JP6812811B2 - 樹脂成形装置および樹脂成形方法 - Google Patents
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図1は第1実施形態に係る樹脂成形装置の概略構成を示す構成図である。図1に示す樹脂成形装置1000は、ステージ200と、ステージ200に設置され、内部にエネルギー線が照射されて硬化するエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第2の材料としての液状樹脂材料Mfが貯留される貯留空間300aが形成された貯留槽300と、ステージ200を3次元駆動する図示しない駆動手段としてのステージ駆動装置を備える基台100と、を備えている。3次元駆動とは、図示するX,Y,Z方向のいずれにも駆動可能とするものである。
第2実施形態として、第1実施形態に係る樹脂成形装置1000を用いた樹脂成形方法を説明する。図9は、第2実施形態に係る樹脂成形方法のフローチャートである。なお、図6に示すフローチャートは、予め製造準備として、樹脂成形装置1000に備える貯留槽300に所定量の液状樹脂材料Mfを貯留し、射出部600の材料供給部610にペレット状の樹脂材料Mpを供給する。そして、シリンダー620に備える図示しないヒーターによって加熱、可塑化された樹脂材料Mpが射出口620bまで搬送された状態までが進められる。また、部材トレイ710に所定数の挿入部材Tiが収容される。この製造準備が完了し、図9に示すフローチャートが開始される。
まず型成形物単層形成工程(S1)が実行される。型成形物単層形成工程(S1)の詳細フローチャートを図11に示す。
上述した準備工程において液状樹脂材料Mfが貯留された貯留槽300と、貯留槽300内に備えるテーブル410と、が基台100に備えるステージ駆動装置によって駆動される、テーブルを成形開始位置へ駆動(S11)のステップが実行される。テーブルを成形開始位置へ駆動(S11)のステップでは、図12に示すように、テーブル410の形成面410aと、紫外線照射部500の紫外線出射部500aと、の間隔Duvが所定の間隔となるようにテーブル410と、紫外線照射部500と、の相対位置が設定される。間隔Duvの所定の間隔とは、紫外線照射部500から照射される紫外線UVが形成面410a直上の液状樹脂材料Mfを硬化させることができるエネルギーが到達可能な距離である。そして、テーブル410と、貯留槽300との相対位置を、形成面410aが液状樹脂材料Mfの液面Sfから深さDL1となる位置となるようにテーブル410と貯留槽300を移動させる。なお深さDL1は、最初に成形すべき、後述する1層目の成形厚さとなる。
テーブル410に対する所定の相対位置に紫外線照射部500が配置されると、紫外線照射工程(S12)が実行される。紫外線照射工程(S12)は、図13に示すように深さDL1を維持して紫外線照射部500から紫外線UVを照射しながら、紫外線照射部500がテーブル410に対して相対的に移動するようにステージ200は駆動される。図7に示す成形体900の外形状に沿うように紫外線照射部500を、紫外線UVを照射しながら相対移動させることにより、内側に1層目の成形領域801sが構成される1層目の型成形物単層としての第1成形型層801が形成される。そして、単層射出成形工程に移行される。
単層射出成形工程(S2)は、テーブル410の形成面410a上に紫外線照射工程(S12)によって形成された1層目の型成形物単層としての第1成形型層801を型枠として、成形体900の一部としての単層が射出成形される。図14は、単層射出成形工程(S2)の詳細フローチャートを示す。
単層射出成形工程(S2)では、先ず図10に示す成形体900に内包される挿入部材Tiを、単層に挿入するかどうかを判定する挿入部材供給判定工程(S21)が実行される。挿入部材供給判定工程(S21)は制御ユニット700からの制御信号に基づいて、挿入部材Tiを挿入する(YES)場合には、後述する挿入部材供給工程(S22)に移行される。しかし、成形体900を構成する1層目の単層には、本例では挿入部材Tiを含まれずに形成される情報が制御ユニット700から送られ、挿入部材Tiは挿入しない(NO)と判定され、テーブルを成形開始位置へ駆動の工程に移行される。
図15に示すように、射出部600の射出口620bが、射出部600をテーブル410に対する相対位置として射出開始位置に配置されるようにステージ200を駆動させる、テーブルを成形開始位置へ駆動(S23)が実行される。この時、テーブル410の形成面410aの液状樹脂材料Mfの液面Sfからの深さDL1は変えずにステージ200が駆動される。
テーブルを成形開始位置へ駆動(S23)のステップが実行されると、準備工程において射出部600の射出口620bにまで搬送され、射出部600に備えるヒーターによって樹脂材料Mpのガラス転移点以上に加熱され可塑化された樹脂材料Mpが、図16に示すように、所定の圧力によって射出口620bから、テーブル410に向けて射出される射出成形工程(S24)が実行される。この時、型成形物単層形成工程(S1)において形成された第1成形型層801の内側に構成されたキャビティーとなる成形領域801sに樹脂材料Mpが射出、充填される。
本実施形態に係る樹脂成形方法では、上述した第1成形型層801、および第1成形層901の単層をN層(N:1以上の自然数)まで積層させて成形体900が形成される。そこで、積層数確認工程(S3)の直前の単層射出成形工程(S2)において、N層まで積層されたかを判定する積層数確認工程(S3)が実行される。
本実施形態に係る樹脂成形方法における積層工程(S4)は、繰り返し型成形物単層形成工程(S1)と、単層射出成形工程(S2)と、を実行させる指令工程であり、積層数確認工程(S3)において確認された最上層の型成形物単層上に新たに型成形物単層を形成する型成形物単層形成工程(S1)の繰り返しを指令する型成形物積層工程(S41)と、積層数確認工程(S3)において確認された最上層の成形物単層上に新たに成形物単層を形成する単層射出成形工程(S2)の繰り返しを指令する成形物積層工程(S42)と、を含んでいる。積層工程(S4)に含む型成形物積層工程(S41)によって出された指令によって、テーブル410上に既に形成されている最上層の型成形物単層上に新たに型成形物単層を成形する型成形物単層形成工程(S1)に移行される。
挿入工程供給工程(S22)は、図1に示す部材トレイ710に収容された挿入部材Tiをロボット2000のハンド部2000cによって把持し、所定の位置まで搬送する。そして、図21に示すように挿入部材Tiは、2層目の成形領域802sの領域内の所定位置に載置される。
離型工程(S5)は、第1成形体800から成形体900を分離し、成形体900を取り出す工程である。離型工程(S5)として、物理的な手段により離型、あるいは化学的な手段による離型などが用いられる。物理的な離型手段としては、第1成形体800にハンマーなどで衝撃を付加して破壊する、第1成形体800と成形体900との境界部に高圧空気を圧入して第1成形体800と成形体900とを分離する、などの手段が適用できる。
Claims (9)
- ステージと、
前記ステージに設置された貯留槽と、
エネルギー線を照射するエネルギー線照射部と、
合成樹脂である第1の材料を可塑化させ、射出口から射出する射出部と、
前記ステージと、前記エネルギー線照射部および射出部と、が相対的に3次元移動を可能とする駆動手段と、を備え、
前記貯留槽は、少なくとも重力方向に駆動可能なテーブルを内部に備え、前記エネルギー線によって硬化するエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第2の材料が貯留されている、
ことを特徴とする樹脂成形装置。 - 前記エネルギー線照射部から照射される前記エネルギー線が、前記第2の材料を硬化させて層状に第1成形物が形成され、
前記射出部から射出される前記第1の材料が硬化し、層状に第2成形物が形成され、
前記第1成形物が重力方向に積層された第1成形体と、前記第2成形物が重力方向に積層された第2成形体と、が形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の樹脂成形装置。 - 前記第1の材料と異なる材料により形成された挿入部材を、前記第2成形物に供給する挿入部材供給部を備え、
前記挿入部材が、前記第2成形体と一体的に形成される、
ことを特徴とする請求項2に記載の樹脂成形装置。 - 前記第1成形体には、前記第2成形体を形成するキャビティーが形成され、前記第2成形体は前記第1の材料が前記キャビティーに向けて射出され、充填される、
ことを特徴とする請求項2または3に記載の樹脂成形装置。 - 前記エネルギー線が紫外線であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の樹脂成形装置。
- ステージに設置された貯留槽に貯留されたエネルギー線硬化型樹脂を含む液状の第2の材料にエネルギー線を照射し、前記エネルギー線硬化型樹脂を硬化させて単層の型成形物単層を形成する型成形物単層形成工程と、
可塑化させた合成樹脂である第1の材料を、前記型成形物単層に形成された成形領域に向けて射出部から射出して充填し、成形物単層を形成する単層射出成形工程と、
前記型成形物単層形成工程によって形成された第一の型成形物単層に積層させ、前記型成形物単層形成工程によって第二の型成形物単層を形成する型成形物積層工程と、
前記単層射出成形工程によって形成された第一の成形物単層に積層させ、前記単層射出成形工程によって第二の成形物単層を形成する成形物積層工程と、を含み、
前記型成形物積層工程を所定の回数、繰り返し、前記型成形物単層が所定の層数、積層された型成形体と、
前記成形物積層工程を前記所定の回数、繰り返し、前記型成形体の前記成形領域に積層された成形体と、を形成する、
ことを特徴とする樹脂成形方法。 - 前記成形物積層工程は、挿入部材を前記成形物単層に配置させる挿入部材供給工程を含み、
前記挿入部材が前記成形体に一体的に成形される、
ことを特徴とする請求項6に記載の樹脂成形方法。 - 前記成形体を前記型成形体から離型する離型工程を含み、
前記離型工程が、前記型成形体を溶解させる、
ことを特徴とする請求項6または7に記載の樹脂成形方法。 - 前記エネルギー線が紫外線であることを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の樹脂成形方法。
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