JP7417496B2 - 樹脂成形装置、及び樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

樹脂成形装置、及び樹脂成形品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、樹脂成形装置、及び樹脂成形品の製造方法に関するものである。
従来、例えば特許文献１に示すように、ポット内の樹脂をプランジャで加圧して金型内のキャビティに注入して樹脂成形する半導体樹脂封止装置において、プランジャの下部にロードセルを設置して、プランジャの上昇時の摺動抵抗力を測定し、予め定められた摺動閾値と比較することにより、装置異常を判定して装置を制御するものが考えられている。
なお、特許文献１では、プランジャにかかる力を歪みゲージで検出する場合には、プランジャの上昇時の摺動抵抗力を測定して予め定められた摺動閾値と比較し、及び、プランジャの加工時に摺動抵抗力を測定して予め定められた摺動閾値と比較して、装置異常を判定して装置を制御している。
特開平１１－２６０８４４号公報
しかしながら、上記の半導体樹脂封止装置において、プランジャの上昇時及び下降時のそれぞれで検出された摺動抵抗値には、ポットとプランジャとの間の摩擦力だけでなく、プランジャに加わるその他の荷重も含まれている。つまり、上記の半導体樹脂封止装置では、ポットとプランジャとの間の摩擦力を精度良く求めることができない。
一方、本願発明者は、ポットに樹脂材料を収容しない状態で、停止させたプランジャの荷重を測定し、それを基準にしてプランジャを上下動させた際のプランジャの荷重を測定して、ポットとプランジャとの間の摩擦力を測定する構成を考えている。
ところがこの構成では、プランジャを上昇させた時の荷重から求めた摩擦力と、プランジャを下降させた時の荷重から求めた摩擦力とにばらつきが生じることがわかった。このばらつきは、例えば下降させたプランジャを停止させて基準とした場合、プランジャには、ポットから上向きの摩擦力を受けて停止していることが原因と考えられる。つまり、停止状態のプランジャは摩擦力がゼロの状態ではないので、基準として用いても正確に摩擦力を求めることができないと考えられる。
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、ポットとプランジャとの間の摩擦力を精度良く求めることをその主たる課題とするものである。
すなわち、本発明に係る樹脂成形装置は、ポットに収容された樹脂材料をプランジャにより押し出してキャビティに注入する樹脂成形装置であって、前記プランジャを押し出す方向に移動させた時に前記プランジャに加わる第１荷重と、前記プランジャを前記押し出す方向とは反対側に移動させた時に前記プランジャに加わる第２荷重とに基づいて、前記ポットと前記プランジャとの間の摩擦力を演算する演算部を備えることを特徴とする。
さらに、本発明に係る樹脂成形品の製造方法は、上記の樹脂成形装置を用いた樹脂成形品の製造方法である。
このように構成した本発明によれば、ポットとプランジャとの間の摩擦力を精度良く求めることができる。
本発明に係る一実施形態の樹脂成形装置の構成を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの構成を示す模式図である。 同実施形態の摩擦力測定機能を実現するための構成を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの基板載置状態及び樹脂材料装填状態を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの型締め状態を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの樹脂注入状態を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの基準位置Ｘを示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの引き剥がし状態を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの型開き動作開始時の状態を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの型開き動作中のゲートブレイク動作を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの型開き動作中のゲートブレイク後の状態を示す模式図である。 同実施形態の成形モジュールの型開き状態を示す模式図である。 同実施形態のアンローダの各吸着部が樹脂成形品及び不要樹脂に接触した状態を示す模式図である。 同実施形態において不要樹脂が上昇して不要樹脂用吸着部が縮んだ状態を示す模式図である。 同実施形態のアンローダが樹脂成形品及び不要樹脂を吸着して搬出する状態を示す模式図である。 同実施形態の掻き出し動作における（ａ）掻き出し位置、及び、（ｂ）ロード位置を示す模式図である。 同実施形態のクリーニング動作中における第１荷重Ｐ１及び第２荷重Ｐ２の測定区間を示す模式図である。
次に、本発明について、例を挙げてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。
本発明の樹脂成形装置は、前述のとおり、ポットに収容された樹脂材料をプランジャにより押し出してキャビティに注入する樹脂成形装置であって、前記プランジャを押し出す方向に移動させた時に前記プランジャに加わる第１荷重と、前記プランジャを前記押し出す方向とは反対側に移動させた時に前記プランジャに加わる第２荷重とに基づいて、前記ポットと前記プランジャとの間の摩擦力を演算する演算部を備えることを特徴とする。
この樹脂成形装置であれば、プランジャを押し出す方向に移動させた時にプランジャに加わる第１荷重と、プランジャを押し出す方向とは反対側に移動させた時にプランジャに加わる第２荷重とに基づいて、ポットとプランジャとの間の摩擦力を演算しており、停止状態のプランジャの荷重を基準としていないので、ポットとプランジャとの間の摩擦力を精度良く求めることができる。
摩擦力の具体的な演算方法としては、前記演算部は、前記第１荷重の最大値と前記第２荷重の最小値とに基づいて、前記摩擦力を演算することが考えられる。
より詳細な摩擦力の演算方法としては、前記演算部は、前記第１荷重の最大値と前記第２荷重の最小値との差分に基づいて、前記摩擦力を演算することが考えられる。
樹脂材料の注入圧力を精度良く制御するためには、前記演算部により得られた摩擦力を用いて、前記プランジャによる前記樹脂材料を押し出す力を調整する調整部を備えることが望ましい。
前記演算部により得られた摩擦力と予め設定された基準値との比較結果に基づいて、装置運転の可否を判断する判断部を備えることが望ましい。
この構成であれば、例えば装置運転が不可と判断された場合には、適切なタイミングで運転を止めてメンテナンスを行うことができる。
樹脂成形装置は、樹脂成形後において、前記ポット内に付着した樹脂を前記プランジャを用いて前記ポットの外部に掻き出すクリーニング動作を行うものがある。
この場合、前記演算部は、前記クリーニング動作中において前記第１荷重及び前記第２荷重を取得することが望ましい。
この構成であれば、樹脂成形装置の既存の動作を利用することで、第１荷重及び第２荷重を取得するための動作を別途行う必要がない。
具体的に前記クリーニング動作は、前記プランジャを所定の掻き出し位置と、前記樹脂材料を収容するためのロード位置との間で前記プランジャを移動させることにより行われるものである。
このクリーニング動作において、前記演算部は、前記プランジャを前記ロード位置から前記掻き出し位置に移動させる時に前記第１荷重を取得し、前記プランジャを前記掻き出し位置から前記ロード位置に移動させる時に前記第２荷重を取得する。
本発明の樹脂成形装置は、エッジゲート型のトランスファ成形を行うものとすることが考えられる。具体的に本発明の樹脂成形装置は、前記キャビティが形成された第１型と、前記第１型に対向し、前記ポット及び前記プランジャを有する樹脂注入部が設けられた第２型と、前記第１型及び前記第２型を型締めする型締め機構とを備え、前記樹脂注入部は、前記ポットが形成され、弾性部材を介して前記第２型に対して進退可能に設けられ、前記第２型の型面上に張り出した張り出し部を有するポットブロックと、前記プランジャを有し、前記プランジャを移動させて前記ポットから前記キャビティに前記樹脂材料を注入するトランスファ機構とを備えることが考えられる。
前記型締め機構が前記第１型及び前記第２型を型開きする型開き動作中において、前記トランスファ機構が前記プランジャを前記第１型に向かって移動させて、前記第２型の型面上の樹脂成形品と前記ポットブロック上の不要樹脂とを分離することが望ましい。
この構成であれば、ポットブロック上の不要樹脂はプランジャにより第１型に向かって押されるので、ポットブロックを進退させる弾性部材の弾性力を大きくすることなく、樹脂成形品と不要樹脂とを確実に分離することができる。また、弾性部材の弾性力を大きくする必要がないので、弾性部材の大型化を防ぎ、更には成形型の大型化や不要樹脂の大型化を招くこともない。
特に本発明では、ポットとプランジャとの間の摩擦力を精度良く求めることができるので、プランジャにより不要樹脂を押す力を精度良く制御することができ、プランジャを用いて樹脂成形品と不要樹脂とを分離する動作を確実に行うことができる。
本発明の樹脂成形装置は、樹脂成形後に前記ポットブロック上の不要樹脂を搬出する搬送機構を備え、前記搬送機構は、前記不要樹脂を吸着するための不要樹脂用吸着部を有しており、前記搬送機構が前記不要樹脂用吸着部を前記ポットブロック上の不要樹脂に接触させた後に、前記トランスファ機構が前記プランジャを前記第１型に向かって移動させて前記ポットブロックから前記不要樹脂を剥離し、その後、前記搬送機構が前記不要樹脂用吸着部により前記不要樹脂を吸着して前記不要樹脂を搬出することが望ましい。
この構成であれば、不要樹脂用吸着部をポットブロック上の不要樹脂に接触させた後に、プランジャを第１型に向かって移動させてポットブロックから不要樹脂を剥離し、その後、不要樹脂用吸着部により不要樹脂を吸着するので、ポットブロック上の不要樹脂を安定して回収することができる。
具体的には、不要樹脂用吸着部により不要樹脂を吸着する前に、プランジャによって不要樹脂をポットブロックから剥離しているので、不要樹脂とポットブロックとの接触面積を大きくしたとしても、不要樹脂用吸着部により吸着した不要樹脂をポットブロックから確実に回収することができる。また、プランジャによって不要樹脂をポットブロックから剥離する際に、不要樹脂用吸着部が不要樹脂に接触しているので、不要樹脂がポットブロック上で傾く等により生じる吸着不良を防ぐことができる。以上により、ポットブロック上の不要樹脂を安定して回収することができる。
特に本発明では、ポットとプランジャとの間の摩擦力を精度良く求めることができるので、プランジャにより不要樹脂を押す力を精度良く制御することができ、プランジャを用いてポットブロックから不要樹脂を剥離する動作を確実に行うことができる。
また、上述した樹脂成形装置を用いた樹脂成形品の製造方法も本発明の一態様である。
＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明に係る樹脂成形装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示すいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
＜樹脂成形装置の全体構成＞
本実施形態の樹脂成形装置１００は、電子部品Ｗｘが接続された成形対象物Ｗ１を樹脂材料Ｊを用いたトランスファ成形によって樹脂成形するものである。
ここで、成形対象物Ｗ１としては、例えば金属製基板、樹脂製基板、ガラス製基板、セラミックス製基板、回路基板、半導体製基板、配線基板、リードフレーム等であり、配線の有無は問わない。また、樹脂成形のための樹脂材料Ｊは例えば熱硬化性樹脂を含む複合材料であり、樹脂材料Ｊの形態は顆粒状、粉末状、液状、シート状又はタブレット状等である。さらに、成形対象物Ｗ１の上面に接続される電子部品Ｗｘとしては、例えばベアチップ又は樹脂封止されたチップである。
具体的に樹脂成形装置１００は、図１に示すように、成形前の成形対象物Ｗ１及び樹脂材料Ｊを供給する供給モジュール１００Ａと、樹脂成形する成形モジュール１００Ｂと、成形後の成形対象物Ｗ２（以下、樹脂成形品Ｗ２）を収容する収納モジュール１００Ｃとを、それぞれ構成要素として備えている。なお、供給モジュール１００Ａと、成形モジュール１００Ｂと、収納モジュール１００Ｃとは、それぞれ他の構成要素に対して、互いに着脱されることができ、かつ、交換されることができる。また、成形モジュール１００Ｂを２つ又は３つにするなど、各構成要素を増加させることもできる。
供給モジュール１００Ａには、成形対象物Ｗ１を供給する成形対象物供給部１１と、樹脂材料Ｊを供給する樹脂材料供給部１２と、成形対象物供給部１１から成形対象物Ｗ１を受け取り成形モジュール１００Ｂに搬送し、樹脂材料供給部１２から樹脂材料Ｊを受け取り成形モジュール１００Ｂに搬送する搬送装置１３（以下、ローダ１３）とが設けられている。
ローダ１３は、供給モジュール１００Ａと成形モジュール１００Ｂとの間を行き来するものであり、供給モジュール１００Ａと成形モジュール１００Ｂとに亘って設けられたレール（不図示）に沿って移動する。
成形モジュール１００Ｂは、図２に示すように、樹脂材料Ｊが注入されるキャビティ２ａが形成された成形型の一方である第１型２（以下、上型２）と、上型２に対向して配置され、キャビティ２ａに樹脂材料Ｊを注入する樹脂注入部４が設けられた成形型の他方である第２型３（以下、下型３）と、上型２及び下型３を型締めする型締め機構５とを有する。上型２は、上型ホルダ１０１に保持されており、当該上型ホルダ１０１は、上プラテン１０２に固定されている。また、上型２は、上型ベースプレート１０３を介して上型ホルダ１０１に取り付けられている。下型３は、下型ホルダ１０４に保持されており、当該下型ホルダ１０４は、型締め機構５により昇降する可動プラテン１０５に固定されている。また、下型３は、下型ベースプレート１０６を介して下型ホルダ１０４に取り付けられている。
樹脂注入部４は、樹脂材料Ｊを収容するポット４１ａが形成されたポットブロック４１と、ポット４１ａ内に設けられたプランジャ４２１を有するトランスファ機構４２とを備えている。なお、ポット４１ａは、例えば円筒状をなす筒状部材４１０により形成されている。この筒状部材４１０は、ポットブロック４１に形成された貫通孔に嵌め入れられている。
ポットブロック４１は、下型３に対して昇降可能となるように弾性部材４３により弾性支持されている。つまり、ポットブロック４１は、弾性部材４３を介して下型３に対して昇降可能に設けられている。なお、弾性部材４３は、ポットブロック４１の下側に設けられている。
また、ポットブロック４１の上端部には、下型３の上面である型面上に張り出した張り出し部４１１が形成されている。さらに、ポットブロック４１の上面には、ポット４１ａから注入された樹脂材料Ｊをキャビティ２ａに導入する樹脂流路となるカル部４１ｂ及びゲート部４１ｃが形成されている。また、張り出し部４１１は、上型２及び下型３を型締めした状態で、その上面が上型２に接触するとともに、その下面が成形対象物Ｗ１を下型３の型面との間で挟むことになる。
トランスファ機構４２は、上型２及び下型３が型締めされた状態でプランジャ４２１を移動させてポット４１ａからキャビティ２ａに樹脂材料Ｊを注入するものである。具体的にトランスファ機構４２は、ポット４１ａにおいて加熱されて溶融した樹脂材料Ｊを圧送するためのプランジャ４２１と、当該プランジャ４２１を駆動するプランジャ駆動部４２２とを有している。
上型２には、成形対象物Ｗ１の電子部品Ｗｘを収容するとともに溶融した樹脂材料Ｊが注入されるキャビティ２ａが形成されている。また、上型２には、ポットブロック４１に対向する部分に凹部２ｂが形成されるとともに、ポットブロック４１のカル部４１ｂ及びゲート部４１ｃとキャビティ２ａとを接続するランナ部２ｃが形成されている。なお、図示しないが上型２には、ポットブロック４１とは反対側にエアベントが形成されている。また、ランナ部２ｃを省略し、カル部４１ｂとキャビティ２ａとをゲート部４１ｃを介して直接的に接続することもできる。
また、上型２には、樹脂成形後の成形対象物Ｗ２を上型２から離型させるための複数のエジェクタピン６１が設けられている。これらエジェクタピン６１は、上型２の所要箇所に貫通して上型２に対して昇降可能に設けられており、上型２の上側に設けられたエジェクタプレート６２に固定されている。エジェクタプレート６２は、弾性部材６３を介して上プラテン１０２等に設けられており、リターンピン６４を有している。型締め時にリターンピン６４が下型３における成形対象物Ｗ１の載置領域外に接触することにより、エジェクタプレート６２を上型２に対して上昇させる。これにより、型締め時においてエジェクタピン６１は上型２の型面に引っ込んだ状態となる。一方、型開き時においては下型３が下降するに伴って、エジェクタプレート６２は上型２に対して下降し、エジェクタピン６１が弾性部材６３の弾性力によって樹脂成形品Ｗ２を上型２から離型する。
そして、型締め機構５により上型２及び下型３を型締めすると、カル部４１ｂ、ゲート部４１ｃ、凹部２ｂ及びランナ部２ｃからなる樹脂流路が、ポット４１ａとキャビティ２ａとを連通する（図４参照）。また、上型２及び下型３を型締めすると、ポットブロック４１の張り出し部４１１の下面と下型３の型面との間に成形対象物Ｗ１のポット側端部が挟まれることになる。この状態でプランジャ４２１により溶融した樹脂材料Ｊをキャビティ２ａに注入すると、成形対象物Ｗ１の電子部品Ｗｘが樹脂封止される。
収納モジュール１００Ｃには、図１に示すように、樹脂成形品Ｗ２を収納する収納部１４と、成形モジュール１００Ｂから樹脂成形品Ｗ２を受け取り、収納部１４に搬送する搬送装置１５（以下、アンローダ１５）とが設けられている。
アンローダ１５は、成形モジュール１００Ｂと収納モジュール１００Ｃとの間を行き来するものであり、成形モジュール１００Ｂと収納モジュール１００Ｃとに亘って設けられたレール（不図示）に沿って移動する。
＜ポット４１ａとプランジャ４２１との間の摩擦力測定機能＞
そして、本実施形態の樹脂成形装置１００は、ポット４１ａとプランジャ４２１との間に発生する摩擦力（摺動抵抗値）を測定する機能を有している。なお、この摩擦力演算測定機能は、例えば供給モジュール１００Ａに設けられた制御部ＣＯＭにより発揮される。
具体的に樹脂成形装置１００では、図３に示すように、プランジャ４２１に加わる荷重を測定する力センサＰＳが設けられており、当該力センサＰＳにより得られる荷重を用いて、ポット４１ａとプランジャ４２１との間の摩擦力Ｆを演算する。
本実施形態では、プランジャ４２１とプランジャ駆動部４２２との間に力センサＰＳが設けられており、力センサとして例えば引張圧縮型ロードセルを用いることが考えられる。その他、力センサＰＳとしては、重量センサ、荷重センサ等を用いることもできる。
また、制御部ＣＯＭは、ポット４１ａ内に樹脂材料Ｊが収容されていない状態で、ポット４１ａとプランジャ４２１との間の摩擦力Ｆを演算する演算部７１を有している。
この演算部７１は、プランジャ４２１を押し出す方向に移動させた時（プランジャ４２１の上昇時）にプランジャ４２１に加わる第１荷重Ｐ１と、プランジャ４２１を押し出す方向とは反対側に移動させた時（プランジャ４２１の下降時）にプランジャ４２１に加わる第２荷重Ｐ２とを力センサＰＳから取得し、取得した第１荷重Ｐ１及び第２荷重Ｐ２に基づいて、ポット４１ａとプランジャ４２１との間の摩擦力Ｆを演算する。
具体的に演算部７１は、第１荷重Ｐ１の最大値Ｐ１ｍａｘと第２荷重Ｐ２の最小値Ｐ２ｍｉｎとに基づいて、摩擦力Ｆを演算する。
ここで、第１荷重Ｐ１の最大値Ｐ１ｍａｘは、摩擦力（Ｆ）と、摩擦力以外の荷重（Ｌ）とから求まる（Ｐ１ｍａｘ＝Ｆ＋Ｌ）。ここでは、プランジャ４２１を上昇させるので摩擦力はプラスの値である。
また、第２荷重Ｐ２の最小値Ｐ２ｍｉｎは、摩擦力（－Ｆ）と、摩擦力以外の荷重（Ｌ）とから求まる（Ｐ２ｍｉｎ＝－Ｆ＋Ｌ）。ここでは、プランジャ４２１を下降させるので摩擦力はマイナスの値である。
そして、演算部７１は、以下の式［１］により、第１荷重Ｐ１の最大値Ｐ１ｍａｘと第２荷重Ｐ２の最小値Ｐ２ｍｉｎとの差分（Ｐ１ｍａｘ－Ｐ２ｍｉｎ）に基づいて、摩擦力Ｆを演算する。
Ｐ１ｍａｘ－Ｐ２ｍｉｎ＝（Ｆ＋Ｌ）－（－Ｆ＋Ｌ）＝２Ｆ
Ｆ＝（Ｐ１ｍａｘ－Ｐ２ｍｉｎ）／２ ［１］
以上により、摩擦力Ｆを求めることができる。なお、第１荷重Ｐ１及び第２荷重Ｐ２を取得するタイミング、及び摩擦力Ｆを求めるタイミングについては後述する。
そして、制御部ＣＯＭは、演算部７１により得られた摩擦力Ｆを用いて、プランジャ４２１による樹脂材料Ｊを押し出す力を調整する調整部７２を備えている。
この調整部７２は、演算部７１により得られた摩擦力Ｆを用いて、予め設定された注入圧力となるようにプランジャ駆動部４２２を制御する。これにより、摩擦力Ｆに関わらず、樹脂材料Ｊの注入圧力を所望の値に制御することができる。例えば、注入圧力の設定値をＰｓｅｔとした場合に、摩擦力Ｆの影響を受けて、実際の注入圧力は、Ｐｓｅｔ－Ｆとなる。このため、調整部７２は、プランジャ駆動部４２２を制御することにより、摩擦力Ｆを考慮して、プランジャ４２１が押し出す力がＰｓｅｔ＋Ｆとなるようにする。
また、制御部ＣＯＭは、演算部７１により得られた摩擦力Ｆと予め設定された基準値との比較結果に基づいて、装置運転の可否を判断する判断部７３を備えている。
この判断部７３は、演算部７１により得られた摩擦力Ｆと予め設定された基準値とを比較して、摩擦力Ｆが基準値以上であれば、例えばメンテナンスを促すためのアラームを出したり、樹脂成形装置１００を停止したりする。
＜樹脂成形装置１００の動作＞
この樹脂成形装置１００の動作について、図４～図１５を参照して簡単に説明する。なお、図４～図１５は、ポットブロック４１の一方側（左側）のみを示し、他方側（右側）を省略しているが、各図において他方側の状態は一方側の状態と同じである。また、図４～図１６では、力センサＰＳの図示を省略している。以下の動作は、例えば供給モジュール１００Ａに設けられた制御部ＣＯＭが各部を制御することにより行われる。
図４に示すように、上型２及び下型３が型開きされた状態で、ローダ１３により成形前の成形対象物Ｗ１が搬送されて下型３に渡されて載置される。この際、上型２及び下型３は、樹脂材料Ｊを溶融し、硬化させることができる温度に昇温されている。その後、ローダ１３により樹脂材料Ｊが搬送されてポットブロック４１のポット４１ａ内に収容される。
この状態で、型締め機構５により下型３を上昇させると、図５に示すように、ポットブロック４１が上型２に当たり下型３に対して下降して、張り出し部４１１の下面が成形対象物Ｗ１のポット側端部に接触する。また、張り出し部４１１が接触しない成形対象物Ｗ１の外周部に、上型２の下面が接触する。これにより上型２及び下型３が型締めされる。この型締め後にトランスファ機構４２がプランジャ駆動部４２２によってプランジャ４２１を上昇させると、図６に示すように、ポット４１ａ内の溶融した樹脂材料Ｊが樹脂通路を通ってキャビティ２ａ内に注入される。そして、所定の成形時間が経過し、キャビティ２ａ内で樹脂材料Ｊが硬化した後に、型締め機構５が上型２及び下型３を型開きする。
ここで、本実施形態の樹脂成形装置１００は、型締め機構５が上型２及び下型３を型開きする型開き動作中に、樹脂成形品Ｗ２と不要樹脂Ｋとを分離する動作（ゲートブレイク動作）を行う。なお、不要樹脂Ｋは、ポットブロック４１上に残留して硬化した樹脂である。
例えば上記の成形時間が経過する直前（型開き動作の開始前）に、トランスファ機構４２は、図７に示すように、プランジャ４２１が不要樹脂Ｋを押す力を所定値の力（例えばプランジャ４２１と不要樹脂Ｋとが剥離することなく接触状態を維持できる程度の比較的小さな値の力）に低下させる。ここで、上記の演算部７１によりポット４１ａとプランジャ４２１との間の摩擦力Ｆが精度良く求められていることから、プランジャ４２１が不要樹脂Ｋを押す力の制御を精度良く行うことができる。なお、プランジャ４２１が押す力は、力センサＰＳにより測定される。
そして、制御部ＣＯＭは、上記所定値の力となったときのプランジャ４２１の位置を基準位置Ｘとして記憶する（図７参照）。この基準位置Ｘは、後述するゲートブレイク動作及び不要樹脂Ｋの離型・回収の基準となる位置である。なお、基準位置Ｘは、プランジャ４２１の位置に限られず、当該プランジャ４２１に接続されたプランジャ駆動部４２２の駆動軸（トランスファ軸）等のその他の部材の位置としても良い。
そして、型開き動作の開始前に、トランスファ機構４２は、図８に示すように、プランジャ４２１を上型２とは反対側に下降させて、所定の引き剥がし位置Ｙまで下降させる。プランジャ４２１を引き剥がし位置Ｙまで下降させることによって、プランジャ４２１の上面と不要樹脂Ｋの下面とが剥離する。この引き剥がし動作後に、トランスファ機構４２は、プランジャ４２１を上述した基準位置Ｘまで上昇させる。このとき、プランジャ４２１の上面は、不要樹脂Ｋの下面に接触する（図７の状態）。
次に、図９に示すように、型締め機構５が下型３の下降を開始することにより、型開き動作を開始する。型締め機構５が型開き動作を開始してクランプ力が所定値（上述したトランスファ機構４２での所定値とは異なる）まで低下したタイミングで、図１０に示すように、トランスファ機構４２は、プランジャ４２１を上型２に向かって上昇させる。これにより、ポットブロック４１上の不要樹脂Ｋがプランジャ４２１によって上型２に向かって押される。なお、クランプ力は、型締め機構５のクランプ軸等に設けられた図示しないロードセル等の力センサ（重量センサ、荷重センサ等を含む）により測定される。
また、トランスファ機構４２がプランジャ４２１を上型２に向かって上昇させる際には、ポットブロック４１は、図１０に示すように、圧縮した弾性部材４３の復元力である弾性力を受けて下型３から上型２に向かって上昇する。つまり、型開き動作中において、弾性部材４３の弾性力を受けてポットブロック４１が下型３から上型２に向かって上昇するのと同時に、トランスファ機構４２はプランジャ４２１を下型３から上型２に向かって上昇させることになる。
なお、型開き動作中において、弾性部材４３の弾性力を受けてポットブロック４１が下型３から上型２に向かって上昇を開始するタイミングと、トランスファ機構４２によってプランジャ４２１を下型３から上型２に向かって上昇を開始するタイミングとは一致していても良いし、異なっていても良い。
上記のトランスファ機構４２によるプランジャ４２１の上昇及び弾性部材４３の弾性力によるポットブロック４１の上昇によって、図１１に示すように、下型３の型面上の樹脂成形品Ｗ２とポットブロック４１上の不要樹脂Ｋとが分離される（ゲートブレイク）。
このとき、下型３上の樹脂成形品Ｗ２は、上型２に設けられたエジェクタピン６１によって下型３の型面に向かって押圧されており、樹脂成形品Ｗ２の下面は、下型３の型面に密着した状態である（図１０参照）。このエジェクタピン６１は、樹脂成形品Ｗ２と不要樹脂Ｋとを分離する際に樹脂成形品Ｗ２を下型３の型面に押圧する押圧部材として機能する。このように押圧部材により樹脂成形品Ｗ２を下型３の型面に押圧しているので、樹脂成形品Ｗ２と不要樹脂Ｋとの間にせん断応力が加わりやすく、ゲートブレイクしやすくなる。
ここで、押圧部材であるエジェクタピン６１は、少なくとも樹脂成形品Ｗ２と不要樹脂Ｋとが分離されるまでの間、樹脂成形品Ｗ２を下型３の型面に向かって押圧する。言い換えれば、型開き動作中において、エジェクタピン６１が樹脂成形品Ｗ２を押圧している間に、上述したポットブロック４１の上昇及びプランジャ４２１の上昇によって、樹脂成形品Ｗ２と不要樹脂Ｋとの分離が完了する。
上記のゲートブレイク中において、不要樹脂Ｋは、弾性部材４３の弾性力によって上側に押されるポットブロック４１の上面と上型２の下面との間に挟まれた状態である（図１０及び図１１参照）。つまり、ポットブロック４１は、型開き動作の開始から所定期間において、弾性部材４３の弾性力によって上型２との間で不要樹脂Ｋを挟んだ状態となる。なお、所定期間とは、少なくともゲートブレイクが完了するまでを含む期間であり、弾性部材４３が復元した初期状態（上型２に押されて圧縮される前の状態）となるように下型３が下降するまでの期間である。
そして、所定期間経過後、つまり、型締め機構５がさらに下型３を下降させることによって、図１２に示すように、ポットブロック４１は、不要樹脂Ｋを保持しつつ不要樹脂Ｋを上型２から剥離させる。ここで、ポットブロック４１にカル部４１ｂ及びゲート部４１ｃが形成されており、ポットブロック４１と不要樹脂Ｋとの接触面積が、上型２と不要樹脂Ｋとの接触面積よりも大きいことから、不要樹脂Ｋはポットブロック４１から剥離することなく上型２から剥離する。これにより、不要樹脂Ｋに接触して当該不要樹脂Ｋを上型２から剥離するためのエジェクタピンを不要にすることができる。
また、トランスファ機構４２がプランジャ４２１を上型２に向かって上昇させるのに伴い、ポットブロック４１の張り出し部４１１が、下型３の型面との間で樹脂成形品Ｗ２を挟んだ状態から、樹脂成形品Ｗ２とは非接触の状態となる。
なお、上記のゲートブレイクとは別に、トランスファ機構４２は、ポットブロック４１の下側の弾性部材４３が復元した型締め前の初期状態になるまで、プランジャ４２１を上型２に向かって上昇させる（図１２参照）。これにより、次の樹脂成形において、張り出し部４１１の下側に成形対象物Ｗ１を載置する際に張り出し部４１１が邪魔にならない。
以上のような型開き動作を行い、樹脂成形品Ｗ２と不要樹脂Ｋとを分離した後に、アンローダ１５によって樹脂成形品Ｗ２と不要樹脂Ｋとを搬出する。
アンローダ１５は、図１３に示すように、成形品用吸着部１５ａと不要樹脂用吸着部１５ｂとを有している。成形品用吸着部１５ａ及び不要樹脂用吸着部１５ｂはともに樹脂製の吸着パッドにより構成されており、特に不要樹脂用吸着部１５ｂは、例えばベローズ型のものであり、成形品用吸着部１５ａよりも伸縮性に優れたものである。また、成形品用吸着部１５ａ及び不要樹脂用吸着部１５ｂは、ベース部材１５１に設けられており、図示しない吸引源に接続されている。さらに、少なくとも成形品用吸着部１５ａは、ベース部材１５１に対して左右方向及び上下方向に移動可能に構成されている。その上、アンローダ１５には、成形品用吸着部１５ａにより吸着された樹脂成形品Ｗ２を保持するための保持爪１５２が設けられている。
上述した型開き動作終了後に、アンローダ１５を上型２と下型３との間に進入させる。そして、図１３に示すように、成形品用吸着部１５ａを樹脂成形品Ｗ２の上面に接触させるとともに、不要樹脂用吸着部１５ｂを不要樹脂Ｋの上面に接触させる。
この状態で、トランスファ機構４２は、図１４に示すように、プランジャ４２１を上昇させて不要樹脂Ｋをポットブロック４１から持ち上げる。ここで、不要樹脂Ｋがポット４１ａ内に残った残り部Ｋ１を有する場合には、当該残り部Ｋ１が不要樹脂Ｋの回収の妨げにならない程度に上昇させる。これにより、不要樹脂Ｋはポットブロック４１から離型されるとともに、不要樹脂用吸着部１５ｂに密着する。このとき不要樹脂用吸着部１５ｂは弾性変形して縮んだ状態である。ここで、上記の演算部７１によりポット４１ａとプランジャ４２１との間の摩擦力Ｆが精度良く求められていることから、プランジャ４２１により不要樹脂Ｋを押す力を精度良く制御することができる。
不要樹脂用吸着部１５ｂが縮んだ状態とした後に、不要樹脂用吸着部１５ｂの吸着を開始して、不要樹脂用吸着部１５ｂに不要樹脂Ｋを吸着させる。また、成形品用吸着部１５ａの吸着を開始して、成形品用吸着部１５ａに樹脂成形品Ｗ２を吸着させる。
そして、図１５に示すように、樹脂成形品Ｗ２を吸着した成形品用吸着部１５ａをポットブロック４１から離れる方向に移動させて、樹脂成形品Ｗ２を張り出し部４１１の外に移動させる。その後、アンローダ１５を上昇させた後に、上型２及び下型３から退出する。これにより、アンローダ１５によって樹脂成形品Ｗ２及び不要樹脂Ｋの搬出が行われる。
ここで、アンローダ１５には、上型２及び下型３をクリーニングするための清掃機構（不図示）を有するものがある。なお、清掃機構としては、回転ブラシ及び塵埃を吸引して排出する吸引部を有するものが考えられる。
この場合には、樹脂成形品Ｗ２及び不要樹脂Ｋを吸着したアンローダ１５は、上型２及び下型３の間に留まり、クリーニング動作を行う。また、このクリーニング動作中に、制御部ＣＯＭは摩擦力演算機能を発揮する。
ここで、まずトランスファ機構４２は、ポット４１ａ内に付着した樹脂を掻き出す動作を行う。つまり、トランスファ機構４２は、図１６に示すように、プランジャ４２１を所定の掻き出し位置まで上昇させる。ここで、所定の掻き出し位置は、例えば、プランジャ４２１の上面がポット４１ａの開口位置よりも上側となる位置である。
そして、トランスファ機構４２は、所定の掻き出し位置から樹脂材料Ｊを収容するためのロード位置まで下降させる。図１７に示すように、このプランジャ４２１を掻き出し位置からロード位置に下降させる下降動作（区間ａ）において、演算部７１は、ロードセル等の力センサＰＳから第２荷重Ｐ２を取得する。
その後、トランスファ機構４２は、再び、プランジャ４２１を所定の掻き出し位置まで上昇させる。これにより、ポット内に付着した樹脂をポット４１ａ外に掻き出す。図１７に示すように、このプランジャ４２１をロード位置から掻き出し位置から上昇させる上昇動作（区間ｂ）において、演算部７１は、ロードセル等の力センサＰＳから第１荷重Ｐ１を取得する。
その後、アンローダ１５に設けた清掃機構により、上型２、下型３、ポットブロック４１及びプランジャ４２１をクリーニングする。また、演算部７１は、区間ａで取得した第２荷重Ｐ２の最小値Ｐ２ｍｉｎと区間ｂで取得した第１荷重の最大値Ｐ１ｍａｘとを用いて、上述した式［１］により摩擦力Ｆを演算する。
なお、クリーニング動作において、上記の掻き出し位置からロード位置に下降させる下降動作及びロード位置から掻き出し位置に上昇させる上昇動作はそれぞれ複数回行っても良い。
また、プランジャ４２１の下降動作及び上昇動作をそれぞれ複数回行う場合には、下降動作中（区間ａ）それぞれにおいて第２荷重Ｐ２を取得し、上昇動作中（区間ｂ）それぞれにおいて第１荷重Ｐ１を取得しても良い。この場合、取得した複数の第２荷重Ｐ２の最小値Ｐ２ｍｉｎを平均化し、取得した複数の第１荷重Ｐ１の最大値Ｐ１ｍａｘを平均化して、上述した式［１］により摩擦力Ｆを演算することが考えられる。また、１つの第２荷重Ｐ２の最小値Ｐ２ｍｉｎと１つの第１荷重Ｐ１の最大値Ｐ１ｍａｘとを用いて、上述した式［１］により摩擦力Ｆを演算し、これにより得られた複数の摩擦力Ｆを平均化しても良い。その他、１回の上下動で得られた摩擦力Ｆが所定の値以上の場合に、さらにプランジャ４２１を上下動させるか否かを判断するようにして構成しても良い。
上記のクリーニング動作が終了した後に、アンローダ１５は、上型２及び下型３から退出して、樹脂成形品Ｗ２及び不要樹脂Ｋの搬出が行われる。
また、クリーニング動作において演算部７１が演算した摩擦力Ｆは調整部７２に送信される。そして、調整部７２は、次回の樹脂成形において、演算された摩擦力Ｆを用いて、樹脂材料Ｊの注入圧力が予め定められた設定値となるようにプランジャ駆動部４２２を制御する。
さらに、クリーニング動作において演算部７１が演算した摩擦力Ｆは判断部７３に送信される。そして、判断部７３は、演算された摩擦力Ｆと予め設定された基準値とを比較して、摩擦力が基準値以上であれば、例えばメンテナンスを促すためのアラームを出したり、樹脂成形装置１００を停止したりする。
＜本実施形態の効果＞
本実施形態の樹脂成形装置１００によれば、プランジャ４２１の上昇時にプランジャ４２１に加わる第１荷重Ｐ１と、プランジャ４２１の下降時にプランジャ４２１に加わる第２荷重Ｐ２とに基づいて、ポット４１ａとプランジャ４１２と間の摩擦力Ｆを演算しており、停止状態のプランジャの荷重を基準としていないので、ポット４１ａとプランジャ４２１との間の摩擦力Ｆを精度良く求めることができる。
また、樹脂成形後のクリーニング動作中に第１荷重Ｐ１及び第２荷重Ｐ２を取得しているので、樹脂成形装置１００の既存の動作を利用することができ、第１荷重Ｐ１及び第２荷重Ｐ２を取得するための動作を別途行う必要がない。
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
前記実施形態では、クリーニング動作中に第１荷重Ｐ１及び第２荷重Ｐ２を取得して摩擦力Ｆを演算する構成であったが、クリーニング動作以外のタイミングで第１荷重Ｐ１及び第２荷重Ｐ２を取得して摩擦力Ｆを演算する構成としても良い。例えば、ポット４１ａに樹脂材料Ｊが収容される前に、プランジャ４２１を昇降して第１荷重Ｐ１及び第２荷重Ｐ２を取得して摩擦力Ｆを演算しても良い。
また、プランジャ４２１を昇降させる範囲は、前記実施形態のように掻き出し位置とロード位置との間に限られず、例えば樹脂材料Ｊの注入が完了する注入完了位置とロード位置との間など、適宜設定可能である。
さらに、前記実施形態の演算部７１は、第１荷重Ｐ１の最大値Ｐ１ｍａｘと第２荷重Ｐ２の最小値Ｐ２ｍｉｎとを用いて摩擦力Ｆを求めているが、第１荷重Ｐ１における最大値Ｐ１ｍａｘ以外の値と、第２荷重Ｐ２における最小値Ｐ２ｍｉｎ以外の値とを用いて摩擦力Ｆを求めても良い。また、第１荷重Ｐ１の区間ａの平均値と、第２荷重Ｐ２の区間ｂの平均値とを用いて摩擦力Ｆを求めても良い。
前記実施形態の樹脂成形装置は、ポットブロック４１が張り出し部４１１を有することによりエッジゲート型のトランスファ成形を行うものであったが、サイドゲート型のトランスファ成形を行うものであっても良い。
本発明の樹脂成形装置は、通常のトランスファ成形に限られず、トランスファ機構を備えた構成であれば良い。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
１００・・・樹脂成形装置
Ｗ１ ・・・成形対象物
Ｊ ・・・樹脂材料
Ｗ２ ・・・樹脂成形品
Ｋ ・・・不要樹脂
２ ・・・第１型（上型）
２ａ ・・・キャビティ
３ ・・・第２型（下型）
４ ・・・樹脂注入部
４１ ・・・ポットブロック
４１ａ・・・ポット
４１１・・・張り出し部
４２ ・・・トランスファ機構
４２１・・・プランジャ
４３ ・・・弾性部材
５ ・・・型締め機構
１５ ・・・搬送機構
１５ｂ・・・不要樹脂用吸着部
７１ ・・・演算部
７２ ・・・調整部
７３ ・・・判断部

Claims (10)

  1. ポットに収容された樹脂材料をプランジャにより押し出してキャビティに注入する樹脂成形装置であって、
    前記プランジャを押し出す方向に移動させた時に前記プランジャに加わる第１荷重と、前記プランジャを前記押し出す方向とは反対側に移動させた時に前記プランジャに加わる第２荷重とに基づいて、前記ポットと前記プランジャとの間の摩擦力を演算する演算部を備え、
    前記演算部は、前記第１荷重の最大値と前記第２荷重の最小値とに基づいて、前記摩擦力を演算する、樹脂成形装置。
  2. ポットに収容された樹脂材料をプランジャにより押し出してキャビティに注入する樹脂成形装置であって、
    前記プランジャを押し出す方向に移動させた時に前記プランジャに加わる第１荷重と、前記プランジャを前記押し出す方向とは反対側に移動させた時に前記プランジャに加わる第２荷重とに基づいて、前記ポットと前記プランジャとの間の摩擦力を演算する演算部を備え、
    前記演算部は、前記第１荷重の最大値と前記第２荷重の最小値との差分に基づいて、前記摩擦力を演算する、樹脂成形装置。
  3. 前記演算部により得られた摩擦力を用いて、前記プランジャによる前記樹脂材料を押し出す力を調整する調整部を備える、請求項１又は２に記載の樹脂成形装置。
  4. 前記演算部により得られた摩擦力と予め設定された基準値との比較結果に基づいて、装置運転の可否を判断する判断部を備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の樹脂成形装置。
  5. 前記ポット内に付着した樹脂を前記プランジャを用いて前記ポットの外部に掻き出すクリーニング動作を行うものであり、
    前記演算部は、前記クリーニング動作中において前記第１荷重及び前記第２荷重を取得する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の樹脂成形装置。
  6. 前記クリーニング動作は、前記プランジャを所定の掻き出し位置と、前記樹脂材料を収容するためのロード位置との間で前記プランジャを移動させることにより行われるものであり、
    前記演算部は、前記プランジャを前記ロード位置から前記掻き出し位置に移動させる時に前記第１荷重を取得し、前記プランジャを前記掻き出し位置から前記ロード位置に移動させる時に前記第２荷重を取得する、請求項５に記載の樹脂成形装置。
  7. 前記キャビティが形成された第１型と、
    前記第１型に対向し、前記ポット及び前記プランジャを有する樹脂注入部が設けられた第２型と、
    前記第１型及び前記第２型を型締めする型締め機構とを備え、
    前記樹脂注入部は、
    前記ポットが形成され、弾性部材を介して前記第２型に対して進退可能に設けられ、前記第２型の型面上に張り出した張り出し部を有するポットブロックと、
    前記プランジャを有し、前記プランジャを移動させて前記ポットから前記キャビティに前記樹脂材料を注入するトランスファ機構とを備える、請求項１乃至６の何れか一項に記載の樹脂成形装置。
  8. 前記型締め機構が前記第１型及び前記第２型を型開きする型開き動作中において、前記トランスファ機構が前記プランジャを前記第１型に向かって移動させて、前記第２型の型面上の樹脂成形品と前記ポットブロック上の不要樹脂とを分離する、請求項７に記載の樹脂成形装置。
  9. 樹脂成形後に前記ポットブロック上の不要樹脂を搬出する搬送機構を備え、
    前記搬送機構は、前記不要樹脂を吸着するための不要樹脂用吸着部を有しており、
    前記搬送機構が前記不要樹脂用吸着部を前記ポットブロック上の不要樹脂に接触させた後に、前記トランスファ機構が前記プランジャを前記第１型に向かって移動させて前記ポットブロックから前記不要樹脂を剥離し、その後、前記搬送機構が前記不要樹脂用吸着部により前記不要樹脂を吸着して前記不要樹脂を搬出する、請求項７又は８に記載の樹脂成形装置。
  10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の樹脂成形装置を用いた樹脂成形品の製造方法。
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