JPS6166623A - 射出圧縮成形用金型装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ウェルドや内部歪がなく、面精度と形状寸法
精度の優れた樹脂製おうし／スを成形する忙好適な射出
圧縮成形用金型装置忙関する。

〔発明のｆ景〕

従来の射出圧ａ成形用金型装置によって、おうレンズを
成形すると、製造中に、材料の樹脂が金型内で流動し、
これが原因で、該レンズにウェルドや内部応力が発生し
た。また、該レンズの表面の精度を向上させるため、金
型内の樹脂に加熱や圧縮を行なう際忙、レンズの厚さ等
の形状寸法についてばらつきが増加する問題があった。

以下、従来＾射出圧縮成形用金型装置の一例を第５図な
いし第８囚とともに説明する。

第５図および第６図は射出圧縮成形用金型装置を示す縦
断面図であり、１は樹脂を溶融可塑化して金型忙射出す
る射出成形機のシリンダ、２〜１９はおうレンズ成形用
の成形金型構成要素であって、２．５．４は樹脂をキャ
ビティ５内に導入する、夫々スプル、ランナ、ゲートで
ある。５はキャビティ、６はキャビティ５の一方の表面
を形成する固定入駒、７は固定入駒６の大きさの変動に
対し、一定の範囲内で固定型８に挿入し得るようにした
固定スリーブ、８は固定入駒６や固定スリーブ７を嵌挿
支持する固定型、９はキャビティ５の他方の表面を形成
する可動入駒、１０は可動入駒９を摺動可能に支持し、
且つ固定スリーブ７と同様に一定の範囲内で可動入駒９
の大きさの変動に対処して該可動入駒９を可動型１１内
に挿入し得るようにした可動スリーブである。１１は可
動入駒９と可動スリーブ１０を嵌挿支持する可動型であ
る。１２は型開きの１ｉＫ、スプル２内の樹脂を引き出
すＺビン、１３はう／す３内に進出して該ランナ３を分
断する押切りピン、１４は可動スリーブ１０が可動型１
１から脱落するのを防止し、且つ可動型１１の補強を兼
ネルバックプレートである。１５は可動スリーブ１０内
に摺動可能に設けられた可動入駒９を介してキャビテｆ
５に圧力を加える加圧シリンダ１６はランナ３内に押切
りピン１３を進出させるための押切りシリンダ、１７は
型開きの際に、２ピン１２と押切りピン１６及び可動入
駒９を介して、ランナ３とゲート４及びキャピテイ５内
の樹脂を型から押し出す押出板、１８は固定型８を成形
機型締部（図示せず）に取付けるための固定型取付板、
１９は固定型取付板１８と同様、可動型１１を前記成形
機型締部に取付けるための可動型取付板、２０は加圧シ
リン資１５及び押切りシリンダ１６に油圧を送出するた
めの油圧発生器、２１は前記射出成形機からの信号によ
り油圧発生器２０の動作を制御する制御器である。

なお、第５図は射出成形時の動作状態を示し、第６図は
型開き時の動作状態を示す。

次に、かかる構成の射出圧縮成形用金型装置の動作につ
いて説明する。

まず、第５図において、射出成形時には、射出成形機の
シリンダ１から樹脂（図示せず、以下同様）が射出され
ると、この樹脂はスプル２、ランナ３、ゲート４を通り
、キャビティ５内に充填される。充填して所定時間の経
過後、前記射出成形機から制御器２１に信号が送られ、
該信号に基づいて制御器２は、油圧発生器２０を駆動し
て、押切りシリンダ１６に油圧を送出させる。

油圧が送られた押切りシリンダ１６は、押切りピン１３
ヲランナ３内に進出させてランナ３を分断させ、キャビ
ティ５からランナ２に樹脂が逆流するのが防止される。

次に、加圧シリンダ１５が駆動され、これに連動する可
動入駒９が前進してキャビティ５が加圧され、該キャビ
ティ５内の樹脂に精密賦形が行なわれる。

その後、キャビティ５内の樹脂を冷却固化させる。この
固化が終了した時点で、前記射出成形機よりの信号が制
御器２１に送られ、これを受けた制御器２１は油圧発生
器２０の油圧を落とし、押切りピン１３と可動入駒９の
前進力と加圧力が完全く解除される。

ｑうして、油田解除が完了すると、成形機型ａ部が型開
き動作を開始する。この型開き動作について第６図とと
もに説明すると、固定取付板１８と可動型取付板１９を
介している型締部に固着されている固定型８と可動型１
１が、同図上左右に開き、スプル２とランナ３及びゲー
ト４とキャビティ５内で固化された樹脂が可動型１１に
付いて移動する。型開き動作が終了すると、射出成形機
の押出しロッド（図示せず）が押圧板１７を前進させ、
これによりこの押圧板１７の前に位置する２ピン１２、
押切りシリンダ１６と押切りピン１３及び加圧シリンダ
１５と可動入駒９が全て前進して、可動型１１内の樹脂
が押し出され、取り出し可能となる。

こうして、樹脂、すなわち成形品が取り出された後、前
記射出成形機に制御信号を与えると、再び型締動作によ
り成形機型締部が作動して、これに固定型取付板１日お
よび可動型取付板１９を介して固着された固定型８と可
動型１１が閉じて、以上説明した成形動作が初めから繰
り返し行なわれる。

次に、所定の成形を行なうために、樹脂に加える温度や
圧力等に関する条件忙ついて、ポリスチレン樹脂を例に
説明する。

第５図において、ポリスチレン樹脂（以下、ＰＳという
）は、対量成形機のシリンダ１内で２００〜２２０℃に
溶融可塑化され、８００〜９００　ｋｇ／ｄの射出圧力
で射出され、スプル２、ランナ３、ゲート４を経てキャ
ビティ５に充填される。

この充填の終了後、キャビティ５内のＰＳが末だ半融状
態を保っている間（充填終了後、５〜３０秒）に、押切
りビンを前進させ、ランナ３のＰＳを一分断することに
より、キャビティ５内のＰＳが賦形される際に、可動入
駒９による可圧力を受けてもスプル２側へ逆流するのを
防止する。

そして、加圧シリンダ１５により、可動入駒９を介して
、キャビティ５内のＰＳに加圧を行なう。この時の加圧
力は、３０〜５０ｋｇ／ｃ！で、前記射出圧力の８００
〜９００ｋｇ／ｃ＋ａと比べると一桁低い値に設定され
る。これは、賦形もさることながら、キャビティ５内の
ＰＳが、固定入駒６と可動入駒９に十分に接触を保ち、
熱の伝達が十分円滑に行なわれるようにするためである
。

すなわち、ＰＳの温度低下忙伴う熱収縮に追随し得る加
圧力を加えることにより、キャビティ５内のＰＳが固定
入駒６および可動入駒９の表面に常に接触するようにし
て、熱の伝達が支障なく行なわれ、キャビティ５内のＰ
Ｓの温度分布が均一となるようにしている。

ここで、第７図に示すように、加圧により可動入駒９が
前進する際の移動量を設定するためのボテンシ日メータ
や、移動し過ぎないようにストッパ５０が設けられ、キ
ャピテイ５の肉厚が小さい場合に、固定入駒９との接触
や衝突が防止されている。

キャビティ５を加圧するのと同時か、あるいは、加圧開
始から３０秒程度経過してから金型の冷却を開始し、キ
ャビティ５内のＰＳを固化させる。

一般に、ＰＳは熱変形温度が８０〜９０°Ｃであり、こ
の温度以下では概ね固化する。しかし、キャビティ５内
の温度を直接測定することができないので、キャビティ
５内が８０〜９０℃になると推定される金型温度が６０
〜７０°Ｃとなった時に成形を終了し、第６図に示すよ
うに、金型を開いて、成形品を取り出す。

次に、金型の温度制御について説明する。

金型の温度制御は、金型内に設置されたヒータ（図示せ
ず、以下同様）や、温度調節のための温調媒体（図示せ
ず、以下同様）により行なわれる。

ＰＳの射出時の金型温度は９０〜１００°Ｃに保たれ、
通常、樹脂の熱変形温度より１０〜２０°Ｃ高く設定さ
れる。この温％ｔ−ｉ　、射出が終了し可動入駒９によ
る加圧が開始されるまでの間、ま′たは、該加圧が開始
されて３０秒程度経過す−るまでの間一定に保持され、
可動入駒９の加圧力により、キャビティ５内のＰＳが十
分忙賦形されるようにしである。

その後、温調媒体により金型を６０〜７０℃に冷却し、
キャビティ５内のＰＳを十分に固化させた後、成形を終
了する。

そして、成形終了後、再び金型温度を９０〜１００℃に
昇温し、次の成形Ｋ　（ＩＱえる。

以上説明したような、従来の射出圧縮成形金型用装置に
よると、ゲルト４からキャビティ５内に樹脂が流入する
際に、第８図（ａ）に示すように、おうレンズ中央の薄
肉部５１で、樹脂の流動が阻まれて、樹脂は、おうレン
ズの周辺厚肉部を双方から進入し、結局、第８図（ｂ）
に示すように、ゲート４と反対［１！！ＩＫウエルドラ
イン５２が生じた。

一方、このウェルドライン５２を少しでも短くする目的
で、饗脂を高速充填すると、キャピテイ５内圧が上昇し
て、レンズ内に内部歪が生じる。これは１０〜２０次の
光弾性縞が生じることによって確認される。また、キャ
ビティ５の中心厚が１．５ｎ以下の場合、中心部に気泡
が混入したり欠陥を生じた。

更に、加圧の際に、金型温度や樹脂の温度等の要因が変
動することが原因で、樹脂の粘度が低下したり、射出樹
脂量のわずかな変化で、充填量が変動するのに伴い、極
端な場合、可動入駒９がストッパ５Ｇに当接して前進限
度で停止することにより、加圧力が利かなかなって、賦
形が十分に行なわれなくなるため、１０μｍを超える面
精度の低下や、５　／　１００　ｔｍを超える肉厚等形
状精度の低下を招いていた。

また、肉厚等形状精度については、前記した如く、金型
温度や樹脂温度、更に、樹脂射出量に依存しており、従
来、５／１００ｍ以内の目標値を達成するために、多く
の繰返し成形で条件を確定する必要があり、多大な時間
を要し、極端な場合には、可動入駒９の厚さ修正まで行
なわれなければ、所定の精度を廖ることができなかった
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除去し、ウェル
ドや内部歪がなく、面積度と形状寸法に優れ、且つ、中
心肉厚が１．５間以下であっても中心部忙欠陥を生じな
いおうレンズを成形するに好適な射出圧縮成形用金型装
置を提供するにある。

〔発明の概要〕

その目的を達成するため、本発明は、樹脂を金型へ射出
注入する際には、可動入駒を所定位置より後方に後退さ
せて、キャビティ中央の薄゛肉部寸法を正規の２．５〜
３倍に増加することによす、樹脂が該キャビティ中央部
を容易に通過できるようにして、ウェルドの発生を防止
し、また、この注入の際に、該キャビティに樹脂を充満
させないで必要量だけ注入することにより、該キャビテ
ィ内の圧力の上昇を防止して、内部歪みの発生を除き、
更に、樹脂がキャピテイの中央部に達したことを検知す
る検知センサを設けることにより、樹脂がキャビティの
中央薄肉部に必ず到達するようにし、そして、注入され
た樹脂を賦形する際には、キャビティ肉厚を検知センサ
で検知することにより、気泡や欠陥のない薄いレンズを
成形することができるようにし、また、該キャビティに
連通して設けられたｒｒＩＪｈｉ部から該キャビティに
加圧力を加えることにより、精密な肉厚調整を行なって
形状寸法精度の向上を図り、更に該間隙部からの加圧力
を保持することにより・、面精度の向上を図ることがで
きるようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施列〕

以下、本発明の一実施例を図面とともに説明する。第１
図と第２図は本発明の射出圧縮成形用金型装置の一実施
例を示す縦断面図、第３図と第４図はそのキャピテイ付
近を拡大して示す部分断面図である。

第１図ないし第４図において、２２はキャビティ５の容
積が減少される際に、該キャビティ５内から流れ出す空
気や樹脂を導出するオーバーフロー間隙、２３はこの流
れ出た樹脂を受けるオーバーフローボート、２４は固定
入駒６と可動入駒９の夫々中央に嵌挿された超音波セン
サ、２５はキャピテイ肉厚を検出するために、最小検出
精度が、　１／１００．の精度を有するボテンシ冒メー
タ、２６はオーバーフローボート２３内に設けられた加
圧シリンダ１５に比べて、十分に径が小さいバランスシ
リンダ、２７は該バランスシリンダ２６の位置を検出す
るために、最小検出精度が１／１００ｆｉの精度を有す
るボテンシ目メータであり、第５図と第６図に対応する
部分には同一符号をつけている。

なお、第１図と第２図中の２８は成形される樹脂を示す
。

次に、かかる構成の射出圧縮成形用金型装置の成形動作
について説明する。

まず、第１図において、成形動作の開始とともに、キャ
ビテず５の可動入駒９と固定入駒６とからなる間隙を、
成形すべきレンズの中心肉厚の２．５〜３倍となるよう
に可動入駒９を後退させる。例えば、中心肉厚が２朋の
おうレンズを成形する場合、キャビティ５の間隙が５〜
６朋となるようにする。そして、金型温度を樹脂の流動
温度より１０〜２０゛Ｃ高くして、射出成形機シリンダ
１から、スプル２、ランナ３、ゲート４を経て、キャビ
ティ５内に、樹脂が注入される。

この時、ゲート４は、従来の場合と異なり、上方からキ
ャビティ５内へ、重力を利用して樹脂を注入する様にし
、且つ、成形されるべきレンズの中央部に確実に樹脂が
到達する位置に設けられている。

ここで、キャビティ５内忙注入される樹脂の景は、成形
すべきおうレンズの中心肉厚２１１１分のｆｆｉに、オ
ーバーフローボート２５への流出量ヲ加えた量とし、加
圧以前のキャビティ５を完全に充填する量は注入しない
。

さらに、成形条件の点からも、樹脂温度、金型温度およ
び射出連間等を調整して、注入された樹脂がキャビティ
５の中央部に到達し１周辺部に偏らないようにしておく
。ただし、ゲート４に対向する位置に空気抜き孔を設け
るとともに、金型温度を成形機シリンダ１の温度と等し
くすることにより、キャビティ５の容積が減少しても、
樹脂が確実に中央薄肉部を乗り越え、且つ、前記第８図
（ａ）で示したような二分流となっても、空気は該空気
抜き孔から外へ逃げるため１巻き込みがなく、さらに、
樹脂が高い温度に維持されることから、ウェルドが生じ
なくなる。したがって、ゲート位置や成形条件の制約は
緩和される。

こうした方法によれば、ウェルドの発生が防止できるが
、キャビティ５の中心肉厚を増加しないと、やはり中央
部忙巻き込んだ空気が残ってしまい・高精度なレンズを
得るには、まだ十分でない。

そこで、樹脂の注入の際、第５図忙示すように、樹脂２
８がキャビティ５の中央部に到達したことを、超音波セ
ンサ２４で確認し、この信号を超音波センサ２４から制
御器２１に送出す。この信号を受けた制ｉｓ器２１は、
油圧発生器２０に駆動信号を送り、油圧発生器２０は押
切りシリンダ１６を駆動して、ランナ３内の樹脂を分断
させ、キャビティ５を加圧する際に、キャビティ５内の
樹脂がスプル２へ逆流するのを防止する。

次いで、制御器２１は油圧発生器２０を介して加圧シリ
ンダ１５を前進させる。これに伴い、可動式ｌｌ１１９
とボテンシ■メータ２５も前進し、可動入駒９によって
キャビティ５の容積を減少させ、ホ゛テンシ１メータ５
によって可動入駒９の移動量が検出される。

ここで、前記したように、可動入駒９を後退したときに
形成されるキャピテイ５には、おうレンズを成形するに
必要な正規の量よりも多少余分に樹脂が注入されており
、このようにキャビティ５の容積を減少させると、余分
の樹脂がオーバー７０−間＠２２を通りオーバーフロー
ボート２３へ流出する。

こうしてキャビティ５の容積が減少され、ボテンシ四メ
ータ２５が所定の中心肉厚を検出した信号を制御器２１
に送ると、制御器２１は油圧発生器２０を介して、オー
バー７０−ボーｌ−２３内のバランスシリンダ２６に、
加圧シリンダ１５と等しい油圧を送り、双方の油圧が均
衡した状態で可動入駒９を停止させ、次に、金型の冷却
を開始する。

一方、金型の冷却開始と同時に、制御器２１　Ｋより、
バランスシリンダ２６の圧力調節も開始される。これは
、該冷却の際にキャピテイ５内の樹脂が収縮するので、
これを補償するために行なう。まず、樹脂の収縮に伴っ
て可動入駒９が移動する量をボテンシ言メータ２５で検
出し、ボートボテンシ冒メータ２７でバランスシリンダ
２６の位置を確認しつつ移動させることにより、該収縮
量忙見合った量の樹脂をキャビティ５内に供給する。こ
うすることにより、キャビティ５内の樹脂の収縮を補償
し、適正な肉厚のレンズが得られるようになっている。

ここで、第３図に示すように、可動入駒９の径に比シて
、バランスシリンダ２６の径は十分小さくしであるので
、可動入駒９に比べて、バランスシリンダ２６は　Ｙ２
／Ｘ２　倍のストロークがとれ、微細なキャピテイ肉厚
の調整が可能となっている。

この樹脂の収縮補償のための制御は、キャビティ５内の
樹脂が固化するまで行なわれ、樹脂が固化した時点で型
を開き、成形品を取り出す。

以上説明したように、この実施例によれば、従来の成形
金型装置に比べて、ウェルドや内部応力の発生がなく、
シかも、３μｍ以内の高い面精度と、１／１００ｍ以内
の形状寸法精度を有するおうレンズを成形することがで
きる。

また、可動入駒９を前進させて所定のレンズ中心肉厚を
得る際に、キャピテイ５の肉厚を検出スルタめのボテン
シ冒メータ２５で、正確に中心肉厚が検出できる。この
ことから、従来は、中心肉厚が１５ｆｉ以下のレンズを
成形すると、巻き込み空気やガスの影響でレンズの中央
に欠陥を生じたが、この実施例によると、中心肉厚が１
５ｎ以下のおうレンズを成形することができる。

更に、ボテフシ１メータ２５で所定の肉厚を得ることが
できるとともに、バランスシリンダ２６の作用でキャビ
テｆ５の１／１００ｍｇ以内の肉厚寸法精度が、金型の
外から特に調整することなく安定して得られるので、従
来のような肉厚調整のための時間が不要となり、且つ、
成形品の歩留まりの向上を図ることができる。

なお、上記実施例では、成形機よりキャビティ５内に樹
脂を注入した後、押切りビン１３でランナ３を分断して
いるが、本発明はこれに限るものではなく、押切りピン
１３で押切ることなく可動式＃９を所定の位置まで前進
させると同時に、成形機の射出保圧力を、近傍に配した
ヒータで加Ｍしたスプル２とランナ３およびゲート４を
介して、キャビティ５内の樹脂に作用させ、この射出保
圧力を、可動入駒９の加圧力や前進量を読み取った制ｇ
ＩＪ器２１によって制御することにヨリ、前記バランス
シリンダ２６で得られるのと同等の効果が得られるよう
にしても良い。ただし、この場合、該射出保圧力は、キ
ャビティ５内の樹脂が固［ヒ温度以下になるまでの間、
継続して所定圧力Ｋｆｉたれていることが必須要件であ
る。

また、第４図に示すように、オーバーフローボート２３
の一端に真空吸引装置２９を設け、射出成形機からの樹
脂を注入する際に、キャビティ５内を該真空段グ１装置
２９でｇ！にすｊし、キャビティ５内の空気やガスを排
出することにより、ウェルドの発生や中央部の巻き込み
空気で生じる欠陥をなくすことができる、 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、樹脂の金型への
射出時に、可動入駒を後退させる等の動作により、おう
レンズ成型用のキャビティの中央薄肉部寸法を正規の２
．５〜３倍に増し、樹脂が中央薄肉部を通過するのを容
易ならしめる金型構造とし、且つ、センサにより樹脂の
通過を確実に検出し得るようにしたため、ウェルドが発
生しないおうレンズを成形することが可能となった。

また、この際、キャビティ内に樹脂を完全に充填さ・せ
ないので、内部応力の発生を回避することができる。ま
た、可動入駒を摺動させるので、所望の中心肉厚を得る
ことができるようになった。

さらに、キャビティ肉厚を検出するセンサを設けると同
時に、キャビティと連通ずる樹脂注入間隙を設け、この
樹脂注入間隙から、キャビティ内の樹脂に加圧すること
ができるので・１／１００龍以内のｍ密な肉厚調整を行
なうことができる。

更にまた。上記樹脂注入間隙に加圧力を保持することに
より、冷却時に樹脂が収縮することによる圧力抜けを防
止し、３μｍ以内の面精度を確保することができる。

このように、ウェルドや内部応力の発生を回避し、肉厚
を中心とする形状寸法精度を１７１００龍以内にでき、
面精度を３μｍ以内にすることが可能で、精度の高いお
うレンズの成形に効果がある。

また、可動入駒を摺動可能に設け、この可動入駒の位置
なセンサで検知できるので、中心肉圧を制御できるため
、中央部に欠陥がなく、中心肉厚が１．５朋以下の薄い
レンズを成形することができる。

更に、肉厚形状寸法精度１　／１００　ｔｎｙｔｔ以内
のレンズを、金型の外から特別な調整手段なしに安定し
て成形できるので、肉厚調整に要する時間が不要となり
、また、成形品の歩留まりの向上を図ることができる効
果がある。

このように、従来技術の欠点を除き、優れた機能の射出
圧縮成形金型装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明による射出圧縮成形用金型装置
の一実ｖＦＸ例を示す断面図、第３図は第１図と第２図
の部分断面図、第４図は第１図と第２図のキャピテイに
連通して真空吸引装置を設けたことによる他の実施例を
示す部分断面図、第５図と第６図は従来の射出圧縮成形
用金型装置の一例を示す断面図、第７図は第５図と第６
図の部分断面図、第８図（ａ）は第５図ないし第７図に
示す従来の射出圧縮成形用金型装置で成形する際に樹脂
がキャビティ内を移動する時の流れを示す説明図、第８
図（′ｂ）はレンズに形成されたウェルドを示すレンズ
の正面図である。 ５・・・キャピテイ、　　　８・・・固定型、９・・・
可動人物、　　　１１・・・可動型、２３・・・オーバ
ーフローボート、 ２４・・超音波センサ、 ２５・・・ボテンシ舊メータ、 ２７・・・ポートポテンシコメータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融樹脂を可動型と固定型間に形成されるキャビティに
   射出注入して圧縮成形する射出圧縮成形用金型装置にお
   いて、前記可動型内に摺動可能に設けられ進退動作によ
   り前記キャビティ容積を増減するとともに前記樹脂を賦
   形する可動入駒と、該可動入駒が後退したときの該キャ
   ビティの中央部まで該樹脂が注入されたのを検知し注入
   を停止させる手段と、該樹脂の賦形の際に該キャビティ
   肉厚を検出する検出手段と、該キャビティへ樹脂を微量
   に供給することにより該キャビティ内の圧力を微調整す
   る圧力調整手段とを設けたことを特徴とする射出圧縮成
   形用金型装置。