JP5056245B2 - ステージ、及び成形機 - Google Patents

Description

本発明は、金型を可動盤や固定盤に固定するためのステージ、及びかかるステージを組み込んだ成形機に関する。

射出成形機として、固定盤と可動盤との間に固定金型と可動金型とを挟持して型締めを行うものが存在する（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−２７２５５８号公報

上記のような射出成形機では、固定金型が固定盤に位置決め設置され、可動金型が可動盤に位置決め設置されるが、金型の固定盤及び可動盤に対する設置誤差、金型の作製誤差や射出成形機の繰返し使用等によって、固定金型と可動金型との型締めに際して微小なズレが発生し、成形品の形状精度が低下する場合がある。特に、近年の高精度レンズでは、金型の微小な位置ズレがレンズの光学性能に大きく影響する。

また、固定金型と可動金型に、位置決め手段を備えたものは、固定金型と可動金型とに微小なズレがあると、位置決め手段が互いに偏当たりして、位置決め手段が磨耗し、長期にわたって安定した高精度の成形が困難となるおそれもある。

そこで、本発明は、固定金型と可動金型とを型締めして繰返しの使用においても高精度の成形品の製造を可能にする金型支持用のステージ及びこれを組み込んだ成形機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る成形用のステージは、固定盤及び可動盤のいずれか一方に固定されるベース部と、金型を取り付ける可動部と、ベース部と可動部との間に設けられて、弾性バネの変形を利用してベース部と可動部とを弾性的に連結する緩衝装置とを備える。ここで、弾性バネは、弾性変形が所定の方向に規制される板状のバネであることを特徴とする。また、ベース部と、可動部と、弾性バネとは、一体に形成されていることを特徴とする。

上記ステージでは、固定盤に固定されている金型と可動盤に固定されている金型との間に微小な位置ズレが生じても、いずれかの盤側において、緩衝装置によって可動部がベース部に対して変位するので、可動盤側の金型と固定盤側の金型とが精度よく合致するように再調整でき、高精度の成形品を製造することができる。また、ステージに設けた緩衝装置の働きにより、位置決め機構が偏当たりすることもなくなるので、金型の耐久性も向上する。また、このステージでは、弾性バネが弾性変形が所定の方向に規制される板状のバネであるので、ベース部に対する可動部の変位を、例えば型締めの方向に垂直な所望の方向に簡易かつ精密に制限することができる。さらに、板状のバネを用いることで、磨耗による精度の劣化が抑えられメンテナンスの負担を低減できるので、長期間にわたって高精度の成形品を形成することができる。
さらに、上記ステージでは、ベース部と、可動部と、弾性バネとが一体に形成されているので、ステージの剛性を高めることができ、さらに、ステージの部品点数を低減でき小型化することができる。

本発明の別の態様では、緩衝装置が、緩衝装置が、少なくとも１つ以上の中間枠と、少なくとも１つ以上の中間枠とベース部又は可動部とを相互に連結する複数の弾性バネとを備え、少なくとも１つ以上の中間枠とベース部とを弾性バネとしての板状のバネによって相互に連結し、少なくとも１つ以上の中間枠と可動部とを弾性バネとしての板状のバネによって相互に連結し、ベース部と可動部と少なくとも１つ以上の中間枠と弾性バネとが、一体に形成されていることを特徴とする。この場合、可動部を中間枠を介して複数方向に相対変位させることができる。なお、中間枠を複数設ければ、可動部の変位の自由度が高まる。

本発明のさらに別の態様では、弾性バネが、直線的にそれぞれ延びるとともに放射状に配置されることを特徴とする。この場合、可動部側をべ一ス部に対して相対的に回転させることができる。つまり、偏心量の少ない回転型のステージを提供できる。

本発明のさらに別の態様では、少なくとも２つ以上の弾性バネが、直線的にそれぞれ延びるとともに平行に配置されることを特徴とする。この場合、直進性に優れた直動型のステージを得ることができる。

本発明のさらに別の態様では、弾性バネが、可動盤の移動方向に垂直な方向への変位を許容することを特徴とする。

本発明のさらに別の態様では、ステージの少なくとも一部の材料が、チタン又はチタン合金であることを特徴とする。チタンやチタン合金は、他の金属に比べ比重が小さいのでステージを軽くすることができ、支持部品等の設計の自由度が増す。また、弾性バネがチタンやチタン合金である場合、弾性バネのじん性が高くなり、疲労破壊が発生しにくくなる。また、可動部等がチタンやチタン合金である場合、断熱効果の高いステージを得ることができる。

本発明のさらに別の態様では、温度調整部をさらに備えることを特徴とする。この場合、金型からの熱伝導によるステージの温度変化や温度分布が小さくなって熱変形量が低減されるので、より高精度に金型の位置を調整し、かつ維持することができる。

本発明のさらに別の態様では、可動部を直接的又は間接的に変位させる変位装置をさらに備えることを特徴とする。この場合、可動部に支持された金型の変位量やその範囲を調整することができる。

本発明のさらに別の態様では、変位装置に対向して変位装置の駆動力に対抗する力を付与する予圧装置をさらに備えることを特徴とする。この場合、可動部の保持をより確実にすることができ、調整範囲（可動範囲）を広げることができる。

本発明のさらに別の態様では、金型の変位を検出する変位検出装置をさらに備えることを特徴とする。この場合、金型の位置やその調整量を管理することができる。なお、金型の変位の検出は、金型の変位を直接検出する場合に限らず、可動部の変位検出を介して間接的に金型の変位検出を行う場合も含む。

本発明のさらに別の態様では、固定盤又は可動盤と可動部との間の接触面、又は金型とベース部との間の接触面との少なくとも一方が研磨されていることを特徴とする。この場合、ステージの可動部や中間枠と、固定盤又は可動盤との摩擦力を低減することができ、或いはステージのベース部と、金型とのの摩擦力を低減することができるので、滑らかな調整動作が可能になる。

本発明のさらに別の態様では、固定盤と、可動盤と、金型と、液体に接する部分とのうち少なくとも１箇所以上に防錆処理がなされていることを特徴とする。つまり、例えば固定盤、可動盤、金型、及び液体に接する部のいずれかの箇所、又はこれら全てに防錆処理がなされている。この場合、固定盤、可動盤、金型等の滑らかな移動を確保することができ、ステージの寿命を長くすることができる。また、このような防錆処理によって、水等の液体による各部の腐食を防止でき、可動部の金型取付面の平面度や平行度を維持しやすくなる。

本発明のさらに別の態様では、固定盤又は可動盤との接触面に潤滑剤が塗布されていることを特徴とする。この場合、可動部等の滑らかな移動を確保することができる。

本発明に係る成形機は、上述のステージを備え、ステージの可動部を固定盤及び可動盤の少なくとも一方に固定する固定部材を有することを特徴とする。

上記成形機によれば、可動部等の位置調整後、可動部をビス等の固定部材で固定することによって、さらに高圧で型締めを行った場合にも金型の位置ずれが生じにくくなる。

本発明の具体的な態様では、上記成形機において、固定盤に固定された金型と可動盤に固定された金型との型締め時に両金型を相対的に位置決めする位置決め機構をさらに備えることを特徴とする。上述のステージにより、位置決め機構の消耗を低減することができ、金型等の寿命を延ばすことができる。

〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態である射出成形装置について、図面を参照しつつ説明する。まず、図１は、本実施形態の射出成形装置の構造を概念的に説明する正面図である。

本実施形態の射出成形装置１００は、射出成形機１０と、取出し装置２０と、温度調節装置４０と、センサ駆動部５０とを備える。射出成形機１０は、射出成形を行って成形品ＭＰを作製する部分であり、取出し装置２０は、射出成形機１０から成形品ＭＰを取り出す部分であり、温度調節装置４０は、射出成形機１０の金型６１，６２やその周辺の温度を調節するための部分であり、センサ駆動部５０は、金型６１，６２を支持するステージ６４に設けた変位検出装置その他の各種センサを制御する部分である。ここで、射出成形装置１００は、型開き及び型閉じが横方向となっている。

射出成形機１０は、固定盤１１と、可動盤１２と、型締め盤１３と、開閉駆動装置１５と、射出装置１６とを備える。射出成形機１０は、固定盤１１と可動盤１２との間に第１の金型である固定金型６１と第２の金型である可動金型６２とを挟持して両金型６１，６２を型締めすることにより成形を可能にする。

固定盤１１は、支持フレーム１４の中央側上面に固定された固定盤であり、取出し装置２０をその上部に支持する。固定盤１１の内側は、固定金型６１を着脱可能に支持しており、可動盤１２の内側に対向している。固定盤１１は、タイバー１９ａ，１９ｂを介して型締め盤１３に固定されており、成形時の型締め（すなわちロックアップ）の圧力に耐え得るようになっている。なお、固定盤１１上の固定金型６１の表面には、位置決め用のテーパ状凹部６６が形成されている。

上側タイバー１９ａと下側タイバー１９ｂとは、それぞれ固定盤１１と型締め盤１３との間に架設されている。上側タイバー１９ａと下側タイバー１９ｂとは、実際には２本ずつあり、固定盤１１及び型締め盤１３の四隅に支持されて、互いに平行に延びている。可動盤１２の四隅には、タイバー１９ａ，１９ｂを貫通させるための貫通孔が形成されており、可動盤１２は、タイバー１９ａ，１９ｂに対して摺動可能である。

可動盤１２は、後述するスライドガイド１５ａによって固定盤１１に対して進退移動可能に支持されている可動盤である。可動盤１２の内側は、固定盤１１の内側に対向しており、ステージ６４を介して可動金型６２を着脱可能に支持している。ステージ６４は、詳細については後述するが、可動盤１２に取り付けられており、可動金型６２を可動盤１２に対してその進退方向に垂直なＸ方向に微小変位させることができるようになっている。これにより、固定金型６１に対して可動金型６２の正確な位置調整が可能になり、精密な型閉じ及び型締めが可能になっている。なお、可動盤１２上の可動金型６２の表面には、位置決め用のテーパ状突起６７が形成されている。このテーパ状突起６７は、固定金型６１に設けたテーパ状凹部６６と嵌合する。すなわち、テーパ状凹部６６とテーパ状突起６７とは、協働して位置決め機構として機能し、両金型６１，６２の型締め時に両者のアライメントを行う。

なお、可動盤１２には、エジェクタ６５が組み込まれている。エジェクタ６５は、離型時に可動金型６２に残る成形品ＭＰをエジェクタピンを介して可動金型６２内から外側に押し出し、取出し装置２０による移送を可能にする。

型締め盤１３は、支持フレーム１４の端部側上面に固定されているが、タイバー１９ａ，１９ｂが延びている方向に関して位置調整が可能になっており、固定盤１１と可動盤１２との間隔調整を可能にしている。型締め盤１３は、型締めに際して、開閉駆動装置１５の動力伝達部１５ｄを介して可動盤１２をその背後から支持する。

開閉駆動装置１５は、スライドガイド１５ａと、動力伝達部１５ｄと、アクチュエータ１５ｅとを備える。スライドガイド１５ａは、支持フレーム１４上であって可動盤１２の直下に設けられており、可動盤１２を支持するとともに、可動盤１２の固定盤１１に対する進退方向すなわちＺ方向に関する滑らかな往復移動を可能にしている。動力伝達部１５ｄは、トグルリンク等で構成され、アクチュエータ１５ｅからの駆動力を受けて伸縮する。これにより、型締め盤１３に対して可動盤１２が近接したり離間したり自在に変位し、結果的に、可動盤１２と固定盤１１とを互いに近接するように締め付けることができる。

以上の開閉駆動装置１５により、固定盤１１と可動盤１２とに挟まれた固定金型６１と可動金型６２とを型閉じすることができ、或いは、可動盤１２と固定盤１１とを互いに離間させてこれらに挟まれた固定金型６１と可動金型６２とを型開きすることができる。さらに、型閉じに際しては、アクチュエータ１５ｅの駆動によって可動盤１２を固定盤１１側に極めて大きな圧力で押し付けることができ、固定金型６１と可動金型６２とを十分な力で型締めすることができる。

射出装置１６は、シリンダ１６ａ、材料貯留部１６ｂ、スクリュ駆動部１６ｃ等を備え、射出端１６ｄから温度制御された状態で溶融樹脂を吐出することができる。射出装置１６は、シリンダ１６ａの射出端１６ｄを固定盤１１等に対して分離可能に接続することができ、固定盤１１を介して、固定金型６１と可動金型６２とを型締めした状態で形成されるキャビティ中に溶融樹脂を所望のタイミングで供給することができる。

取出し装置２０は、成形品ＭＰを把持することができるハンド２１と、ハンド２１を３次元的に移動させる３次元駆動装置２２とを備える。取出し装置２０は、固定金型６１と可動金型６２とを離間させて型開きする際に、固定金型６１や可動金型６２に残る成形品ＭＰを把持して外部に搬送する役割を有する。なお、成形品ＭＰが光学素子である場合、光学面を有する成形品本体を傷つけないように、成形に付随して形成される不要部分であるスプル部分等がハンド２１に把持される。

温度調節装置４０は、固定盤１１や可動盤１２等に対して温度調節用の媒体を供給することで固定盤１１や可動盤１２等を所望の温度に保持でき、固定金型６１や可動金型６２に設けたヒータに通電することで固定金型６１と可動金型６２とを所望の温度に調整することができる。具体的には、温度調節装置４０は、例えば固定盤１１のうち固定金型６１を支持する部分と、可動盤１２のうちステージ６４を支持する部分と、可動盤１２に支持されたステージ６４とに形成されたジャケット又は循環路に対して温度調節用の媒体を供給できる。温度が調節された水や油等の媒体を必要な流量で循環路に供給することにより、固定盤１１及び可動盤１２の温度上昇を防止して例えば室温に維持することができ、射出成形機１０の精密で安定した動作を確保することができる。また、固定金型６１や可動金型６２中に設けた加熱用のヒータに通電し温度検出用の熱伝対の出力を監視することで、固定金型６１と可動金型６２との間に形成されたキャビティ中に射出された透明樹脂を所望の熱工程で硬化させることができる。

センサ駆動部５０は、例えばステージ６４に設けた変位検出装置の動作を制御して、変位量を出力する。この変位検出装置は、後述するように、ステージ６４の可動部の変位に基づいて、ステージ６４上の可動金型６２の変位を監視することができる。センサ駆動部５０は、その他、金型６１，６２等の温度を検出するセンサ、可動盤１２等の位置を検出するセンサ等を適所に配置することができ、これらの結果をセンサ駆動部５０によって監視することができる。

図２は、可動盤１２に設けたステージ６４の具体的な構造を説明するための図であり、図２（Ａ）はステージ６４の正面図であり、図２（Ｂ）はステージ６４の裏面断面図であり、図２（Ｃ）はステージ６４のＡＡ断面図であり、図２（Ｄ）はステージ６４の下面図である。

ステージ６４は、可動盤１２に固定されるベース部７１と、可動金型６２を取り付ける可動部７３と、ベース部７１及び可動部７３を弾性的に連結する４つの緩衝装置７５と、可動部７３を変位させる変位装置７７と、変位装置７７の駆動力に対抗する力を可動部７３に付与する予圧装置７８と、可動部７３の変位を検出するための変位検出装置としての測長機７９とを備える。ここで、ベース部７１、可動部７３、及び緩衝装置７５は、角柱状の金属材料から一体に形成されたものであり、例えばＳＵＳプレートをワイヤカットによって局所的にくり抜き加工によって作製される。

ベース部７１は、矩形の枠体であり、ビス等の締結部材７２ａによって可動盤１２に固定可能になっている。ベース部７１の中央は、可動部７３等を収納するための空洞７１ａとなっている。なお、ベース部７１の内部には、温度調節用の媒体を循環させるために循環路７１ｃを形成することができる。

可動部７３は、矩形の柱状体であり、不図示の締結部材によって可動金型６２を固定可能になっている。可動部７３のＸ方向のサイズは、ベース部７１の空洞７１ａのＸ方向のサイズよりも僅かに小さくなっており、可動部７３は、空洞７１ａ内でＸ方向に微小変位可能になっている。なお、可動部７３の内部には、温度調節用の媒体を循環させるために循環路７３ｃを形成することができる。循環路７３ｃを設けて温度調整を行った場合、可動金型６２からの熱伝導に原因するステージ６４の温度変化・温度分布が小さくなって熱変形量が低減されるので、より高精度に可動金型６２の位置を調整し、かつ維持することが可能になる。また、断熱効果が増すため、可動金型６２からの熱伝導による可動盤１２の温度変化が小さくなってその熱変形量が低減されるので、可動金型６２の加熱前後で発生する可動金型６２の型締め位置のずれ量が小さくなる。一方、可動部７３の内部に以上のような循環路７３ｃを設けた場合、媒体が水であるときは、循環路７３ｃを耐錆性のあるものとすることが望ましい。これにより、腐食による流路の詰りや、水の汚染を防止することができる。防錆方法としては、フッ素系樹脂のコーティングやニッケルメッキ等が可能である。

緩衝装置７５は、可動部７３の四隅に対応して、ベース部７１の空洞７１ａ内に配置されている。各緩衝装置７５は、平行に配置された２枚の弾性バネ７５ａ，７５ｂからなる。各弾性バネ７５ａ，７５ｂは、上述のようにワイヤカットによって形成されたものであり、両端においてベース部７１及び可動部７３に対して一体的に接続されている。各弾性バネ７５ａ，７５ｂは、Ｘ方向に薄い一定の厚みになっており、Ｚ方向にベース部７１の厚みに対応する一定の幅を有する板状の外観を有する。この結果、各弾性バネ７５ａ，７５ｂは、その弾性変形が型締めのＺ方向に垂直なＸ方向に規制されており、ベース部７１に対する可動部７３の変位を、Ｘ方向に制限している。

図３は、１つの緩衝装置７５の構造を説明する正面図である。一対の弾性バネ７５ａ，７５ｂは、根元部分７５ｄが太くなっており、取付強度や耐久性が確保されるようになっている。なお、可動部７３に−Ｘ方向の力を付与すると、可動部７３は、一点鎖線で示すように変位するが、緩衝装置７５によって実線の位置に戻すような復元力を受ける。このような緩衝装置７５は、それ自体でガイド部の磨耗がなく、給油や交換などのメンテナンスが不要で半永久的に使用可能である。また、このような緩衝装置７５は、ワイヤカットのような放電加工のほか切削加工といった汎用的な加工によって製作でき、コスト的に有利である。 また、従来のステージに比べて非常に部品点数が少なく、ステージ６４を容易に小型化できる。

図２に戻って、変位装置７７は、支持板７７ａと、傾動板７７ｂと、支点部７７ｃと、粗動調整部７７ｅと、微動調整部７７ｆとを備える。傾動板７７ｂは、ベース部７１の上面に固定された支持板７７ａ上の一カ所に形成された支点部７７ｃを支点としてＺ方向に平行な回動軸のまわりに回動し、傾斜状態が変化する。粗動調整部７７ｅは、ベース部７１の上側に形成された貫通孔７７ｈを通って延びるネジ送り機構であり、粗動調整部７７ｅの先端部は、可動部７３の上面に当接している。このため、粗動調整部７７ｅを適宜動作させて先端部を進退させると、可動部７３のＸ方向の位置を直接的に粗調整することができる。また、 微動調整部７７ｆは、傾動板７７ｂのうち粗動調整部７７ｅよりも支点部７７ｃから離れた位置に取り付けられている。このため、微動調整部７７ｆを適宜動作させて先端部を進退させると、可動部７３のＸ方向の位置を粗動調整部７７ｅを介して間接的に微調整することができる。

予圧装置７８は、コイルバネ７８ａと、バネ押さえ７８ｂと、固定ビス７８ｃとを備える。各コイルバネ７８ａは、ベース部７１の上側に形成された貫通孔７７ｈに収納されており、バネ押さえ７８ｂによって貫通孔７７ｉ内に閉じ込められている。つまり、コイルバネ７８ａの上端は、可動部７３の下面に当接してこれを上方向すなわち＋Ｘ方向に付勢している。以上から明らかなように、可動部７３は、互いに対向配置される変位装置７７と予圧装置７８とに挟まれてＸ方向に関する位置調整が可能であるにも関わらず、Ｘ方向の位置を安定に保つことができる。なお、予圧装置７８は、コイルバネ７８ａに限らず、エアシリンダ等の圧力制御手段であってもよい。

測長機７９は、ベース部７１の上面に固定された例えば接触式の変位センサであり、ベース部７１の上側に形成された貫通孔７７ｊを介して可動部７３の上面までの距離を測定できる。これにより、ベース部７１に対する可動部７３のＸ方向の変位量を計測することができる。例えば、測長機７９の出力をチェックしながら変位装置７７を動作させることもでき、可動部７３すなわち可動金型６２の位置調整をより正確なものとできる。

以上のような、変位装置７７、予圧装置７８、及び測長機７９の組み合わせにより、可動金型６２の位置の調整量を管理でき、経時的な変位量を管理できる。

図４は、可動盤１２に対するステージ６４及び可動金型６２の固定を概念的に説明する側面図である。既に説明したように、ステージ６４のうちベース部７１は、可動盤１２に固定されており、ステージ６４のうち可動部７３は、可動金型６２に固定されている。可動盤１２の可動部７３側の表面１２ｘと、可動部７３の可動盤１２側の表面７３ｘとは、実際には接触する程度に近接しており、滑らかな摺動を確保する必要がある。このため、可動部７３側の表面１２ｘと可動盤１２側の表面７３ｘとは、当接する接触面として互いに研磨されており、かつ、両表面１２ｘ，７３ｘには、潤滑剤が塗布されており、可動部７３の滑らかで損耗の少ない変位を可能にしている。潤滑剤は、上述の流体に限定されず、固体潤滑剤の埋め込みなどで代用するこもできる。さらに、両表面１２ｘ，７３ｘには、防錆処理を施すこともできる。これにより、可動部７３の滑らかな変位が長期間維持され、ステージの平行度や平面度も長期間維持できるので、メンテナンスを低減することができる。

その他、図示しない可動の部分において、潤滑剤が塗布され、或いは防錆処理が適宜施されている。なお、可動金型６２のサイズが大きい場合、可動金型６２の裏面とベース部７１の表面とが接触する場合も考えられるが、この場合、可動金型６２の裏面とベース部７１の表面とを研磨面とし、両者の間に潤滑剤を塗布したり防錆処理を施したりすることができる。

なお、以上の説明では、可動盤１２と可動金型６２との間にステージ６４を設けているが、固定盤１１と固定金型６１との間に同様の構造を有し変位方向が異なるＹステージを設けることもできる。この場合、固定盤１１と固定金型６１とをＸＹ面内で相対的に変位させることができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の射出成形機１０では、可動金型６２の支持に特殊なステージ６４を用いており、可動金型６２の位置を固定金型６１に対して微調整できるようになっている。これにより、固定金型６１と可動金型６２との間に微小な位置ズレが生じても、緩衝装置７５において可動部７３がベース部７１に対して変位するので、固定金型６１と可動金型６２とが精度よく合致するように再調整でき、高精度の成形品を製造することができる。また、特に可動部７３を固定しないで可動金型６２をＸ方向に微小変位可能とする場合、ステージ６４に設けた緩衝装置７５の働きにより、位置決め機構を構成するテーパ状凹部６６とテーパ状突起６７とが偏当たりすることを効果的に防止できるので、金型６１，６２の耐久性を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
図５は、第２実施形態に係る射出成形装置の構造を概念的に説明する正面図である。なお、本実施形態は、第２実施形態の射出成形装置１００における金型６１，６２の支持方法を変更したものであり、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様であるものとする。

本実施形態の場合、固定盤１１において、ＸＹステージ１６４を介して固定金型６１を支持しており、可動盤１２において、θステージ３６４を介して可動金型６２を支持している。

図６は、ＸＹステージ１６４の斜視図である。ＸＹステージ１６４は、固定盤１１に固定されるベース部１７１と、固定金型６１を取り付ける可動部１７３と、ベース部１７１及び可動部１７３間に介在する中間枠１７２を有する緩衝装置２７５とを備える。ここで、中間枠１７２は、ベース部１７１に対してＸ方向に微動可能になっており、可動部１７３は、中間枠１７２に対してＹ方向に微動可能になっている。つまり、可動部１７３は、ベース部１７１すなわち固定盤１１に対してＸＹ面内で微小変位する。ベース部１７１の中心に設けた孔は、射出装置１６の射出端１６ｄを通すなどの役割を有する。

なお、ベース部１７１と、可動部１７３と、緩衝装置２７５とは、チタンやチタン合金（例えば６−４Ｔｉ）をワイヤカットによって局所的にくり抜くことによって得られた一体品である。ＸＹステージ１６４の主要部をチタンやチタン合金で形成した場合、以下のような利点がある。すなわち、チタンやチタン合金は他の金属に比べ比重が小さいのでＸＹステージ１６４が軽くなり、支持部品等の設計の自由度が増し取り扱いやすくなる。また、緩衝装置２７５を構成する弾性バネのじん性が高くなり、疲労破壊が発生しにくくなる。また、チタンやチタン合金は、他の金属に比べ熱伝導率が低く、断熱効果の高いＸＹステージ１６４を得ることができる。つまり、可動金型６２からの熱伝導による固定盤１１の温度変化が小さくなって熱変形量が低減されるので、固定金型６１の加熱前後で発生する型締め位置のずれ量が小さくなる。

緩衝装置２７５は、中間枠１７２のほかに、ベース部１７１側の四隅に対応して４つの第１緩衝部分７５ｕを有し、可動部１７３側の四隅に対応して４つの第２緩衝部分７５ｖを有する。

ベース部１７１側の第１緩衝装置７５ｕは、それぞれ平行に配置されＹ方向に延びる２枚の弾性バネ７５ａ，７５ｂからなる。各弾性バネ７５ａ，７５ｂは、第１実施形態の場合と同様にワイヤカットによって形成されたものであり、それぞれの両端においてベース部１７１及び中間枠１７２に対して一体的に接続されている。各弾性バネ７５ａ，７５ｂは、その弾性変形が型締めのＺ方向に垂直なＸ方向に規制されており、ベース部１７１に対する中間枠１７２の変位を、Ｘ方向に制限している。なお、ベース部１７１の内側面と中間枠１７２の外側面との間には、一対の隙間ＧＡ１が形成されており、中間枠１７２は、この隙間ＧＡ１に対応する振れ幅で微小変位可能になっている。

詳細な説明は省略するが、ベース部１７１と中間枠１７２との間には、第１実施形態の変位装置７７、予圧装置７８、測長機７９等と同様の機能を有する変位装置、予圧装置、測長機を設けることができ、ベース部１７１に対する中間枠１７２の配置の微調整を行うことができる。また、中間枠１７２と固定盤１１との対向する側面同士は、研磨されており、潤滑剤を介在させており、調整動作に支障が生じないようにしている。

可動部１７３側の第２緩衝装置７５ｖは、それぞれ平行に配置されＹ方向に延びる２枚の弾性バネ７６ａ，７６ｂからなる。各弾性バネ７６ａ，７６ｂも、ワイヤカットによって形成されたものであり、それぞれの両端において中間枠１７２及び可動部１７３に対して一体的に接続されている。各弾性バネ７６ａ，７６ｂは、その弾性変形が型締めのＺ方向に垂直なＹ方向に規制されており、中間枠１７２に対する可動部１７３の変位を、Ｙ方向に制限している。なお、中間枠１７２の内側面と可動部１７３の外側面との間には、隙間ＧＡ２が形成されており、可動部１７３は、この隙間ＧＡ２に対応する振れ幅で微小変位可能になっている。

詳細な説明は省略するが、中間枠１７２と可動部１７３との間にも、第１実施形態の変位装置７７、予圧装置７８、測長機７９等と同様の機能を有する変位装置、予圧装置、測長機を設けることができ、中間枠１７２に対する可動部１７３の配置の微調整を行うことができる。また、可動部１７３と固定盤１１との対向する側面同士は、研磨されており潤滑剤を介在させており、調整動作に支障が生じないようにしている。

なお、可動部１７３や中間枠１７２に設けた複数の孔１７３ｋは、ビス等の固定部材により、可動部１７３等をＸＹ面内における変位を許容して固定盤１１に固定するためのものである。アライメントした状態で可動部１７３等を固定盤１１に固定することで、さらに高圧で型締めを行った場合にも固定金型６１の位置ずれが生じにくくなる。

図７は、θステージ３６４の斜視図である。θステージ３６４は、可動盤１２に固定されるベース部３７１と、可動金型６２を取り付ける可動部３７３と、緩衝装置３７５とを備える。ここで、可動部３７３は、ベース部３７１に対して中心軸のまわりに回転可能になっている。ベース部３７１の中心に設けた孔は、エジェクタ６５から延びるエジェクタピンを通すなどの役割を有する。

緩衝装置３７５は、可動部３７３の中心から放射状に配置される８枚の弾性バネ７５ａを備える。各弾性バネ７５ａは、第１実施形態の場合と同様にワイヤカットによって形成されたものであり、両端においてベース部３７１及び可動部３７３に対して一体的に接続されている。各弾性バネ７５ａは、その弾性変形が型締めのＺ方向に垂直な方向に規制されており、ベース部３７１に対する可動部３７３の変位を特定のものに制限している。具体的には、全弾性バネ７５ａの共通する中心を通りＸＹ面に垂直な回転軸ＲＡのまわりに可動部３７３が回転する変位を許容しているが、Ｘ方向やＹ方向に可動部３７３が並進運動する変位を制限している。なお、ベース部３７１の内周面と可動部３７３の外周面との間には、狭い隙間ＧＡ３が形成されており、隙間ＧＡ３を挟む両面は、研磨されている。また、ベース部３７１の内側面には、４箇所に凹部３７１ｆが形成されており、可動部３７３の外側面には、４箇所に凸部３７３ｆが形成されており、各凹部３７１ｆに各凸部３７３ｆがはめ込まれている。これらの凹凸部３７３ｆ，３７３ｆ間には、隙間ＧＡ４が形成されており、可動部３７３は、この隙間ＧＡ３に対応する振れ角で回転軸ＲＡのまわりに微小回転可能になっている。

なお、可動部３７３に設けた複数の孔３７３ｋは、ビス等の固定部材により、可動部３７３をＸＹ面内の変位を許容して可動盤１２に固定するためのものである。アライメントした状態で可動部３７３を可動盤１２に固定することで、さらに高圧で型締めを行った場合にも可動金型６２の位置ずれが生じにくくなる。

図８はθステージ３６４の平面断面図である。図からも明らかなように、ベース部３７１には、可動部３７３を回転軸ＲＡのまわりの反時計方向に所望角だけ微小回転させる変位装置３７７と、可動部３７３を回転軸ＲＡのまわりの時計方向に付勢する予圧装置３７８とを備える。変位装置３７７や予圧装置３７８は、第１実施形態の場合と同様の機能を有する。ただし、この場合の変位装置３７７は、簡単のため粗動調整のみを備えるものとなっている。なお、測長機については、図示を省略しているが、第１実施形態の場合と同様の測長機７９が変位装置３７７の近傍に設けられている。以上から明らかなように、可動部３７３は、間接的であるが互いに対向配置される変位装置３７７と予圧装置３７８とに挟まれて、回転軸ＲＡのまわりに関する回転位置調整が可能であるにも関わらず、回転軸ＲＡのまわりの回転位置を安定に保つことができる。

また、可動部３７３の内部には、温度調節用の媒体を循環させるために循環路３７３ｃを形成している。

以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第１実施形態では、ステージ６４において、ベース部７１を可動盤１２に固定し、可動部７３を可動金型６２に固定しているが、ベース部７１を可動金型６２に固定し、可動部７３を可動盤１２に固定することもできる。

また、上記第２実施形態では、ＸＹステージ１６４において、ベース部１７１を固定盤１１に固定し、可動部１７３を固定金型６１に固定しているが、ベース部１７１を固定金型６１に固定し、可動部１７３を固定盤１１に固定することもできる。また、θステージ３６４において、ベース部１７１を可動盤１２に固定し、可動部１７３を可動金型６２に固定しているが、ベース部１７１を可動金型６２に固定し、可動部１７３を可動盤１２に固定することもできる。

第１実施形態の射出成形装置の構造を概念的に説明するブロック図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、図１の射出成形装置に組み込まれているステージの構造を説明する正面図、裏面断面図、側方断面図、及び下面図である。 図２に示すステージを構成する緩衝装置の構造を説明する正面図である。 可動盤に対するステージ及び可動金型の固定を説明する側面図である。 第２実施形態に係る射出成形装置の構造を概念的に説明する正面図である。 図１の射出成形装置に組み込まれているＸＹステージの斜視図である。 図１の射出成形装置に組み込まれているθステージの斜視図である。 θステージの平面断面図である。

符号の説明

１０…射出成形機、 １１…固定盤、 １２…可動盤、 １３…型締め盤、 １４…支持フレーム、 １５…開閉駆動装置、 １５ａ…スライドガイド、 １５ｄ…動力伝達部、 １５ｅ…アクチュエータ、 １６…射出装置、 １６ｄ…射出端、 １９ａ，１９ｂ…タイバー、 ２０…取出し装置、 ４０…温度調節装置、 ５０…センサ駆動部、 ６１…固定金型、 ６２…可動金型、 ６４…ステージ、 ６５…エジェクタ、 ７１…ベース部、 ７３…可動部、 ７５…緩衝装置、 ７５ａ，７５ｂ…弾性バネ、 ７７…変位装置、 ７７ａ…支持板、 ７７ｂ…傾動板、 ７８…予圧装置、 ７９…測長機、 １００…射出成形装置、 ＭＰ…成形品

Claims (15)

1. 固定盤及び可動盤のいずれか一方に固定されるベース部と、
   金型を取り付ける可動部と、
   前記ベース部と前記可動部との間に設けられて、弾性バネの変形を利用して前記ベース部と前記可動部とを弾性的に連結する緩衝装置とを備え、
   前記弾性バネは、弾性変形が所定の方向に規制される板状のバネであり、
   前記ベース部と、前記可動部と、前記弾性バネとは、一体に形成されていることを特徴とするステージ。
2. 前記緩衝装置は、少なくとも１つ以上の中間枠をさらに備え、
   前記少なくとも１つ以上の中間枠と前記ベース部とを、前記弾性バネとしての板状のバネによって相互に連結し、
   前記少なくとも１つ以上の中間枠と前記可動部とを、前記弾性バネとしての板状のバネによって相互に連結し、
   前記ベース部と、前記可動部と、前記少なくとも１つ以上の中間枠と、前記弾性バネとは、一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のステージ。
3. 前記弾性バネは、直線的にそれぞれ延びるとともに放射状に配置されることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のステージ。
4. 少なくとも２つ以上の前記弾性バネは、直線的にそれぞれ延びるとともに平行に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のステージ。
5. 前記弾性バネは、前記可動盤の移動方向に垂直な方向への変位を許容することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のステージ。
6. 前記ステージの少なくとも一部の材料は、チタン又はチタン合金であることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のステージ。
7. 温度調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のステージ。
8. 前記可動部を直接的又は間接的に変位させる変位装置をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のステージ。
9. 前記変位装置に対向して前記変位装置の駆動力に対抗する力を付与する予圧装置をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のステージ。
10. 前記金型の変位を検出する変位検出装置をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載のステージ。
11. 前記固定盤又は前記可動盤と前記可動部との間の接触面、又は金型と前記ベース部との間の接触面との少なくとも一方が研磨されていることを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載のステージ。
12. 前記固定盤と、前記可動盤と、前記金型と、液体に接する部分とのうち少なくとも１箇所以上に防錆処理がなされていることを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載のステージ。
13. 前記固定盤若しくは前記可動盤又は金型、又は液体に接する部分との接触面に潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか一項に記載のステージ。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれか一項に記載のステージを備え、
    前記ステージの前記可動部を前記固定盤及び前記可動盤の少なくとも一方に固定する固定部材を有することを特徴とする成型機。
15. 前記固定盤に固定された金型と前記可動盤に固定された金型との型締め時に両金型を相対的に位置決めする位置決め機構をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の成形機。

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