JPH044117A - 成形金型、該金型用の射出成形機及び成形品 - 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、プラスチックの射出成形用としての成形金型
に関するものであり、更に詳しくは、例えば光入射面と
光出射面との間の平行度に優れた光学部品等を成形する
のに有効であるようにキャビティの変形防止を図った成
形金型、該金型用の射出成形機及び成形品に関するもの
である。

〔従来の技術］ 従来、プラスチ・ンクレンズの如き光学部品等を高精度
で精密に成形するための金型においては、特公平１−１
４０１０号公報に記載のそれのように、その精度を向上
するために、キャビティ型とコア型を加熱し、樹脂の射
出後、キャビティ型とコア型を移動してゲートを切り離
し、冷却することにより、キャビティ型とコア型に負荷
される圧縮力を変化させる等の操作を行なっていた。

具体的には、加熱のためのヒータおよびヒータの温度制
御機構、ゲート切り離しのためのカッタおよびカンタの
駆動機構、さらに圧縮力変化のためのシリンダ機構およ
びその制ｍ機構に加え、それぞれの機構を適宜タイミン
グ良く制御するための制御ソフトを備えることにより、
必要な精度を確保するようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術は、高精度の成形品を得るため、金型お
よびキャビティ内樹脂に、加熱や加圧を行ない、ゲート
切り離しのように熱や圧力を負荷しているにも拘わらず
、こ・れら負荷による金型そのものの変形については配
慮されておらず、これらの負荷に加えて樹脂充填圧によ
る金型の変形が考えられるが、このことについても配慮
されていなかった。

このためキャビティが変形して固定金型と可動金型との
間の平行度が低下し、従って成形品の平行度、寸法精度
が得′られないのではないかという懸念があった。また
金型が複雑化して、保守の単純化が図れないという問題
があった。

本発明の目的は、このような固定金型と可動金型との間
に発生する変形（キャビティ内への樹脂の射出に伴うキ
ャビティ自体の変形）を検出して、これを低減し、或い
は変形を生じ難い構成とすることにより、平行度、寸法
精度に優れた成形品の得られる成形金型を提供すること
にある。

また本発明の他の目的は、単純な構造で、加熱や加圧、
ゲートの切り離しなどを行なうことなく、前記の変形を
生じることなく高精度で精密な成形品の得られる射出成
形用の金型を提供することにある。

本発明の別の目的は、前記金型用の射出成形機及び前記
金型で成形された成形品を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本発明では、固定型と可動型とに
より構成されるキャビティ内へ樹脂を射出して成形を行
う成形金型において、−前記キャビティ内への樹脂の射
出に伴って発生する該キャビティの変形を検出するセン
サと、検出された該変形が解消するように前記キャビテ
ィ内へ射出する樹脂の射出圧及び／又は射出速度を制御
する制御手段と、を具備した。また成形金型のキャビテ
ィ内へ樹脂を射出して成形を行う射出成形機において、
キャビティ内への樹脂の射出に伴って発生する該キャビ
ティの変形を検出するセンサと、検出された該変形が解
消するように前記キャビティ内へ射出する樹脂の射出圧
及び／又は射出速度を制御する制御手段と、を具備した
。

更に本発明では、成形金型において、キャビティ内へ樹
脂を導く樹脂流路であるランナ部と、成形品の賦形を行
うキャビティ部とを、該ランナ部における樹脂圧による
変形の影響がキャビティ部へ及ばないように、分離する
ようにした。

また更に本発明では、成形金型において、固定型と可動
型との間の結合を絶対的に強くして、固定型と可動型と
により構成されるキャビティ内へ樹脂を射出してもキャ
ビティ自体が変形しないにうにした。

〔作用〕

一定型と可動型とにより構成されるキャビティ内へ樹脂
を射出してもキャビティ自体の変形が発生せず、或いは
発生しても従来よりもその変形量が低減される。その結
果、かかる成形金型により、レンズ用、ディスク用又は
光学セル用の高精度の精密成形°品が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す概要図で、光学部品
等を成形する射出成形金型の縦断面図および射出成形機
の射出部の、側面部である。

同図において、１は成形機からの樹脂をキャビティ３に
流入させる樹脂流路としてのランナであり、２は同じく
スプル部である。３は成形品を賦形するキャビティ、４
はキャビティ固定側を形成する固定型、５は金型（固定
型４の側）を成形機型締部（図示せず）に固定するため
の固定取付板、６はキャビティ３の可動側を形成する可
動型、１日は断熱材、１９は板材、２０は摺動間隙、７
は５と同様金型（可動型６の側）を成形機型締部に固定
するための可動取付板、８は固定型４と可動型６の間を
離す型開を行った後、キャビティ３内の成形品を可動型
６から押出して外に取出すための押出ピン、９は押出ピ
ン８を駆動する押出板である。

１０は押出板９の押出しのための摺動間隙２０を確保す
るスペーサブロック、１３はキャビティ３近傍に設けた
歪みゲージ式あるいは非接触で変位量を検出する過電流
式等の変形量検出センサ、１工は検出センサ１３で検出
した変形量を判別判定し、それに応じた制御を行う制御
器、１２は金型に対する射出成形機樹脂射出部である。

このように構成された金型に向けて成形機射出部１２よ
り射出された樹脂（図示せず）がスプル２、ランナ１を
通り、成形品を形成するキャビティ３内に充填される。

通常の成形の場合、この際の樹脂の流動充填圧は１００
０〜１５００Ｋｇ／ｃｍ”であり、この流動充填圧によ
りスプル２．ランナ１．キャビティ３が圧力を受け、第
１図の要部を拡大して示す第３図に見られるように、特
に可動型６の中央部が押出板摺動間隙２０に向かい、全
体的に破線に対する実線で示したように、反り返った形
で受圧変形する。この変形量は流動充填圧１５００　Ｋ
ｇ／ｃｍ”で約２００μｍである。

この金型（詳しくはキャビティ３内）で成形した光学部
品は、第４図に示すように、外径φ８０の場合ａ面とａ
′面の平行度が５０〜１００μｍであり、目標仕様の２
０μｍに収束しない。

そこで第１図のセンサ１３によりこの変形量を検出し、
これを制御部１１で判定して、この制御部１１と連結し
た射出成形機射出部１２の射出機構を制御して射出圧力
および（又は）射出速度を調整し、キャビティ３の平行
度が２０μｍ以内に収束するようにする。

この射出速度、射出圧力の調整範囲は流動充填圧７００
〜１０００Ｋｇ７ｃｍ”であり、この範囲内で安定成形
条件を見出すことにより、連続して平行度２０μｍ以内
の光学部品を成形することができた。なおセンサ１３は
１個でも複数個でも良いが、より的確な変形データを得
るめたには複数個を位置を少しずつずらして設置し、そ
れらの出力を勘案する方が好ましい。

次に本発明の別の実施例を第２図により説明する。第２
図は本発明の別の実施例を示す断面図である。

同図中、第１図におけるのと同一の番号を付した部分は
同等の構造、機能を有する。図中１４はランナ部１およ
びキャビティ部３をその表裏に形成するランナプレート
、１５はランナプレート１４を固定型４から引き離すス
ライドビン、１６はキャビティ３の入口を形成するゲー
ト、１７はキャビティ３内の成形品をキャビティ３の型
開前に固定型４に固着させる樹脂ロック部である。

このように構成された射出成形金型において、成形機よ
りの樹脂はスプル２．ランナ１．ゲート１６を経てキャ
ビティ３および樹脂ロック部１７に充填される。成形終
了時は、スプル２．ランナ１が押出ピン８の２部分で押
さえられて、可動型６とランナプレート１４の間が開く
と同時にゲート１６が切断され、スプル２．ランナｌが
可動型６とランナプレート１４間に引き出される。

次いでスライドピン１５によりランナプレート１４が固
定型４から引き離される。型開きがほぼ終了した時点で
押出板９が間隙２０内を右方向に前進してスプル２．ラ
ンナ１を可動型６から、キャビテイ３内成形品をランナ
プレート１４からそれぞれ離型して、型からの取出しを
行なう。

このような構成、動作の射出成形金型においては、ラン
ナ部１がキャビティ部３と異なる分割面（ランナ部１は
プレート１４の裏側にあるのに対し、キャビティ部３は
プレート１４の表側にある）に形成されているため、型
開きの最大原因であるスプル２．ランナ１の樹脂圧受圧
による変形は、キャビティ３の分割面から離れたランナ
部１の分割面に生じ、キャビティ３には影響を及ぼさな
い。

且つランナ部１のランナプレート１４の裏側に及ぼす圧
力とキャビティ３がランナプレート１４の表側に及ぼす
圧力とでは、互いに逆向きで相殺する方向にあることか
らφ８０キャビティ３の平行度を２０μｍ以内に低減す
ることができた。

本構造においては（ランナ投影面積Ｘランナ内圧）：（
キャビティ投影面積×キャビティ内圧）の比が小さいほ
どキャビティの平行度の向上が図れることから、成形品
としてのレンズ径が小さいほど平行度の向上効果は大き
い。

第５図は本発明の別の一実施例を示す断面図である。同
図において、２１はパーティングロックピン、２２はパ
ーティングロックピンの駆動機構である。まず本構成金
型の動作を説明する。

成形機の型締動作により固定型４と可動型６が閉じると
、型中央部近傍に設けた可動型６の突起部６′（可動型
６と突起部６′は勿論、一体不可分に構成され−ている
）が固定型４内に進出しく固定型４には、突起部６′に
対応する凹部を形成しておく）、その後直ちにパーティ
ングロックピン２１が、パーティングロックピン２１の
駆動機構２２に駆動されて、固定型４を通り、可動型突
起部６′内に進出嵌合し両者間をロックする。

このパーティングロックピン２１の嵌合により、結果的
に固定型４と可動型６のパーティング面がロックされる
ことになるため、スプル２．ランナ１への樹脂圧による
型開量（固定型４と可動型６とで構成されるキャビティ
３内に樹脂が圧入されることで両型が開こうとする開き
量）を低減できる。試作型では中央の型開量が、可動型
突起部６′の投影面積５０ｃｍ２の場合で２００μ…を
５０μｍに低減できた。

第６図は本発明のさらに別の実施例を示す断面図である
。図中２３は、押出板摺動間隙部２０内に型変形低減の
目的で設けたサポートである。また２７は可動型６の外
周を囲んで設けた変形防止ブロックである。

このサポート２３をスペーサブロック１０と同一の正規
の長さよりさらに延長した長さとして設置することによ
り、変形防止ブロック２７に囲まれた可動型６の中央部
は、樹脂圧がかかった場合に受ける変形方向と逆の方向
に前原て変形し、樹脂圧を受けた場合には、それによる
変形との相殺が起きて、結果的に変形のない本来の形状
に戻る。

この方法でサポートの長さを正規の長さより２０μｍ延
長した結果、キャビティの平行度が従来に比べ２０μ−
向上するという効果を得ている。

第７図は、本発明のさらに別の一実施例を示す断面図で
ある。この図の２４はキャビティ３を形成する固定入駒
、２５は同じくキャビティ３を形成する可動入駒であっ
て、それぞれ固定取付板５、可動取付板７に一体固定さ
れている。この実施例での金型の成形動作には他の実施
例のそれと同一である。

この構成□の金型においては、スプル２．ランナ１を形
成するための固定型４及び可動型６がら、キャビティ３
を形成するための固定入駒２４．可動人駒２５が独立し
、且つ押出板摺動間隙部２゜は可動入駒２５の外周部に
形成されるため、間隙部２０に向かう金型の変形は、ス
プル２．ランナ１部においてのみ住じ、固定入駒２４と
可動入駒２５との間には変形発生はなく、従ってキャビ
ティ３もスプル２．ランナ１における変形の影響を受け
ることはない。このようなキャビティ３の独立構造を採
用することにより、キャビティ３は平行度１０μ園を得
ることができた。

第８図は、本発明のさらに他の一実施例を示す断面図で
ある。第８図において、２６．２６’は板状の弾性部材
であるが、キャビティ３のゲート１６に近い方の側で注
入樹脂に対する圧縮強度が高く、ゲート１６から遠去か
るにしたがい、次第に注入樹脂に対する圧縮強度を低く
した弾性部材である。

第９図はこの関係を具体的に示した説明図である。即ち
、板状の弾性部材２６（２６’）は、ゲート１６に比較
的近い端部Ｎでは圧縮強度が大きく、ゲート、　１６か
ら遠隔の端部Ｒにかけて、徐々に圧縮強度が低くなるよ
うにしである。

第８図において、このような弾性部材２６２６′の配置
により、より大きい樹脂圧変形を生じるゲート１６の側
は、この弾性部材２６．２６’による変形は比較的小さ
く、また、樹脂圧変形のやや低減するゲート１６より遠
去かった側では、この弾性部材による変形が比較的大き
くなり、結果的には、固定入駒２４と可動入駒２５とは
互いに平行度を保ったまま変位することになる。予めこ
の変位量を型組立時の厚み調整で見込んでおくことによ
り、平行度１０μｍ、厚み誤差±０．０２５ｍｍの光学
部品を連続的に得ることができた。

以上述べた如く、本発明の実施例によればφ８０内外の
光学部品を平行度２０μｍ以内で連続的に成形すること
ができる。この際、精度向上のための加熱、加圧、ゲー
ト切り離し等の機構および機構駆動のための制御部およ
び制御ソフトなど用いることなくキャビティの平行度を
維持できるので、成形時間が大幅に短縮でき、金型メイ
ンテナンスおよび金型製作の費用を低減できるという効
果も得られた。

さらに前記の金型を用いて成形を行なうことにより、キ
ャビティを形成する固定型と可動型の平行度が２０μｍ
以内の投写形テレビレンズ、ビデオカメラレンズ、ビデ
オディスク、光ディスク。

光学セル等の高精度精密光学成形部品を得ることができ
た。

また、前記の金型からの変形または変位信号を受けて、
射出部を制御することにより、樹脂の射出速度、射出圧
力を調整できる射出成形機を実現することができた。な
お、この射出成形機については、射出速度、射出圧力の
他に、樹脂温度、可塑化樹脂量、背圧等の調整で金型変
形量を低減するようにしてもよいことはいうまでもない
。

［発明の効果］ 本発明によれば、キャビティ近傍に設けた変形量検出セ
ンサで、成形樹脂の注入に伴う金型の菱形量を検出する
ようにし、この変形量を金型とは別に設けた制御部で判
定して成形機射出部の樹脂射出圧力、射出速度を制御し
て変形量を低減するようにしたので、金型に樹脂圧によ
る過度の負担をかけることを防止でき、従来の金型中央
部の成形樹脂注入に伴う変形２００μ園を５０μ−に低
減して、それだけ平行度の高い高精度の光学部品を成形
可能な金型を実現することができた。

また、樹脂流路である金型ランナ部をキャビティを形成
するパーティング面とは別の面に位置させ、ランナ圧力
がキャビティの変形に直接影響を与えないようにしたこ
とにより、同様に２００μＩの変形を５０μｍに低減し
て、それだけ平行度の高い高精度の光学部品を成形可能
な金型とすることができた。

さらに金型を構成する固定型と可動型のうち、何れか一
方の型の中央部を他方の型の内部に喰い込ませてロック
する構造としたことにより、金型中央部が樹脂圧により
変形型開きしないようにしたところ、上記と同等の効果
のある金型を得ることができた。

また、金型押出板間隙部に設けた変形低減のためのサポ
ートを若干長さを延長して、金型中央部に予め樹脂圧に
よる変形と逆方向の変形を賦与することにより、樹脂注
入時の金型中央部の樹脂圧による変形を相殺して変形量
を低減することとしたが、サポートの長さとして２０μ
−の延長で、変形量相殺に伴うキャビティ平行度の２０
μｍの向上を可能とする金型を実現できた。

また、金型ランナ部とキャビティ部を物理的に切り離し
て、キャビティを個々に独立して金型取付板に連結し、
押出板間隙部をなくし、樹脂圧によるランナ部の変形の
影響がキャビティに及ぶの排除した結果、キャビティ平
行度１０μ−の金型が得られた。

さらに、キャビティを構成する空間の背部に、ゲートに
近い側と遠い側とで圧縮強度の異なる弾性部材を配置し
、ゲートに近い側（樹脂の注入に一番近い側）の圧縮強
度を強く、ゲートに遠い側（樹脂の注入が次第に及んで
くる側）の強度を弱くすることにより、ゲートに近い側
と遠い側とで異なった樹脂圧を受けても、キャビティを
構成する空間が平行を保持したまま変位するようにした
結果、平行度１０μｍの金型を得ることができた。

以上に述べた如く、従来技術に見られる如き、加熱、加
圧、ゲート切り離し等の機構および機構駆動のための制
御部および制御ソフトを用いることなく、本発明によれ
ば、簡単な機構でキャビティの平行度を維持できるので
、金型メインテナンスの費用および金型製作費用を低減
できるという効果もある。

さらに前記の金型を用いて成形を行なうことにより、キ
ャビティを構成する固定側と可動側の平行度２０μ■以
内の投写形テレビレンズ、ビデオカメラレンズ、ビデオ
ディスク、光ディスク、光学セル等の高精度精密成形部
品を得ることができた。

また、前記金型からの樹脂注入に伴う型開き方向の変位
信号を受けて射出部の樹脂の射出速度射出圧力を制御し
て金型の型開き方向の変位を低減させる射出成形機を実
現することができた。なお、射出成形機の制御について
は、金型の変形量大なる時は射出速度を低く、または射
出圧力を低く制御し、その逆の場合には逆の方向に制御
を行なうようになっていることは勿論である。また、射
出速度、射出圧力の他にも、樹脂温度（射出部温度）、
可塑化樹脂量、背圧等の制御で、金型変形量を低減する
ようにしてもよいことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての射出成形機射出部側
面図および成形金型縦断面図、第２図は本発明の他の実
施例としての成形金型を示す縦断面図、第３図は第２図
の要部を樹脂圧による変形を示すために示した縦断面図
、第４図は成形品の平行度低下を示す縦断面図、第５図
乃至第８図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す縦断面
図、第９図は第８図の要部の圧縮強度特性を示す説明図
、である。 符号の説明 １・・・ランナ部、２・・・スプル部、３・・・キャビ
ティ、４・・・固定型、６・・・可動型、９・・・押出
板、１２・・・射出成形機射出部、１３・・・変位検出
センサ代理人　弁理士　並　木　昭　夫 第２図 ＩＩＩ　　図 第　３ 図 ｉ４ 図 第 図 第　５　因 ／２ 第６図 ］ｎ ＠　５　図 薯 　Ｆ ブート

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固定型と可動型とにより構成されるキャビティ内へ
   樹脂を射出して成形を行う成形金型において、 前記キャビティ内への樹脂の射出に伴って発生する該キ
   ャビティの変形を検出するセンサと、検出された該変形
   が解消するように前記キャビティ内へ射出する樹脂の射
   出圧及び／又は射出速度を制御する制御手段と、を具備
   したことを特徴とする成形金型。 ２、請求項１に記載の成形金型において、前記センサが
   歪みゲージから成ることを特徴とする成形金型。 ３、請求項１に記載の成形金型において、前記センサが
   、成形金型を固定する固定位置とキャビティ構成部材と
   の間の間隙の変化として前記キャビティの変形を検出す
   る、渦電流センサの如きセンサから成ることを特徴とす
   る成形金型。 ４、固定型と可動型とにより構成されるキャビティ内へ
   樹脂を射出して成形を行う成形金型において、 前記キャビティ内へ樹脂を導く樹脂流路であるランナ部
   が、前記固定型と可動型とにより構成されるキャビティ
   の位置する平面と同一の平面にではなく、それとは分離
   した別の平面に位置することを特徴とする成形金型。 ５、固定型と可動型とにより構成されるキャビティ内へ
   樹脂を射出して成形を行う成形金型において、 前記キャビティ部を外れた他の場所において、前記固定
   型と可動型の何れか一方の一部を突出させると共に他方
   の一部を凹ませることにより両者を嵌合させ、その後、
   両者間をロックしたことを特徴とする成形金型。 ６、固定型と可動型とにより構成されるキャビティ内へ
   樹脂を射出して成形を行う成形金型において、 前記キャビティ内で賦形された後の成形品を押し出すた
   めの押出部材がその押し出しのために摺動する間隙部に
   あって、前記可動型をその背部からサポートするサポー
   ト部材に関し、該サポート部材により、前記キャビティ
   内へ樹脂が射出されたとき、その樹脂圧により該可動型
   が変形を受けるのを相殺する向きにおいて、予め前記可
   動型へ変形を与えるようにしたことを特徴とする成形金
   型。 ７、固定型と可動型とにより構成されるキャビティ内へ
   、固定型と可動型とにより構成されるランナ部を介して
   樹脂を射出して成形を行う成形金型において、 前記キャビティを構成する可動型と、前記ランナ部を構
   成する可動型と、を別体として切り離したことを特徴と
   する成形金型。 ８、固定型と可動型とにより構成されるキャビティ内へ
   ランナ部を介して樹脂を射出して成形を行う成形金型に
   おいて、 前記キャビティ部を構成する固定型と可動型の何れか一
   方又は双方の、キャビティ側とは反対の側の背部に位置
   する各弾性部材として、ランナ部に近く最初に樹脂が注
   入されてくるキャビティ部分に対応した部分では圧縮強
   度を高く、ランナ部に遠くて後から樹脂が注入されてく
   るキャビティ部分に対応した部分では圧縮強度を低くし
   た弾性部材を用いたことを特徴とする成形金型。 ９、請求項８に記載の成形金型において、前記各弾性部
   材は、ランナ部に近く最初に樹脂が注入されてくるキャ
   ビティ部分に対応した部分では圧縮強度の高い材質のも
   のから成り、ランナ部に遠くて後から樹脂が注入されて
   くるキャビティ部分に対応した部分では圧縮強度の低い
   材質のものから成ることを特徴とする成形金型。 １０、請求項８に記載の成形金型において、前記各弾性
   部材は、ランナ部に近く最初に樹脂が注入されてくるキ
   ャビティ部分に対応した部分では、穿孔等による受圧容
   積の調整で圧縮強度を相対的に高くした物質から成り、
   ランナ部に遠くて後から樹脂が注入されてくるキャビテ
   ィ部分に対応した部分では、穿孔等による受圧容積の調
   整で圧縮強度を相対的に低くした同じ材質の物質から成
   ることを特徴とする成形金型。 １１、請求項１乃至１０の何れかに記載の成形金型によ
   り成形されたことを特徴とするレンズ用、ディスク用又
   は光学セル用の精密成形品。 １２、固定型と可動型とから成る成形金型のキャビティ
   内へ樹脂を射出して成形を行う射出成形機において、 前記キャビティ内への樹脂の射出に伴って発生する該キ
   ャビティの変形を検出するセンサと、検出された該変形
   が解消するように前記キャビティ内へ射出する樹脂の射
   出圧及び／又は射出速度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機。