JPH0427516A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固定金型と可動金型とにより構成されるキャ
ビティ内へ樹脂を射出、注入して成形品を得る射出成形
装置に関するものであり、更に詳しくは、その際、高精
度の成形品が常に安定性良く得られるように改良を図っ
た、かかる射出成形装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、レンズ等の高精度部品の多数個数りに用いる射出
成形金型は、特開昭５５−２５９７３号、特開昭５７−
１２３０３１号公報に記載のように金型中央からサイド
ゲートを介して各キャビティにプラスチック樹脂を充填
する構造となっている。

単なる射出成形用金型、射出後に圧縮する所謂射出圧縮
成形用金型とも基本的にこの構造を用いている。

第８図は一般的な従来の成形金型の一例を示す断面図で
ある。同図において、１は固定型、２は可動型、３はス
ペーサブロック、４は固定側取付板、５は可動側取付板
、６はキャビティ、７はゲート（横向きなのでサイドゲ
ートという）、８はランナ、９はスプル、１０は押出板
、ＩＯＡは押出棒、１１は空間、である。

かかる金型に図示せざる成形機から溶融樹脂が射出、注
入されるわけであるが、その際、溶融樹脂は、スプル９
、ランナ８、ゲート７を通過してキャビティ６内に充填
される。その後、固定型１と可動型２を分離し、押出板
１０を空間１１内で上昇させると、それに伴って押出棒
１０Ａも上昇して、キャビティ６内に樹脂が充填される
ことによって形成された成形品をキャビティ６の外へ取
り出すことができる。

（発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、成形工程中に射出・充填される樹脂の
圧力による成形金型の変形が成形品に及ぼす精度劣化に
ついて配慮がされていなかった。

キャビティ６内でのレンズのような高精度部品の成形で
は、樹脂には５００〜１５００ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力
が負荷されている。金型中央部にはスプル９、ランナ８
が存在し、ここを通過する樹脂の圧力を受ける。またキ
ャビティ６も樹脂の圧力を受ける。しかしその外側は、
固定型１と可動型２が完全に閉じていて、その間に空隙
がないことから、樹脂が入り込むことはなく、従って樹
脂の圧力は受けない。

第９図は、第８図に示した如き成形金型に、溶融樹脂１
２を射出、注入したときの状態を幾分誇大化して示した
断面図である。

即ち第９図において、注入樹脂１２の圧力により、固定
型１と可動型２は、その中央部付近で外側に反るような
変形を受ける。矢印は樹脂の圧力の及ぶ方向を示してい
る。可動型２は押出板１０の摺動する空間１１が背部に
あるため変形が大きくなる。固定型１は可動型２の場合
のような背部空間は存在しないが、それでも通常の金型
材料である炭素鋼やステンレス綱を用いた場合、この変
形量は数十ミクロン−数百ミクロンとなる。

このように金型が変形すると、キャビティ６の中でも金
型中央側と外側で樹脂の充填量が異なり、第１０図の模
式図に示すように、成形品１３の厚さが部分的に異なる
という精度不良が発生する。

すなわち、成形品１３の金型中央側の厚さｔｌが金型外
側の厚さｔ２より大きくなってしまい、その結果、成形
品１３の固定型側の面１３ａと可動型側の面１３ｂが傾
くことになる。成形品１３がレンズの場合、この傾きは
レンズ面倒れとなり、光学性能を著しく劣化させるとい
う問題点があった。

この変形を低減させるには、射出時の樹脂圧力を下げた
り、金型材料を強度の高いものにすることが考えられる
が、各々、「εヶ」による精度不良や、強度が非常に高
い材料が存在しない、あるいは高価であるため現実的で
ない。

そのため、本発明の目的は、成形工程中の金型の変形を
低減し、高精度の成形品を得ることができる精密な射出
成形装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、射出成形装置に
おいて、 （イ）変形の大きい金型中央部に、前述の樹脂圧力によ
る金型変形量を打ち消す方向に金型を変形させることが
できる変形補償装置を設置し、金型中央部の変形量を検
知し、変形補償装置を制御するようにしたものである。

（ロ）変形の小さい金型周辺部に、前述の樹脂圧力によ
る金型変形量と同じ方向に金型を変形させることができ
る変形補償装置を設置し、金型中央部のみ、もしくは金
型中央部と周辺部の変形量を検知し、変形補償装置を制
御するようにしたものである。

〔作用］ 金型中央部に、金型変形量を打ち消す方向の変形を発生
させる変形補償装置を設置する方法では、樹脂の圧力に
より金型中央部が若干でも変形が発生しはじめた時点で
、変形量が検出センサで検知され、その変形量と同じ量
を逆方向に変形させて打ち消すようにするため変形補償
装置で圧力を発生させる。検知する変形量がゼロになる
まで圧力を制御する。変形量をゼロにするよう作用する
ため、必ず変形量は低減され、高精度の成形品が得られ
る。

ここで樹脂圧力が高い場合や成形品の投影面積が大きい
場合、金型を変形させようとする樹脂力が型締力より大
きくなり、金型中央部の変形量が大きいのは同様である
が、金型周辺部もパーティング面が開くことがあるが、
この場合周辺部の変形量すなわち型開量を検出し、その
量に金型中央部の変形量が一致するよう圧力を制御する
。変形は存在することになるが、均一であるため、成形
品の厚さ不均一にはならず、均一厚さ、すなわち面倒れ
のない高精度の成形品が得られる。

また、金型周辺部に、金型変形量と同じ方向に変形を発
生させる変形補償装置を設置する方法において、樹脂圧
力による金型を変形させる力と検出された変形量により
制御された負荷力の合計が型締力より小さい範囲では、
型締力により金型周辺部は固定型と可動型はパーティン
グ面で密着したままである。従って検出された金型中央
部の変形量により変形補償装置を制御して金型周辺部を
変形させると相対的に金型中央部の変形量は小さくなる
。この相対的な変形量がゼロになるよう制御される。相
対的な変形量がゼロであれば、固定型と可動型がパーテ
ィング面全面で密着するため、成形品の厚さ分布や面の
傾きは低減される。従って必ず高精度の成形品が得られ
る。

一方、樹脂圧力により金型を変形させる力と検出された
変形量により制御された負荷力の合計が型締力より大き
い場合、固定型と可動型はパーティング面で開いた状態
となる。金型中央部の変形量と金型周辺部の変形量を比
較し、金型周辺部の変形量が金型中央部の変形量と同じ
になるよう変形補償装置を制御するため、固定型と可動
型の開き量は均一、すなわち平行に型開する。従って厚
さ分布や面の傾きは低減され、必ず高精度の成形品が得
られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。成形
金型として固定型１．可動型２．スペーサブロック３．
固定側取付板４．可動側取付板５押出板１０．突出ビン
２７から構成されている。

固定型１には、回示せざる成形機から射出される溶融樹
脂が通過するスプル９が設けである。また可動型２には
同様に樹脂が流動するランナ８ゲート７、そして最終的
に樹脂を成形品形状に賦形するキャビティ６が設けであ
る。可動型２．スペーサブロック３および可動側取付板
５に囲まれた空間１１は押出板１０が成形品を突出ピン
２７により突き出す時に摺動するための空間である。

さらに固定型１の金型中央部に、変形補償装置１７ａ、
１７ｂが組込まれている。また可動側空間１１の金型中
央部に変形補償装置１７ｃ、１７ｄが組込まれている。

変形補償装置１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは配管１
８で、圧力発生源１９に接続している。

圧力発生源１９は制御装置２０に接続され、制御装置２
０は変位センサ１５の出力装置１６に接続されている。

第２図は変位センサ１５の組込み位置を示す断面図であ
る。同図に見られるように、変位センサ１５はスプル９
の近辺すなわち金型中央部の可動型２に組込まれており
、固定型１のパーティング面の位置と可動型２のパーテ
ィング面との隙間を検出することができる。

第１図に戻り、センサ１５で隙間がゼロより大きく検出
されると出力装置１６は信号を制御装置２０に送る。制
御装置２０では、出力装置１６からの信号により圧力発
生源１９に圧力増加の信号を送る。圧力発生源１９で増
加された圧力は配管１８を介して変形補償装置１７ａ、
１７ｂ。

１７ｃ、１７ｄに伝達される。変形補償装置１７ａ〜１
７ｄは圧力が増加した場合、第３図に示すように固定型
１および可動型２の金型中央部をパーティング面方向に
押す方向に取り付けである。

以上のように構成された装置の動作を説明する。

成形機で溶融された樹脂がスプル９．ランナ８゜ゲート
７を通過し、キャビティ６に射出・充填される。この際
、樹脂の圧力は５００〜１５００ｋｇ／ｃｍ”と高圧で
ある。そのためランナ８．ゲート７、キャビティ６には
第９図を参照して説明したのと同じように固定型１およ
び可動型２のパーティング面１４を開かせるような変形
を発生させようとする力が働く。

そこでこの力によりわずかにでもパーティング面１４が
開くとセンサ１５により金型が変形したことが検知され
、制御装置２０を介して、圧力発生源１９で変形補償装
置１７ａ〜１７ｄに圧力を負荷させる。

変形補償装置１７ａ〜１７ｄは圧力が負荷されると固定
型１および可動型２の金型中央部をパーティグ面方向に
変形させようとする力が働く。従って射出した樹脂によ
る変形方向と逆方向の変形方向である。すなわち樹脂に
よる変形と変形補償装置による変形が打ち消しあって変
形量は小さくなる。変形量がゼロになるまで変形補償装
置の圧力を増加させて、ゼロになったところでその圧力
を保持する。

射出・充填が進行し樹脂圧力による変形が大きくなろう
とする度に、上記の動作が繰り返され、金型変形量は常
にゼロに保持される。

従って金型変形を防止して成形することができたため、
厚さが均一で面倒れのない高精度の成形品を得ることが
できた。

上記実施例では、樹脂圧力による金型を変形させる力が
型締力より小さい場合であったが、樹脂圧力が大きい場
合や、成形品の投影面積が大きい場合には樹脂による力
が型締力より大きくなり、射出・充填時に、金型中央部
だけでなく、金型周辺部もパーティング面が開く。その
場合の対策として本発明の一実施例を第４図に示す。

構成は第１図の実施例とほとんど同じであるが、可動型
２の周辺に変位センサ２４ａ、２４ｂが組込まれている
。この変位センサ２４ａ、２４ｂは金型周辺部の固定型
１と可動型２のパーティング面１４の隙間を検出する。

変位センサ２４ａ、２４ｂは出力装置２５に接続されて
いる。出力装置１５．２５が制御装置２６に接続され、
制御装置２６は圧力発生源１９に接続されている。

制御装置２６は、金型中央部のパーティング面の隙間を
検出する変位センサ１５の出力と、金型周辺部のパーテ
ィング面の隙間を検出する変位センサ２４ａ、２４ｂの
出力を比較し、金型中央部の隙間が大きいと変形補償装
置１７ａ〜１７ｄへの圧力を増加するよう圧力発生源に
信号を送る。

逆に金型周辺部の隙間が大きい場合には変形補償装置１
７ａ〜１７ｄへの圧力を減少する信号を送る。

このように構成された装置の動作を説明する。

成形開始時には金型は第１図の場合と同様パーティング
面１４が固定型１と可動型２の全面で密着している。樹
脂が充填されはしめてランナ８．ゲート７、キャビティ
６に圧力がかかり始めると金型中央部に変形が発生しは
じめる。この時金型周辺はパーティング面１４の隙間は
発生していない。

すなわち周辺の隙間はゼロである。従って第１図の場合
と同様に金型中央部の変形量すなわち隙間をゼロにする
よう圧力負荷装置１７ａ〜１７ｄの圧力が調整される。

さらに充填が進むと樹脂の圧力による力が大きくなり型
締力より大きくなる。その状態から第４図に見られるよ
うに金型中央部から周辺部まで全面でパーティング面１
４は開（。ここからは金型周辺部の隙間に、金型中央部
の隙間が等しくなるよう変形補償装置１７ａ〜１７ｄの
圧力を調整する。

第１図の実施例では完全るこ成形品の変形量をゼロにで
きたが、第４図の実施例では成形品において各部とも変
形していることになる。しかし各部の変形量が同じであ
るため相対的な変形は無いと考えることができる。成形
品は各部とも均一に厚くなっているため、厚さ不均一に
よる面倒れが発生していない。従って相対的な変形量を
無くすことによっても同等の効果が得られ高精度成形品
を得ることができた。

次に本発明の別の一実施例を第５図に示す。

構造は第４図の実施例にほぼ同じである。金型中央部の
変形補償装置１７ａ〜１７ｄが排除され、新たに可動型
２の周辺部に変形補償装置２１ａ２１ｂが組込んである
。変形補償装置２１ａ、２１ｂは圧力発生Ｂ２３に接続
され、圧力発生源２３は制御装置２６′に接続されてい
る。

制御装置２６′は、金型中央部のパーティング面の隙間
を検出する変位センサ１５の出力と、金型周辺部のパー
ティング面の隙間を検出する変位センサ２４ａ、２４ｂ
の出力を比較し、金型中央部の隙間が大きいと変形補償
装置２１ａ、２１ｂへの圧力を増加するよう圧力発生源
２３に信号を送る。

変形補償装置２１ａ、２１ｂは圧力が増加した場合、第
６図に示すように固定型１および可動型２の金型周辺部
をパーティング面方向から取付板４．５の方向に変形さ
せるよう取り付けである。

以上のように構成された装置の動作を説明する。

第５図において、樹脂が充填されると、第９図の場合と
同じように金型中央部のパーティング面１４を開かせる
ように変形しようとする。ここで若干でも変形が開始す
ると、変位センサ１５により検知される。制御装置２６
′では検出された中央部の変形量すなわち隙間と、変位
センサ２４ａ２４ｂで検出される変形量（ここではゼロ
の状態）を比較し、中央部の変形量が大きいため、変形
補償装置２１ａ、２１ｂへの圧力を増加する。

金型中央部は樹脂圧力によりパーティング面倒れから取
付板４，５の方向へ変形させ、金型周辺部は変形補償装
置により同し方向に変形させている。従って全体的に変
形させていることになる。

型締力により金型周辺部のパーティング面が密着するよ
う成形機でダイプレート間隔が変化するため、金型周辺
の変位センサ２４ａ、２４ｂの出力は、金型の変形量は
りセントされゼロである。同様に金型中央部の変位セン
サ１５の出力も、金型′周辺部の変形量相当分だけシフ
トされている。従って金型中央部の変位センサ１５の出
力をゼロにしても、実際には金型は変形しているが、相
対的な変形を無くしたことになる。前述したようにここ
では相対的な変形を無くすことでも同等の効果であるの
で問題はない。

射出圧力が小さい場合や、成形品の投影面積が小さい場
合は、この状態で成形を完了するが、射出圧力が大きい
場合や、成形品の投影面積が大きい場合には、第４図の
実施例と同様、第７図に示すように金型全面でパーティ
ング面が開く。樹脂圧力による力と変形補償装置による
力が同し方向ム：働くため、型締力より大きくなりやす
くすなわち第４図の実施例に比べて金型パーティング面
を開いて形成する可能性が高い。しかし第４図の実施例
と同様に金型が開いても均一に開くため問題とはならな
い。

以上の実施例において変形補償装置、圧力発生源として
は、油圧シリンダ、電動ポンプやその他同等の効果が得
られるものであれば何でも用いて差し支えない。

また組込む変形補償装置の数、センサ数等は本実施例に
こだわらず、いくつであっても問題ではない。

また各変形補償装置毎に圧力を制御しても同等の効果が
得られる。

以上実施例では、成形品としてプラスチックレンズを例
に挙げて説明したが、光ディスク、ギアの如き高精密が
要求される成形品の製造においても同様の効果が得られ
る。特に多数個の成形品を１度に得る所謂多数個取金型
においてその効果が顕著である。

また、上記変形補償装置としては、例示した油圧シリン
ダのみならず、電歪材料、磁力の反撥力利用、熱膨張力
利用等、一定の力の発生とその制御ができるものであれ
ば、何でも使用できることは言うまでもない。

以上のように、本発明により、金型の相対的な変形を低
減し高精度成形品を得た。

〔発明の効果］ 本発明によれば、成形工程中に発生する金型変形量をゼ
ロもしくは相対的にゼロにできるので、厚さが均一で、
固定側の面と可動側の面の倒れを低減した高精度成形品
を得ることができる。

この結果、レンズ等の高精度光学部品が得られる光学性
能が向上できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図の中央部の別方向の縦断面図、第３図は第１図の装
置を動作させた時の状況を示す一断面図、第４図、第５
図はそれぞれ本発明の別の実施例を示す断面図、第６図
、第７図はそれぞれ第５図の装置を動作させた時の状況
を示す一断面図、第８図は従来の金型の一例を示す縦断
面図、第９図は第８図に示した従来の金型を動作させた
時の状況を示す一断面図、第１０図は第９図における成
形品の形状を示す断面図、である。 符号の説明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定金型と可動金型とにより構成されるキャビティ
   内へ樹脂を射出、注入して成形品を得る射出成形装置に
   おいて、 前記キャビティ内への樹脂の射出、注入に伴って発生す
   る前記固定金型と可動金型との間の相対的変形量を検出
   するセンサと、検出された該変形量を補償するように前
   記固定金型と可動金型との間に相対的に圧力を加える変
   形補償装置と、を具備したことを特徴とする射出成形装
   置。 ２、固定金型と可動金型とにより構成されるキャビティ
   内へ樹脂を射出、注入して成形品を得る射出成形装置に
   おいて、 前記キャビティ内への樹脂の射出、注入に伴って発生す
   る前記固定金型と可動金型との間の相対的変形量を金型
   の中央部分において検出する第１のセンサと、前記固定
   金型と可動金型との間のパーティング面の開き量を金型
   の周辺部分において検出する第２のセンサと、前記固定
   金型と可動金型との間に相対的に圧力を加える変形補償
   装置と、前記第２のセンサにより検出される開き量が零
   のときは前記第１のセンサにより検出される相対的変形
   量を抑圧するように前記変形補償装置を制御し、前記第
   ２のセンサにより検出される開き量が零でなく或る値を
   もつときは前記第１のセンサにより検出される相対的変
   形量も前記値と同じくして、固定金型と可動金型との間
   のパーティング面の開き量が金型の全面で均一になるよ
   うに前記変形補償装置を制御する制御手段と、を具備し
   たことを特徴とする射出成形装置。 ３、請求項２に記載の射出成形装置において、前記変形
   補償装置は、金型の中央部に組み込まれていて、前記金
   型内に射出、注入される樹脂の圧力によって発生する該
   金型の変形方向とは逆の方向において前記固定金型と可
   動金型との間に圧力を及ぼす装置から成ることを特徴と
   する射出成形装置。 ４、請求項２に記載の射出成形装置において、前記変形
   補償装置は、金型の周辺部に組み込まれていて、前記金
   型内に射出、注入される樹脂の圧力によって発生する該
   金型の変形方向と同一の方向において前記固定金型と可
   動金型との間に圧力を及ぼす装置から成ることを特徴と
   する射出成形装置。