JPH1142659A - 樹脂素材部品の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 面精度を向上させ、成形品の複屈折を少なく
し、より高度なプラスチック精密部品を成形可能にす
る。 【解決手段】 計量された樹脂素材２７を用意する。そ
の樹脂素材２７を上下型６、１３間に配置し、上下型
６、１３及び樹脂素材２７を樹脂素材２７の転移点以
上、溶融温度以下の温度に加熱し、プレス成形を行う。
これにより、成形品２８が成形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックのよ
うな樹脂素材部品の製造方法及びその装置に係わるもの
で、特に高精度が要求される樹脂素材部品を成形するに
好適な樹脂素材部品の製造方法、及びその装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、樹脂素材としてのプラスチックの
製造方法は、製品によりいくつか挙げられ、射出成形
法、押出成形法、切削等が知られている。これらの中
で、現在プラスチック精密部品を成形する際に多く用い
られる方法は射出成形法である。射出成形法は、プラス
チックをホッパに装入後、シリンダ内に設置してあるス
クリュにより溶融混練し、ノズルより金型内に射出する
方法であり、金型内に射出された溶融プラスチックをス
プル、ランナー、ゲートを通してキャビティ内に導いて
いる。プラスチックの成形法のなかでも射出成形法は、
サイクルタイムが短い、大量生産が可能、成形が容易、
といった種々の利点を持つ成形法であり、プラスチック
の成形方法としては最も一般的なものの１つであり、光
学部品等の精密部品を成形する際には射出成形法が使用
されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、精密部
品の中で、使い捨てカメラ用レンズのようにあまり精度
が要求されない部品の場合、大量生産が可能となってい
るのに対して、高級カメラ用レンズ、ＣＤのピックアッ
プレンズ、ｆθレンズ、パワーレンズ等、高精度が要求
されるものについては、ゲート部の影響や複屈折の問題
があり、要求が高度である場合、要求される仕様を満足
できないこともあった。すなわち、射出成形法において
は、金型にゲートが必要不可欠であり、ゲートからプラ
スチックを高温、高速、高圧でキャビティ内に射出する
ために、成形品のゲート付近に歪みが発生するという問
題点があった。

【０００４】また、プロセスおよび機構上の理由から、
金型は溶融したプラスチックの温度と比較して低温に設
定する必要があるが、金型へのプラスチックの射出後、
プラスチックが急速に冷却されるため、成形品の収縮量
が大きく、ヒケが生ずるという問題点もあった。歪みは
複屈折の原因となり、ヒケは面精度を悪化させる。この
２点は光学部品を成形する際に解決しなければならない
問題である。今までに歪みやヒケについては多くの対処
法が試みられ、ある程度の成果を上げており、多くの光
学部品としてプラスチック成形品が使用されていた。し
かし、さらに高度な要求に対しての抜本的な解決策は見
出されていない。

【０００５】本発明は、前述した問題を解決し、歪み、
ヒケがなく、成形品の複屈折が少なく、面精度が良好で
あるプラスチックの精密部品の成形方法、及びその装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の樹脂素材部品の製造方法は、所望の形状を具
備した上下型間に樹脂素材を載置する載置工程と、加熱
手段によりこの樹脂素材と前記上下型とを共に加熱する
加熱工程と、前記樹脂素材から所望の成形品を得るため
にプレス成形するプレス成形工程と、を備えて構成し
た。

【０００７】このような方法で製造することにより、歪
み、ヒケをなくし、成形品の面精度を向上させ、複屈折
を除去することができ、より高度な成形品を製造するこ
とができる。

【０００８】なお、前記載置工程は、前記樹脂素材が予
め最終形状に近い形に予備的に成形された素材を用意す
る工程としたことが望ましく、また、前記プレス成形工
程は、その樹脂素材温度が転移点以上、かつ溶融温度以
下の温度でプレス成形する工程であると良い。

【０００９】また、上記目的を達成するための本発明の
樹脂素材部品の製造装置は、所望の形状を具備した金型
手段と、この金型手段と前記樹脂素材とを共に加熱する
加熱手段と、前記金型手段により前記樹脂素材をプレス
成形するプレス手段と、を備えたものである。

【００１０】この樹脂素材部品の製造装置においては、
前記金型手段と前記樹脂素材とを共に加熱し、プレス成
形することにより歪み、ヒケをなくし、成形品の面精度
を向上させ、複屈折を除去することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図２を参照して説明する。図１は、本発明の樹脂
素材部品の製造装置を示す概略断面図である。この樹脂
素材部品の製造装置は、フレーム１により全体形状が箱
型に形成され、このフレーム１の上部中央から固定軸２
が下方に向かって伸びており、その固定軸２の下端にセ
ラミック製の断熱筒３を介して、上型組み立て４が図示
しないボルト等により取り付けられている。上型組み立
て４は、金属製のダイプレート５、セラミックや超硬合
金などで作られた上型６、ならびにこの上型６をダイプ
レート５に取り付けると共に型の一部を形成する固定ダ
イ７からなっている。

【００１２】フレーム１の下部にはサーボモータ８ａを
駆動源とし、サーボモータ８ａの回転運動を直線運動推
力に変換するスクリュージャッキ等の駆動装置８が設け
られ、駆動装置８には荷重検出装置８ｂを介して移動軸
９が取り付けられている。移動軸９は、固定軸２と対向
して上方に向かって伸びており、制御装置２６に入力し
たプログラムにより、速度、位置およびトルクを制御可
能に上下動される。移動軸９の上端には断熱筒３と同様
の断熱筒１０を介して下型組み立て１１が取り付けられ
ている。下型組み立て１１は、ダイプレート１２、下型
１３および移動ダイ１４からなっている。

【００１３】固定軸２には、ブラケット１５が図示しな
い駆動装置によって上下動可能に取り付けられている。
ブラケット１５には対をなす型組み立て４、１１の周囲
を囲む透明石英管１６が取り付けられている。この透明
石英管１６の下端は移動軸９が貫通している中間プレー
ト１ａに気密に当接し、型組み立て４、１１の周囲に大
気から遮断される成形室１７を形成するようになってい
る。ブラケット１５には、透明石英管１６を囲む外筒１
８が取り付けられ、外筒１８の内面側にはランプユニッ
ト１９が取り付けられている。ランプユニット１９は、
赤外線ランプ２０とその後方に配置された反射ミラー２
１、さらに反射ミラー２１を冷却するための図示しない
水冷パイプから構成されており、上下型組み立て４、１
１及び上下型６、１３の間に載置された樹脂素材２７を
同時に加熱するようになっている。

【００１４】固定軸２及び移動軸９には、ガス供給路２
２、２３が設けられ、図示しない流量コントロール計、
不活性ガス案内手段としてダイプレート５、１２に設け
られた通孔２９、溝３０、溝３１を介して、不活性ガス
を所定流量で成形室１７へ供給することにより、上下型
６、１３に対するプラスチック付着防止のためのコーテ
ィングやダイプレート５、１２、固定ダイ７、移動ダイ
１４などの酸化を防止するために、成形室１７内を不活
性ガス雰囲気にしたり、上下型組み立て４、１１を冷却
するようになっている。成形室１７へ供給された不活性
ガスは、排気口２４から排気される。２５は下型組み立
て１１に取り付けられた温度検出用熱電対である。な
お、この温度検出用熱電対２５は、下型１３の温度を直
接検出するように取り付け可能であり、さらに、上型組
み立て４や上型６に対しても取り付け可能である。

【００１５】図２は、図１に示した樹脂素材部品の製造
装置を用いて行う本発明における樹脂素材部品の製造方
法を説明するための図であり、（Ａ）は、射出成形法に
より予め計量され、かつ最終形状に予備的に成形された
樹脂素材２７を示す。この樹脂素材２７を図２（Ｂ）に
示すように、固定ダイ７などで形成されている上型組み
立て４の上型６と、移動ダイ１４などで形成されている
下型組み立て１１の下型１３間に配置し、図１に示すガ
ス供給路２２、２３から不活性ガスを供給して成形室１
７内を不活性ガス雰囲気にした後、ランプユニット１９
の赤外線ランプ２０、反射ミラー２１により加熱する。
下型組み立て１１に取り付けた温度検出用熱電対２５に
より温度を検出し、予め求めた経験式から樹脂素材２７
の温度を算出し、この温度が樹脂素材２７の転移点以
上、溶融点以下の温度に達した時点で、図２（Ｃ）に示
すように、移動軸９により下型１３を上昇させ、上下型
６、１３により樹脂素材２７をプレス成形する。その
後、ガス供給路２２、２３、通孔２９、溝３０、３１を
介して供給される不活性ガスにより樹脂素材２７を冷却
した後、下型１３を下降させ、（Ｄ）に示す成形品２８
を取り出す。

【００１６】このような方法で行うことにより、射出成
形法による場合に生じる歪みは除去され、また、溶融点
以下の温度において成形することにより、成形品のヒケ
は小さく押さえられる。なお、用意される樹脂素材２７
の形状と成形品２８の形状は近い方が好ましいが、これ
らが比較的大きく異なる場合においても、良好な成形が
可能である。このことにより、現状の高精度光学部品の
射出成形法で問題になっている面精度および複屈折の両
方の問題が解決される。

【００１７】

【実施例】次いで、本発明の実施例について説明する。
まず、射出成形法により予め計量され、かつ最終形状に
近い形に予備的に成形された図２（Ａ）に示す厚さｔ１
が４．２０mm、外径ｄ１がφ１２．５mmの樹脂素材２７
（熱膨張率７×１０^-5、転移点１４０℃、溶融温度２４
０℃）を用意した。この樹脂素材２７を図２（Ｂ）に示
すように、上下型６、１３間に配置して、赤外線ランプ
２０により樹脂素材２７の転移点以上、溶融点以下の温
度２０５℃に加熱し、図２（Ｃ）に示すように、上下型
６、１３により樹脂素材２７をプレス力５０kgf でプレ
ス成形した。これにより、図２（Ｄ）に示す厚さｔ２が
３．２０mm、つば部分の外径ｄ２がφ１８mm、レンズ部
分の外径ｄ３がφ１５mmの成形品（凸レンズ）２８を得
た。この成形品２８の複屈折を測定した結果、樹脂素材
２７には存在していた射出成形の際の複屈折はほとんど
見られず、また、面精度及び形状精度も向上していた。

【００１８】この際のプレス成形の温度条件として、樹
脂素材２７の転移点以上、溶融点以下の温度で成形する
が、できるだけ成形後の熱収縮が出ないように、樹脂素
材の転移点付近の温度で最終的なプレスを行った方が良
い。しかし、それでも冷却中に成形品がわずかに収縮す
るため、金型形状を所望する形状と同一に加工するので
はなく、あらかじめ熱収縮分を考慮に入れた形状に加工
すると良い。

【００１９】前述した実施の形態では、樹脂素材を射出
成形法により予め計量及び予備的に成形した素材を用い
る例を示したが、切削、押出成形法等により予め計量及
び予備的に成形しても良い。また、前述した実施の形態
では、樹脂素材の加熱手段として、赤外線加熱を用いる
例を示したが、高周波加熱、抵抗加熱等の他の加熱手段
を用いても良いなど種々変形実施可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の樹脂素材部品
の製造方法及びその装置は、従来の精密成形部品の成形
工程と比較した場合、面精度を向上させ、成形品の複屈
折を少なくすることができ、より高度なプラスチック精
密部品に対する要求にも対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂素材部品の製造装置を示す概略断
面図。

【図２】本発明の実施の形態を示す概要図で、（Ａ）は
樹脂素材、（Ｂ）は樹脂素材を金型間に配置した状態、
（Ｃ）は樹脂素材を金型によりプレス成形した状態、
（Ｄ）は成形品を示す。

【符号の説明】

１ フレーム ２ 固定軸 ４ 上型組み立て ６ 上型 ７ 固定ダイ ８ 駆動装置 ８ａ サーボモータ ８ｂ 荷重検出器 ９ 移動軸 １１ 下型組み立て １３ 下型 １４ 移動ダイ １６ 透明石英管 １７ 成形室 ２０ 赤外線ランプ ２２ ガス供給路 ２３ ガス供給路 ２４ 排気口 ２５ 温度検出用熱電対 ２６ 制御装置部 ２７ 樹脂素材 ２８ 成形品

フロントページの続き (72)発明者 正木 宏孝 静岡県沼津市大岡2068ー３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所望の形状を具備した上下型間に樹脂素
   材を載置する載置工程と、加熱手段によりこの樹脂素材
   と前記上下型とを共に加熱する加熱工程と、前記樹脂素
   材から所望の成形品を得るためにプレス成形するプレス
   成形工程と、を備えて構成したことを特徴とする樹脂素
   材部品の製造方法。
2. 【請求項２】 前記載置工程は、前記樹脂素材が予め最
   終形状に近い形に予備的に成形された素材を用意する工
   程としたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂素材部
   品の製造方法。
3. 【請求項３】 プレス成形工程は、その樹脂素材温度が
   転移点以上、かつ溶融温度以下の温度でプレス成形する
   工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の
   樹脂素材部品の製造方法。
4. 【請求項４】 所望の形状を具備した金型手段と、この
   金型手段と前記樹脂素材とを共に加熱する加熱手段と、
   前記金型手段により前記樹脂素材をプレス成形するプレ
   ス手段と、を備えたことを特徴とする樹脂素材部品の製
   造装置。