膨張差(反り)を利用して上型3と下型4の平行度および間隔を制御する。この各アルミニウム部材は高さ50mm、長さ300mmで、同時に研削研磨して製作されたもので、各アルミニウム部材の高さ、長さのバラツキ幅は極めて小さい。
そして、各アルミニウム部材には電気ヒータ、冷却油用配管および図示しない温度センサを備え、電気ヒータおよび温度センサは図示しない表示装置とコントローラに接続されている。
11 to 14 show a second embodiment, and show the structure of only the base portion shown in FIG. That is, the height adjustment is performed by utilizing the curvature (warpage) generated by the difference in expansion due to heating. Here, the height adjustment (curvature adjustment) by the
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view illustrating a case where a sheet is supplied in the mold of FIG. FIG. 12 is a schematic sectional view for explaining the operation of lowering the upper mold in the mold of FIG. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining the pressing operation by moving the cooling oil and turning off the heater of the
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining mold cooling and turning-on and releasing operations of the heater of the
First, the configuration of the press molding apparatus will be described. 11 and 14, the press molding apparatus includes a lower die plate 1 fixed to the molding apparatus body and an
The mold is a light guide path mold (transfer surface φ300 mm), and is composed of an
The
The
Each aluminum member includes an electric heater, a cooling oil pipe, and a temperature sensor (not shown), and the electric heater and the temperature sensor are connected to a display device and a controller (not shown).
表示装置には各間隔調整部材8の温度の測定値がデジタル表示されるようになっており、コントローラにはテンキー等の入力装置が備えられて各間隔調整部材8の温度を独立に制御できるようになっている。
各冷却油用配管は図示しない各金型温度調節機に接続されており、所定の温度の冷却油を循環させ、各間隔調整部材8を冷却できるようになっている。このアルミ部材の上面−下面の温度差と高さの関係を図15に示している。
例えば、各アルミニウム部材に30℃の温度差を付けたときの間隔制御の幅は0.93mmでプレス材料近傍からのプレス材料にプレスし、十分な圧力をかけることができる。
そして、図示しない上型3と下型4の間隔(平行度)を測定する測定センサが上型3下型4のプレス材料と接触しない箇所に配設されている。また、この測定センサは図示しない表示装置に接続されている。
表示装置には、各測定センサにより測定された上型3と下型4の間隔の測定値とそれを元に算出された平行度がそれぞれデジタル表示されるようになっている。
The display device digitally displays the measured value of the temperature of each
Each piping for cooling oil is connected to each mold temperature controller (not shown), and the cooling oil of a predetermined temperature is circulated so that each
For example, the width of the interval control when a temperature difference of 30 ° C. is applied to each aluminum member is 0.93 mm, and the press material from the vicinity of the press material can be pressed and a sufficient pressure can be applied.
A measurement sensor that measures the distance (parallelism) between the
On the display device, the measured value of the distance between the
次に、上記のように構成される本実施例のプレス成形装置の成形時の動作を説明する。
先ず、PMMAシートを金型内に供給し、金型およびPMMAシートを軟化点近傍の温度まで加熱する。次に、上型3を配設された間隔調整部材8に接触するように移動させる。
続いて、配設されたセンサによってプレス成形装置の上型3と下型4の間隔を測定してプレス成形装置の平行度を測定する。そして各間隔調整部材8の上面と下面の温度差を電気ヒータと冷却油によって調整し、上型3と下型4の間隔(平行度)が所望の値になるようにする。
平行度の調整後に上型3と下型4の間隔が所定の値になるように各間隔調整部材8の上面と下面の温度差を狭め(電気ヒータと冷却油によって調整)、収縮させ、上型3をPMMAシートに接触させ、上型3と下型4で挟み込み、PMMAシートを加圧変形する。
変形後、金型およびPMMAシートを軟化点未満の温度まで冷却する。上型3と下型4の間隔が所定の値になるように各間隔調整部材8の上面と下面の温度差を広げて膨張させ、上型3を平行に上昇させて離型し、プレス成形品を取り出した。
比較のため、従来例1として、間隔調整部材および冷却部材を設けない金型で第2の実施の形態と同様の成形実験を行った。
比較のため、従来例2として、温度制御機能を備えない間隔調整部材を設けた金型で第2の実施の形態と同様の成形実験を行った。
Next, the operation | movement at the time of shaping | molding of the press molding apparatus of a present Example comprised as mentioned above is demonstrated.
First, the PMMA sheet is supplied into the mold, and the mold and the PMMA sheet are heated to a temperature near the softening point. Next, the
Subsequently, the distance between the
After adjusting the parallelism, the temperature difference between the upper surface and the lower surface of each
After deformation, the mold and PMMA sheet are cooled to a temperature below the softening point. The temperature difference between the upper surface and the lower surface of each
For comparison, a molding experiment similar to that of the second embodiment was performed as a conventional example 1 using a mold not provided with a gap adjusting member and a cooling member.
For comparison, as conventional example 2, a molding experiment similar to that of the second embodiment was performed using a mold provided with an interval adjusting member without a temperature control function.
第1および第2の実施の形態、従来例1および2では導光路、光学レンズアレイを作成したが、本発明はこれに限るものではなく、他の光学素子やその他一般にプレス成形によって作成されるものに適用することができる。
第1の実施の形態で成形したレンズアレイの各レンズの中心厚バラツキ幅は0.2μmで、全ての成形品を使用することができた。
また、第2の実施の形態、従来例1および2で成形した導光路の溝深さのバラツキ幅を測定したところ、次の様になった。
従来例1:20μm(一部溝が全く転写されていなかった。)
従来例2:8μm(光効率が異なり、使用に耐えなかった。)
第2の実施の形態:0.4μm(金型の溝深さのばらつき幅は0.3μmで金型形状をほぼ転写しており、全ての成形品を使用することができた。)
間隔調整部材8の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した間隔調整部材8の高さの変化であることによって、上型3と下型4の平行度および間隔を効率的に所望の値に制御することができる。
上型3と下型4の間隔が狭い場合、温度による膨張収縮を利用した間隔調整部材8の高さの変化では上型3と下型4の間隔の制御の幅が少ないことがある。しかし、間隔調整部材8の温度変化による寸法変化が、温度分布(温度差)による膨張差(反り)を利用した間隔調整部材8の高さの変化であれば、上型3と下型4の間隔が狭い場合でも十分な上型3と下型4の間隔の制御の幅を確保することができる。
間隔調整部材8の温度変化による寸法変化が、温度による膨張収縮を利用した間隔調整部材8の高さの変化と、温度分布(温度差)による膨張差(反り)を利用した間隔調整部材8の高さの変化であることによって、どちらか一方のみを利用した場合と比較して上型3と下型4の平行度および間隔の制御の幅をさらに広げることができる。
前記間隔調整部材8が複数の部材によって構成され、それぞれの部材が温度調節機構を備えていることによって、高さの大きい部材、線膨張係数が大きい部材は粗調整、高さの小さい部材、線膨張係数が小さい部材は微調整といった具合に上型3と下型4の平行度および間隔の制御の精度を向上させることができる。
In the first and second embodiments and the conventional examples 1 and 2, the light guide and the optical lens array are created. However, the present invention is not limited to this, and other optical elements and other generally produced by press molding. Can be applied to things.
The center thickness variation width of each lens of the lens array molded in the first embodiment was 0.2 μm, and all molded products could be used.
Moreover, when the variation width of the groove depth of the light guide formed in the second embodiment, Conventional Examples 1 and 2 was measured, the following results were obtained.
Conventional example 1: 20 μm (some grooves were not transferred at all)
Conventional example 2: 8 μm (light efficiency was different and could not be used)
Second embodiment: 0.4 μm (The variation of the groove depth of the mold was 0.3 μm, and the mold shape was almost transferred, and all molded products could be used.)
Since the dimensional change due to the temperature change of the
When the distance between the
The dimensional change due to the temperature change of the
The
加熱機構を有する間隔調整部材8近傍に移動可能な冷却部材を設け、間隔調整部材に冷却部材を接触させ、境界条件を変化させることによって間隔調整部材8の冷却を行うことで、間隔調整部材8の冷却を効率的に行うことができ、成形サイクルを短縮させることができる。
冷却部材9は、間隔調整部材8に接触させることによって間隔調整部材8の冷却を行う機能と、可動型もしくは固定側の少なくともどちらか一方に接触させ、境界条件を変化させることによって金型および成形品の冷却を行うことで、間隔調整部材8の冷却を効率的に行うことができ、成形サイクルを短縮させることができる。
間隔調整部材8または冷却部材9の冷却機能が流体によるものであることで大掛りな装置を設けることなく、効率的に間隔調整部材8または冷却部材9の冷却を行うことができる。
間隔調整部材8の金型(上型3もしくは下型4)に当接する面とその面に対向する金型(上型3もしくは下型4)の面が平面同士であった場合、金型の平行度が大きくずれていた場合は点で接触することになる。そのため、多大な負荷がかかり、間隔調整部材8または金型を破損してしまう可能性がある。
間隔調整部材8の金型(上型3もしくは下型4)に当接する面とその面に対向する金型(上型3もしくは下型4)の面が、凸球面3aと凹球面4aの対になっていて、凹球面4aの曲率が凸球面3aと同一かそれ以上であることによって、金型の平行度が大きくずれていた場合でも面で接触させることができ、間隔調整部材8または金型を破損することを防止できる。
A movable cooling member is provided in the vicinity of the
The cooling
Since the cooling function of the
When the surface of the
The surface of the
間隔調整部材8と金型(上型3もしくは下型4)の間に断熱機構が設けることで、間隔調整部材8の温度制御の精度を向上させ、上型3と下型4の平行度および間隔の制御をより一層容易に行うことができる。
金型に上型3と下型4の間隔(上型3と下型4の平行度および間隔を調整することができるため、作業性を大幅に向上できる。また、成形中の金型の平行度を測定できるため、不良発生時の原因把握が容易になる。
間隔調整部材8に温度検出手段が設けることで、間隔調整部材8の温度を直接に測定しながら間隔調整部材8の温度を調整することができるため、上型3と下型4の平行度および間隔の制御をより一層容易に行うことができる。
本発明によるプレス成形装置を用いて、間隔調整部材8の温度変化による寸法変化を利用し、上型3と下型4の平行度および間隔を制御して金型の移動(型締め、プレス、離型)を行うことによって、大掛りな装置を設けることなく、上型と下型の平行度および間隔の制御を精密に行うことができるため、形状精度が良好なプレス成形品を得ることができる。
本発明によるプレス成形装置を用いることによって、大掛りな装置を設けることなく、上型3と下型4の平行度および間隔の制御を精密に行うことができるため、形状精度が良好なプレス成形品を得ることができる。
By providing a heat insulation mechanism between the
The distance between the
Since the temperature detecting means is provided in the
Using the press molding apparatus according to the present invention, the dimensional change due to the temperature change of the
By using the press molding apparatus according to the present invention, it is possible to precisely control the parallelism and spacing between the
A プレス成形装置、1 下型ダイプレート、2 上型ダイプレート、2a 凹球面、3 上型、3a 凹球面、4a 凸球面、5 断熱機構(上型断熱板)、6 断熱機構(下型断熱板)、7 加熱機構(電気ヒータ)、8 間隔調整部材(温度センサ)、8a 凸球面、9 冷却部材、10 冷却機構 A press molding device, 1 lower die plate, 2 upper die plate, 2a concave spherical surface, 3 upper die, 3a concave spherical surface, 4a convex spherical surface, 5 thermal insulation mechanism (upper thermal insulation plate), 6 thermal insulation mechanism (lower thermal insulation) Plate), 7 heating mechanism (electric heater), 8 interval adjusting member (temperature sensor), 8a convex spherical surface, 9 cooling member, 10 cooling mechanism
Claims (14)
A molded product formed by using the press molding apparatus according to claim 1.
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