KR20090117708A - 수지 재료 계량 방법 및 수지 재료 계량 장치 - Google Patents

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KR20090117708A
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노리코 에이하
히데카네 이토
세이이치 와타나베
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

액체상의 수지 재료를 계량해서 소정량의 수지 재료를 얻는 수지 재료 계량 방법으로서: 일단측(10c)에 토출구(15)를 갖고, 내부 공간의 단면적이 일정한 실린더와, 내부 공간으로 삽입되는 피스톤(11)을 포함하는 실린더 피스톤 기구를 사용하여 상기 실린더(10)의 내부 공간에 유동성을 갖는 수지 재료를 충전하는 단계; 상기 단면적과 상기 이동 스트로크 길이와 상기 수지 재료의 용적 사이의 관계에 따라 미리 규정한 용적의 수지 재료에 상당하는 상기 피스톤의 필요 이동 스트로크 길이를 결정하는 단계; 상기 피스톤을 상기 결정된 이동 스트로크 길이 만큼 이동시켜서 상기 실린더로부터 상기 토출구를 통해 상기 수지 재료를 토출시키는 단계; 및 이 토출된 수지 재료를 상기 실린더내의 수지 재료로부터 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
수지 재료 계량 방법, 수지 재료 계량 장치

Description

수지 재료 계량 방법 및 수지 재료 계량 장치{RESIN MATERIAL MEASURING METHOD AND RESIN MATERIAL MEASURING APPARATUS}
본 발명은 액체상의 수지 재료를 계량함으로써 소정량의 재료를 얻기 위한 수지 재료 계량 방법 및 수지 재료 계량 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 휴대 전화 단말 등에 이용되는 소형의 촬영용 렌즈에 대해서는 가격의 저감이나 소형화 등 때문에 플라스틱제의 렌즈를 사용하는 경우가 많다. 또한, 이 종류의 플라스틱제 부품은 일반적으로 사출 성형 장치를 이용해서 제조되고 있다. 그러나, 렌즈와 같은 소형의 부품을 사출 성형에 의해 제조하는 경우에 금형은 제품을 생산하기 위한 캐버티 이외에도 러너(runner) 등의 다른 수지 충전 부분을 포함한다. 따라서, 수지 충전 부분의 용적이 제품의 용적에 대하여 상대적으로 커진다. 그 결과, 폐재(waste material)가 수지 재료의 상당한 비율을 차지하게 되므로 낭비가 많아진다. 이러한 제조시에 발생하는 폐재의 생성을 방지할 수 있는 성형 방법은 종래부터 알려져 있다. 예를 들면, 미리 제품(제조될 부품)의 중량과 같은 양의 수지 프리폼(resin preform)을 형성하고, 이 프리폼을 금형을 사용하여 압축함으로써 제품을 성형한다. 이 방법에 의하면, 최종 제품과 같은 중량의 수지만을 금형에 주입하게 되므로 폐재가 생성되지 않는다.
이러한 압축 성형용의 프리폼을 얻기 위해서는 제품의 중량과 같은 양의 수지를 정확하게 계량할 필요가 있다. 이러한 계량 방법에 관한 종래 기술로서, 예를 들면 일본 특허 공개 평7-280633호 공보가 알려져 있다.
일본 특허 공개 평7-280633호 공보에는 펠릿상의 유지류를 계량하기 위한 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 하부의 폭이 좁은 탱크의 내부에 저장된 원료(유지류)를 교반 스크류에 의해 탱크 하방으로 압출하고, 탱크 하방의 배출구로부터 봉상으로 아래로 늘어진 원료의 길이를 탱크의 하방에 배치된 광학 센서에 의해 검출한다. 아래로 늘어진 원료의 길이를 컴퓨터(CPU) 등을 이용해서 중량으로 환산한다. 따라서, 일정 중량의 원료가 얻어질 수 있는 상태를 파악한다. 그리고, 일정한 길이의 원료를 배출구 부근에 배치된 커터에 의해 절단한다.
그러나, 일본 특허 공개 평7-280633호 공보의 기술을 채용한 경우에는 반드시 고정밀도로 원료를 계량할 수 있다고는 할 수 없다. 즉, 탱크 하방의 배출구로부터 봉상으로 아래로 늘어진 원료에 대해서는 그 자신의 중량에 의해 형상 변형이 발생하고, 탱크 외부로 배출되는 경우에 온도와 압력의 변화도 발생하게 된다. 따라서, 아래로 늘어진 원료의 길이와, 그 부분의 원료의 중량의 대응 관계는 복잡하게 변화된다. 따라서, 컴퓨터를 이용해서 검출 길이로부터 중량으로의 환산시에 여러가지 보정 계산을 실시하더라도 정밀도가 높은 계측 결과를 얻는 것은 실제적으로 어렵다.
한편, 예를 들면 휴대 전화 단말 등에 이용되는 소형의 촬영용 렌즈를 제조하는 경우에는 프리폼의 중량 계량에 대해서, 0.1㎎ 정도의 계량 정밀도가 요구되 는 것이 실정이다. 따라서, 보다 고정밀도의 계량 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 소형 부품에도 적용할 수 있는 고정밀도의 계량이 가능한 수지 재료 계량 방법 및 수지 재료 계량 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 본 발명의 목적은 이하의 장치 및 방법에 의해 달성된다.
(1) 액체상의 수지 재료를 계량해서 소정량의 수지 재료를 얻는 수지 재료 계량 방법으로서: 일단측에 토출구를 갖고, 내부 공간의 단면적이 일정한 실린더와, 이 실린더의 내부 공간으로 삽입되는 피스톤을 포함하는 실린더 피스톤 기구를 사용하여 상기 실린더의 내부 공간에 유동성을 갖는 수지 재료를 충전하는 단계; 상기 실린더의 내부 공간의 단면적과 상기 피스톤의 이동 스트로크 길이와 상기 수지 재료의 용적 사이의 관계에 따라 미리 규정한 용적의 수지 재료에 상당하는 상기 피스톤의 필요 이동 스트로크 길이를 결정하는 단계; 상기 피스톤을 상기 결정된 이동 스트로크 길이 만큼 이동시켜서 상기 실린더로부터 상기 토출구를 통해 상기 수지 재료를 토출시키는 단계; 및 이 토출된 수지 재료를 상기 실린더내의 수지 재료로부터 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
이 수지 재료 계량 방법에 의하면, 실린더의 토출구로부터 토출된 수지의 용적이 피스톤의 스트로크 길이와 실린더의 내부 공간의 단면적에 의거해서 정확하게 파악된다. 특히, 토출구로부터 토출된 수지 재료의 실제의 양은 수지 재료를 실린더의 내부 공간으로부터 밀어낸 피스톤의 이동 거리(스트로크 길이)에 상당하는 실린더내의 용적과 동일하게 된다. 즉, 실린더의 내부 공간의 단면적이 일정하기 때문에 피스톤의 이동 거리에 비례하는 값으로서 토출된 수지 재료의 용적을 용이하게 그리고 정확하게 파악할 수 있다. 이에 따라, 토출구로부터 토출된 수지 재료의 양, 즉 절단된 수지의 양(목표량을 만족하는 양)은 규정의 일정량과 높은 정밀도로 일치하게 된다.
(2) (1)에 기재된 수지 재료 계량 방법으로서: 상기 토출 단계에서의 수지 재료는 열가소성 폴리머이며, 유리 전이점 이상의 온도로 가열한 상태에서 토출되는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
이 수지 재료 계량 방법에 의하면, 유리 전이점 이상의 온도로 가열된 수지 재료를 인출하므로 수지 재료가 유로 도중에서 경화되어 막힘이나 체류를 일으키지 않는다. 수지가 원활하게 유동되어 압축 성형 공정에 걸리는 소요 시간이 단축된다. 또한, 수지의 용융 및 고착화의 반복에 의해 발생하는 특성의 열화도 방지할 수 있다.
(3) (1) 또는 (2)에 기재된 수지 재료 계량 방법으로서: 상기 실린더내의 수지 재료의 압력을 검출하는 단계를 더 포함하고, 이 검출된 압력값이 상기 수지 재료의 토출시에 있어서의 높은 압력값으로부터 토출 종료후의 낮은 압력값으로 복귀했을 때에 상기 토출된 수지 재료의 절단을 행하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
이 수지 재료 계량 방법에 의하면, 토출구의 근방에서 실제로 수지 재료에 가해지고 있는 압력을 검출하고, 이 압력이 소정 압력으로 복귀했을 때에 절단 기구를 사용해서 수지를 절단한다. 따라서, 수지 재료의 점도 및 수지 재료와 실린더 내벽의 마찰 등의 영향을 받지 않고, 절단된 수지 재료(즉, 프리폼)의 양을 항상 일정하게 유지할 수 있다.
일반적으로, 피스톤에 의해 수지 재료를 토출구를 통해 실린더로부터 토출시킬 때에는 피스톤에 의한 압력으로 인해 수지 재료에 압력이 가해져서 수지 재료가 압축된 상태에서 상기 토출구로부터 토출된다. 따라서, 피스톤의 이동이 정지된 직후의 타이밍에서는 아직 규정량의 수지 재료가 토출구로부터 토출되지 않고 있을 가능성이 있다. 압력이 저하되고 수지 재료의 압축이 해제된 후에 절단함으로써 이러한 문제를 해소할 수 있다.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 수지 재료 계량 방법으로서: 상기 피스톤은 연직 방향으로 이동하고, 상기 실린더의 토출구로부터 상방을 향해서 상기 수지 재료를 토출하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
이 수지 재료 계량 방법에 의하면, 토출구로부터 상방을 향해서 수지를 토출 하므로 중력에 의해 수지 재료의 밀도가 변화되는 등의 계량 정밀도의 영향을 경감할 수 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 평7-280633호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 하방을 향해서 원료를 토출하는 경우에는 토출된 원료에 가해지는 중력의 영향에 의해 토출된 원료의 굵기나 형상이 변화되거나 토출될 원료에 가해지는 장력에 의해 밀도에 편차가 발생할 가능성이 있다. 하향 토출의 경우에는 토출된 수지 재료가 봉상이 되어서 핸들링이 번거로워진다. 그러나, 토출구로부터 상방을 향해서 수지를 토출하는 경우에는 토출된 수지가 자중에 의해 토출구의 주위에 쌓인다. 따라서, 토출된 수지의 중량으로 인해 실린더내의 수지에 가해지는 힘은 대부분 변화되지 않는다. 이것은 보다 고정밀도의 계량을 가능하게 한다. 또한, 상향으로 토출하면 토출된 수지 재료가 원형이 되기 쉽다. 따라서, 절단된 수지 재료를 압축하는 등의 후공정에서 핸들링성을 높일 수 있어 수지 재료의 압축도 용이하게 된다.
(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 수지 재료 계량 방법으로서: 상기 피스톤 이동에 의해 상기 수지 재료를 토출하고, 상기 토출된 수지 재료를 절단할 때마다 상기 실린더에 수지 재료를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
이 수지 재료 계량 방법에 의하면, 수지 재료의 토출마다 수지 재료를 실린더내에 공급하므로 안정된 계량을 행할 수 있고, 측정 정밀도가 향상된다.
(6) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 수지 재료 계량 방법으로서: 상기 피스톤 이동에 의한 상기 수지 재료의 토출과 상기 토출된 수지 재료의 절단을 2회 이상 행하는 경우에 상기 실린더에 수지 재료를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
이 수지 재료 계량 방법에 의하면 복수회 계량을 행하면서 수지 재료를 토출한 후 실린더로의 수지 재료의 공급을 정리해서 1회 행한다. 따라서, 실린더내의 수지 재료를 복수회분의 토출량으로 할 수 있고, 수지 재료의 계량 싸이클을 단축시킬 수 있다.
(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 수지 재료 계량 방법으로서: 상기 절단된 수지 재료는 플라스틱 렌즈 형성용의 프리폼인 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
이 수지 재료 계량 방법에 의하면, 플라스틱 렌즈 형성용의 프리폼을 인출하는 경우를 상정하고 있다. 프리폼의 용적 및 중량은 대단히 작고, 높은 계량 정밀도가 요구된다. 그리고, 폐재를 감하는 것이 중요하게 된다. 이 수지 재료 계량 방법은 이러한 요구를 만족시킬 수 있는 사양을 제공할 수 있다.
(8) 액체상의 수지 재료를 계량해서 소정량의 수지 재료를 얻는 수지 재료 계량 장치로서: 일단측에 토출구를 갖고, 내부 공간의 단면적이 일정한 실린더; 상기 실린더의 내부 공간에 삽입되는 피스톤; 상기 실린더의 내부 공간에 유동성을 갖는 수지 재료를 충전하는 수지 재료 충전 수단; 상기 실린더의 내부 공간의 단면적과 상기 피스톤의 이동 스트로크와 상기 수지 재료의 용적 사이의 관계에 따라 미리 규정한 용적의 수지 재료에 상당하는 상기 피스톤의 필요 이동 스트로크 길이를 결정하고, 상기 피스톤을 상기 결정된 이동 스트로크 길이 만큼 이동시켜서 상기 실린더로부터 상기 토출구를 통해 상기 수지 재료를 토출시키는 제어부; 및 상기 토출된 수지 재료를 상기 실린더내의 수지 재료로부터 절단하는 수지 재료 절단 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 장치.
이 수지 재료 계량 장치에 의하면, 토출구로부터 토출된 수지 재료의 용적이 피스톤의 스트로크 길이와 실린더의 내부 공간의 횡단 면적에 의거해서 파악된다. 특히, 토출구로부터 토출된 수지 재료의 실제의 양은 수지 재료를 실린더의 내부 공간으로부터 밀어낸 피스톤의 이동 거리(스트로크 길이)에 상당하는 실린더내의 용적과 동일하게 된다. 실린더의 내부 공간의 횡단 면적이 일정하기 때문에 실제로는 피스톤의 이동 거리에 비례하는 값으로서 토출된 수지 재료의 양을 용이하게 파악할 수 있다. 그 결과, 고정밀도의 계량이 실현된다.
(9) (8)에 기재된 수지 재료 계량 장치로서: 상기 실린더내의 수지 재료를 유리 전이점 이상의 온도로 가열하는 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 장치.
이 수지 재료 계량 장치에 의하면, 유리 전이점 이상의 온도로 가열된 수지 재료를 인출하므로 수지 재료가 유로 도중에서 경화되어 막힘이나 체류를 일으키지 않는다. 수지가 원활하게 유동되어 압축 성형 공정에 걸리는 소요 시간이 단축된다. 또한, 수지의 용융 및 고착화의 반복에 의해 발생하는 특성의 열화도 방지할 수 있다.
(10) (8) 또는 (9)에 기재된 수지 재료 계량 장치로서: 상기 실린더내의 수지 재료의 압력을 검출하는 압력 센서를 더 포함하고, 상기 수지 재료 절단 수단은 상기 압력 센서에 의해 검출된 압력값이 상기 수지 재료의 토출시에 있어서의 높은 압력값으로부터 토출 종료후의 낮은 압력값으로 복귀했을 때에 상기 토출된 수지 재료의 절단을 행하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 장치.
이 수지 재료 계량 장치에 의하면, 토출구의 근방에서 실제로 수지 재료에 가해지고 있는 압력을 검출하고, 이 압력이 소정 압력으로 복귀했을 때에 절단 기구를 사용해서 수지를 절단한다. 따라서, 압축된 상태(즉, 수지가 압축으로부터 회복되지 않은 상태)에서 수지가 절단되는 경우가 발생하지 않는다. 수지 재료의 점도 및 수지와 실린더 내벽의 마찰 등의 영향을 받지 않고 절단된 수지의 양이 항상 일정하게 유지될 수 있다.
(11) (8) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 수지 재료 계량 장치로서: 상기 실린더의 내경이 0.5㎜∼5㎜인 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 장치.
이 수지 재료 계량 장치에 의하면, 내경이 작은 실린더를 사용하므로 실린더내에 있어서의 수지 밀도 등의 편차의 영향에 의한 토출량의 변화가 발생하지 않게 된다. 따라서, 보다 고정밀도의 계량이 가능하게 된다.
본 발명에 의하면, 인출되는 수지 재료의 양은 실린더내에 있어서의 피스톤의 스트로크 길이와 실린더의 내부 공간의 단면적에 의거해서 정확하게 결정되므로 고정밀도의 수지 재료의 계량을 행할 수 있다. 또한, 실린더내에서 수지 재료의 팽창이나 수축이 발생하는 경우에도 토출구 근방에 위치한 수지 재료의 압력을 검출함으로써 인출되는 수지 재료의 양(즉, 절단된 수지의 양)을 고정밀도로 설정할 수 있다.
여기 개시된 본 발명은 첨부 도면을 참조함으로써 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 압축 성형용 프리폼 계량 장치의 구성예를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압축 성형용 프리폼 계량 장치를 이용해서 프리폼을 생성하는 제어 동작의 구체예를 나타낸 플로우차트이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 2의 플로우차트의 각 단계에 있어서의 압축 성형용 프리폼 계량 장치의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 압력 센서에 의해 검출되는 수지 재료의 압력의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5a 내지 도 5c는 수지 재료의 절단시에 있어서의 구체적인 동작을 나타낸 설명도이다.
도 6은 압력 센서를 설치하는 위치와 계량 정밀도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 프리폼을 형성하기 위한 제어 동작의 변형예를 나타낸 플로우차트이다.
도 8a 및 도 8b는 도 1에 도시된 장치에 사용하는 커터의 변형예의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 8a는 단열재를 사용한 예를 나타내고, 도 8b는 렌즈 셔터형 커터의 예를 나타낸다.
도 9는 레이저광의 조사에 의한 재화(ashing)에 의해 수지 재료를 절단하는 경우의 변형예를 나타낸 설명도이다.
도 10a 및 도 10b는 판상 부재를 수평 이동함으로써 수지 재료를 잡아당기는 절단 방법을 나타낸 설명도이다.
도 11a 내지 도 11c는 압축 성형 공정의 동작 상태를 나타낸 설명도이다.
이하, 본 발명의 수지 재료 계량 방법 및 수지 재료 계량 장치에 관한 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 압축 성형용 프리폼 계량 장치의 구성예를 나타낸 정면도이다.
압축 성형용 프리폼 계량 장치(100)는 프리플라스티케이팅 방식 사출 성형기(preplasticating injection molding machine)와 공통되는 구성을 갖고 있고, 본 발명에 의한 수지 재료 계량 장치가 탑재되어 있다. 본 실시형태에 있어서는 특히 압축 성형용의 프리폼(즉, 일정량의 수지 덩어리)을 성형하는 것을 예로 설명한다. 본 실시형태에 있어서는 카메라 장착 휴대 전화 단말 등에 사용될 촬영용의 플라스틱 렌즈를 제조하는 것을 상정하고 있다. 이 플라스틱 렌즈는, 예를 들면 직경이 2㎜ 정도의 대단히 소형이므로 도 1에 도시된 압축 성형용 프리폼 계량 장치(100)는 지극히 소량 재료로 이루어진 프리폼의 생성에 적합하도록 구성되어 있다.
우선, 본 실시형태의 압축 성형용 프리폼 계량 장치(100)의 구성에 대해서 설명한다. 장치 프레임(25)상에는 피스톤 상하 이동 기구(3)가 배치된다, 피스톤 상하 이동 기구(3) 위에는 상기 피스톤(11)이 종으로 삽입되고, 일정량의 수지를 상방을 향해서 토출시키는 수지 토출 기구(5)가 배치되어 있다. 수지 토출 기구(5)의 실린더(10)는 지지판(1)의 표면에 수직 방향으로 배치되도록 지지판(1)상에 고정되어 있고, 하단부(10b)로부터 상단부(10c)까지를 상하 방향[즉, 도 1에서 화살표(A1)의 방향과 평행]으로 연장되도록 형성된 관통 구멍(10a)을 갖는다. 이 관통 구멍(10a)에 의해 가늘고 길게 연장된 내부 공간이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(내부 공간)(10a)의 횡단면 형상은 원형이며, 그 횡단면의 직경 및 단면적이 관통 구멍(10a)의 전체 길이에 걸쳐서 균일하게 되도록 형성되어 있다. 여기서, 관통 구멍(10a)의 횡단면의 직경은 10㎜ 이하가 바람직하고, 현실적으로는 0.5㎜∼5㎜ 정도의 크기가 좋다. 관통 구멍(10a)의 횡단면의 직경이 작은쪽이 더욱 고정밀도의 계량이 가능하게 되지만 지나치게 작으면 1회의 토출 용적이 감소해서 계량 시간이 과도하게 길어지게 된다. 또한, 관통 구멍(10a)의 단면적이 지나치게 작으면 이하 의 문제가 발생한다. 즉, 실린더(10)가 길어져서 실린더의 가공이 곤란하게 된다. 그리고, 토출시의 수지 압력이 지나치게 높아져서 피스톤의 버클링(buckling)이나 토출후의 수지 압력 저하에 시간이 걸리는 현상을 발생시키게 된다.
실린더(10)의 관통 구멍(10a)에는 하단부(10b)를 통해 피스톤(11)의 일부분이 삽입된다. 피스톤(11)은 관통 구멍(10a)과 마찬가지로 단면 형상이 원형의 가늘고 긴 형상이다. 관통 구멍(10a)의 횡단면의 직경 및 단면적은 피스톤(11)의 직경과 마찬가지이므로 피스톤(11)은 실린더(10)의 관통 구멍(10a)을 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다. 수지 제품의 형상 정밀도가 0.2∼0.5％(바람직하게는 약 ±0.1％)이고, 서보 모터의 정밀도를 고려한 경우에 피스톤(11)의 위치 정밀도가 약 1㎛ 정도가 되기 때문에 피스톤(11)의 스트로크 길이는 1㎜ 이상 필요하게 된다.
피스톤(11)의 기단측은 피스톤 상하 이동 기구(3)의 지지판(16)에 고정되고, 지지판(16)의 상하 이동에 따라 피스톤(11)이 실린더(10)내에서 슬라이딩 가능하게 되어 있다. 피스톤 상하 이동 기구(3)에는 상하 방향[즉, 화살표(A1) 방향]을 따라 연장된 가이드(17, 18)가 형성되어 있고, 지지판(16)에는 이들 가이드(17, 18)와 결합되는 가이드 구멍이 형성되어 있다. 이들 가이드 구멍에 가이드(17, 18)가 삽입된 상태에서 지지판(16)이 상하 이동함으로써 피스톤(11)의 상하 이동이 실현된다. 또한, 지지판(16)과 가이드(17, 18) 사이에는 지지판(16)이 기울어지거나 이탈되는 것을 방지하기 위해 볼 베어링 등이 삽입되어 있다.
또한, 피스톤 상하 이동 기구(3)는 장치 프레임(25)상에 지지판(16) 및 피스 톤(11)을 화살표(A1) 방향으로 구동시키기 위한 리니어 액추에이터를 구비하고 있다. 구체적으로는, 구동원으로서의 전동 모터(19)가 장치 프레임(25)상에 고정되어 있고, 전동 모터(19)의 구동축에 기어(도시되지 않음)가 연결되어 있다. 지지판(16)에 고정된 볼 나사(20)가 상기 기어에 나사 결합되어 있다. 따라서, 전동 모터(19)를 구동하면 전동 모터(19)에 연결된 기어가 회전하고, 이에 따라 볼 나사(20)가 이동하고, 볼 나사(20)에 연결된 지지판(16)도 화살표(A1) 방향으로 상하 이동한다. 또한, 전동 모터(19)로서는 서보 모터나 스텝핑 모터 등이 사용된다.
피스톤(11)의 스트로크 방향의 이동[지지판(16)의 화살표(A1) 방향으로의 이동]에 관한 위치 정보를 검출하기 위해서 지지판(16)의 근방에 변위 센서(21)가 배치되어 있다. 변위 센서(21)는 화살표(A1) 방향의, 지지판(16)과 장치 프레임(25)의 상측의 판(도 1에 도시된 바와 같음) 사이의 상대적인 위치 관계를 검출한다.
한편, 실린더(10)의 외주면의 일부에는 수지 재료 충전 수단으로서의 가소화 기구(12)가 연결되어 있다. 가소화 기구(12)는 수지 재료(제품 원료)를 스크류(12a)로 교반하면서 전방(즉, 토출 방향)으로 압출한다. 이어서, 가소화 기구(12)는 가열과 수지간의 마찰열에 의해 수지 재료를 용융해서 유동성을 가진 액체상의 수지(30)를 생성함과 아울러 실린더(10)의 관통 구멍(10a)에 수지를 토출한다. 가소화 기구(12)의 내부 공간과 실린더(10)의 관통 구멍(10a)을 연통하는 유로(12b)를 통해 관통 구멍(10a)에 수지가 토출된다. 유로(12b)의 도중에는 수지(30)의 역류를 저지하는 체크 밸브(26)가 배치되어 있다. 또한, 스크류(12a)는 가소화 기구 구동부(23)에 의해 구동된다.
실린더(10)의 내부에는 히터(28)가 매설되어 있고, 이 히터(28)는 실린더(10)의 관통 구멍(10a)에 주입된 수지(30)를 가열하여 수지(30)의 온도가 유리 전이점 이상으로 유지되도록 하고 있다. 또한, 실린더(10)의 외주에는 단열재(7)가 적당한 배치 장소에 배치되어 있다. 도 1에 도시되진 않았지만 장치 프레임(25)의 실린더(10) 근방에도 히터가 배치됨과 아울러 장치 프레임(25)은 그 히터의 실린더(10)로부터 벗어난 측에는 냉각수 등에 의해 냉각된다.
관통 구멍(10a)과 가소화 기구(12)의 유로(12b)의 합류점과 실린더(10)의 상단부(10c) 사이의 토출구(15)의 근방에는 관통 구멍(10a)과 연통하는 개구부가 형성되어 있다. 이 개구부에 압력 센서(13)가 삽입되어 있다. 압력 센서(13)는 토출구(15) 근방에 배치된 수지(30)에 가해지는 압력을 검출한다.
또한, 토출구(15)의 주위에는 토출된 수지를 절단하는 수지 재료 절단 수단으로서의 커터(14)가 배치되어 있다. 도 1에 도시된 구성예에서 커터(14)는 토출구(15)의 좌우에 배치된 한쌍의 블레이드(blade)(14a, 14b)로 구성되어 있다. 이들 블레이드(14a, 14b)는 커터 구동부(22)에 의해 구동된다. 커터 구동부(22)에 의해 블레이드(14a, 14b)를 구동하면 블레이드(14a, 14b)는 서로 접근하는 방향 및 이간하는 방향으로 구동된다. 블레이드(14a, 14b)가 왕복함에 따라 토출구(15)로부터 토출된 수지(30)가 절단된다. 도 1에 도시된 구성예에서 커터(14)는 플레이트(27)상에 설치되어 있지만 토출된 수지(30)가 절단될 수 있으면 어디에 배치되어 있어도 상관없다. 또한, 커터(14)는 수지 재료의 유리 전이점(Tg)보다 약간 높은 온도(약 Tg+50℃)로 가열되어 있다. 커터(14)의 온도가 상온이면 블레이드(14a, 14b)와 접촉하는 부분으로부터 수지가 굳어지고, 절단시에 수지 재료가 비산하게 된다. 반대로 커터(14)의 온도가 지나치게 높으면 커터(14)의 블레이드(14a, 14b)에 수지 재료가 붙게 된다.
제어부(24)는 도 1에 도시된 장치(100)의 각 부의 동작을 제어한다. 특히, 제어부(24)에는 압력 센서(13)와, 커터 구동부(22)와, 가소화 기구 구동부(23)와, 변위 센서(21)와, 전동 모터(19)가 적어도 접속되어 있다. 또한, 제어부(24)는 마이크로 프로세서 등을 내장한 전용의 제어 회로, 범용성이 있는 프로그래머블 컨트롤러 또는 퍼스널 컴퓨터가 될 수도 있다.
도 1에 도시된 압축 성형용 프리폼 계량 장치(100)를 이용해서 프리폼을 생성하는 제어 동작의 구체예를 도 2에 플로우차트로 나타냈다. 또한, 도 2의 플로우차트의 각 단계에 있어서의 압축 성형용 프리폼 계량 장치(100)의 상태를 도 3 및 도 4에 각각 나타냈다. 또한, 도 2에 도시된 각 스텝은 제어부(24)의 제어에 의해 실현된다. 이하, 프리폼을 생성하는 처리 순서의 각 내용에 대해서 설명한다.
스텝 S1에서는 변위 센서(21)에 의해 검출되는 위치 정보를 참조하면서 전동 모터(19)를 구동하여 지지판(16)의 위치를 상하 방향으로 이동함으로써 피스톤(11)을 초기 상태로서 정한 소정의 위치에 위치 결정한다.
스텝 S2에서는 가소화 기구(12)를 구동함으로써 가열에 의해 유동 상태로 된 수지(30)를 가소화 기구(12)의 내부 공간으로부터 화살표(A3) 방향으로 밀어내고, 유로(12b)를 통해서 실린더(10)내의 관통 구멍(10a)에 주입한다(도 3 참조). 이와 동시에, 필요한 체적의 수지 재료(30)를 주입하기 위해서 변위 센서(21)에 의해 검 출되는 위치 정보를 참조하면서 전동 모터(19)를 구동하여 피스톤(11)을 화살표(A2) 방향으로 소정 거리만큼 하강시킨다. 이 동작에 의해 실린더(10)의 관통 구멍(10a) 중 미사용 영역[피스톤(11)이 존재하지 않는 영역]에 유동 상태의 수지 재료(30)가 충전된다(도 3b 참조). 또한, 이러한 방식으로 수지 재료(30)를 주입하는 경우에는 커터(14)에 의해 토출구(15)를 폐쇄하는 것이 바람직하다.
스텝 S3은 수지 재료의 주입을 완료하는 스텝이다. 즉, 도 3b에 도시된 바와 같이, 실린더(10)의 관통 구멍(10a)의 미사용 영역에 유동 상태의 수지 재료(30)가 채워진 것을 확인하고, 가소화 기구(12)로부터의 수지 재료(30)의 밀어내기를 정지함과 아울러 피스톤(11)의 이동을 정지한다. 그 후는 체크 밸브(26)가 폐쇄되므로 가소화 기구(12)로 수지(30)가 역류하지 않는다.
스텝 S4에서는 전동 모터(19)를 구동하여 피스톤(11)을 화살표(A4) 방향으로 이동하고, 실린더(10)의 관통 구멍(10a)에 주입된 수지 재료(30)를 피스톤(11)에 의해 밀어 올린다(도 3c 참조). 그리고, 관통 구멍(10a)내에 주입되어 있는 수지 재료(30)의 상단이 토출 개시 위치, 즉 토출구(15)의 위치까지 밀어 올려지면 피스톤(11)의 이동을 일단 정지한다. 이때, 커터(14)는 개방 상태가 되게 한다. 또한, 상기 이외에도 수지 재료(30)를 토출구(15)로부터 소량 토출시키고 나서 그 부분을 절단함으로써 수지 상면을 형성해도 좋다. 이것은 보다 고정밀도의 수지 용량의 제어가 가능하게 한다.
스텝 S5에서는 실린더(10)로부터의 수지 재료(30)의 토출을 개시하기 전에 피스톤(11)이 배치되는 기준 위치를 기억하기 위해서 스텝 S4가 종료된 시점에 있 어서의 피스톤(11)의 위치(높이)를 나타내는 정보를 변위 센서(21)로부터 수신하여 피스톤 위치(h0)로서 기억한다.
스텝 S6에서는 전동 모터(19)를 구동하여 피스톤(11)을 화살표(A4) 방향으로 다시 상승시킨다. 이에 따라, 도 3d에 도시된 바와 같이, 실린더(10)의 관통 구멍(10a)에 주입된 수지 재료(30)가 피스톤(11)에 의해 밀어 올려지고, 토출구(15)로부터 서서히 토출된다.
토출구(15)로부터 토출된 수지 재료(30)는 실린더(10) 내부에서 히터(가열 수단)(28)에 의해 미리 유리 전이점 이상의 온도로 가열되어 있다.
스텝 S7에서는 현재의 피스톤(11)의 위치(높이)를 나타내는 정보를 변위 센서(21)로부터 순차적으로 수신하여 현재의 피스톤 위치(h)를 파악한다. 기준 위치(h0)에 대한 피스톤(11)의 이동 스트로크 길이[Δh(h-h0)]를 검출한다. 검출된 이동 스트로크 길이(Δh)를 미리 결정된 역치(미리 정한 프리폼의 용적분에 상당함)와 비교함으로써 소정의 이동 스트로크에 도달했는지의 여부를 식별한다. 검출된 이동 스트로크 길이(Δh)가 역치 미만이면, 스텝 S6으로 돌아가서 피스톤(11)의 상승을 계속한다. 검출된 이동 스트로크 길이(Δh)가 역치에 도달했을 경우에는 다음 스텝 S8로 진행된다.
스텝 S8에서는 전동 모터(19)의 구동을 정지함으로써 피스톤(11)의 이동을 정지한다. 스텝 S6, 스텝 S7의 동작에 의해 토출구(15)로부터 토출된 수지 재료(30)는 그 토출구(15)의 상방에 남겨지고, 서서히 토출구(15)의 주위에 퇴적된 다. 이에 따라, 도 3d에 도시된 바와 같이, 수지 재료(30B)가 퇴적된다.
스텝 S9에서는 절단 제어의 실행 타이밍을 결정하기 위해서 압력 센서(13)에 의해 수지 재료(30)에 가해지는 압력을 반복해서 검출하고, 검출된 압력값을 미리 정한 역치(거의 통상의 압력과 동일)와 비교한다. 검출된 압력이 소정값까지 감압된 것을 인식하면 다음 스텝 S10으로 진행된다.
스텝 S10에서는 커터 구동부(22)에 의한 커터(14)의 구동에 의해 수지 재료(30)를 절단함으로써 토출구(15)의 상방에 퇴적된 수지 재료(30B)를 실린더(10) 내부의 수지 재료(30)로부터 분리한다. 분리된 수지 재료(30B)가 압축 성형용의 프리폼(30C)으로서 이용된다.
그런데, 압력 센서(13)에 의해 검출되는 수지 재료의 압력은, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이 변화된다. 즉, 도 4에 도시된 시간(t1)에 스텝 S6 이후의 처리가 개시되어 토출구(15)로부터 수지 재료(30)가 토출된다. 그리고, 피스톤(11)의 상방으로의 이동에 따라 피스톤(11)에 의해 가해지는 수지 재료의 압력은 서서히 증가되고, 어느정도 큰 압력값으로 안정된다. 이 상태에서 토출구(15)로부터의 수지 재료(30)의 토출이 행하여진다.
그리고, 피스톤(11)이 소정 스트로크 길이만큼 이동하면 피스톤(11)의 이동이 정지된다. 수지 재료(30)의 토출이 종료되는 시간(t2) 이후는 수지 재료(30)에 가해지는 압력이 서서히 해방되어 검출되는 압력도 시간의 경과와 함께 저하한다.
피스톤(11)의 이동을 정지한 후에 수지 재료(30)의 압력 상태가 안정되면 수지 재료(30)에 가해지는 압력이 통상의 압력으로 되돌아오므로 검출되는 압력이 소 정값 이하로 저하한다. 압력이 저하되어 안정된 시간(t3)에 있어서, 커터(14)가 구동되어 퇴적된 수지 재료(30B)가 절단된다.
이어서, 수지 재료(30B)의 절단시에 있어서의 구체적인 동작예를 도 5a 내지 도 5c에 나타냈다.
수지 재료(30)를 토출구(15)로부터 토출하기 전에는 토출구(15) 부근에는 수지 재료(30)가 존재하지 않는다(도 5a 참조). 도 2에 도시된 스텝 S6 이후의 제어에 의해 수지 재료(30)를 토출구(15)로부터 토출하면 토출구(15)상에 수지 재료(30B)가 퇴적된다. 스텝 S10에서 커터(14)를 구동할 때에는 수지 재료(30B)는 유리 전이점(Tg) 이상의 온도를 유지시킨 덩어리 형상이 된다. 블레이드(14a) 및 블레이드(14b)의 쌍방이 토출구(15)의 좌우로부터 각각 수평 방향으로 이동해서 토출구(15)에 접근하여 서로 접촉될 때까지 수지 재료(30B)의 하측에 삽입된다. 이에 따라, 수지 재료(30B)가 절단된다.
상기한 바와 같이, 수지 재료 압력이 저하된 타이밍에서 커터(14)를 구동해서 수지 재료(30B)를 절단하기 때문에 추출되는 프리폼의 계량 정밀도가 높아진다. 즉, 토출구(15)의 근방에서 수지 재료(30)에 높은 압력이 가해지고 있으면 수지 재료(30)에 압축력에 의한 수축이 발생하여 밀도가 변화된다. 따라서, 피스톤(11)의 이동 스트로크 길이와 수지 재료(30)의 토출량(중량)의 관계가 일정하게 되지 않는다. 그러나, 도 2에 도시된 제어에 의해 수지 재료(30)에 가해진 압력이 충분히 해방된 후에 수지 재료(30)의 절단을 실시하는 경우에 추출되는 프리폼(30C)의 중량과 피스톤(11)의 이동 스트로크 길이가 비례 관계로 유지된다. 즉, 추출되는 프리 폼(30C)의 중량을 피스톤(11)의 이동 스트로크 길이에 비례하는 값이 되도록 고정밀도로 제어할 수 있다. 실제로는, 수지 재료(30)의 밀도와 온도가 일정하면 관통 구멍(10a)의 내부 공간의 횡단 면적과 피스톤(11)의 이동 스트로크 길이의 곱으로 구해지는 용적과, 프리폼(30C)의 중량이 비례 관계로 된다. 또한, 관통 구멍(10a)내의 횡단 면적은 정수로 간주될 수 있다.
압력 센서(13)를 설치하는 위치는 계량 정밀도상 중요하다. 즉, 압력 센서(13)를 설치하는 위치는 계량 정밀도에 큰 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 도 6은 압력 센서(13)를 설치하는 위치와 계량 편차의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 그래프의 횡축은 실린더(10)의 관통 구멍(10a)의 상단측(10c)에 배치된 압력 센서(13)의 토출구(15)로부터의 거리이며, 종축은 각 위치에 있어서의 계량 편차량을 나타내고 있다. 도 6에 도시된 바와 같은 특성예의 경우에는 계량 편차가 최소가 되는 거리(α)에 상당하는 위치에 압력 센서(13)를 설치하면 좋다.
또한, 상기 예에서는 장치(100)를 세팅하고 나서 1회째의 계량 동작에 대해서 설명했다. 2회째 이후의 계량 동작에 대해서는 피스톤(11)의 선단으로부터 토출구(15)까지의 관통 구멍(10a)의 공간에 용융한 수지 재료(30)가 충전되어 있으므로 S1과 S4의 스텝은 불필요하게 된다. 피스톤(11)의 이동 범위는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(10a)과 유로(12b)[가소화 기구(12)로부터 연장됨]의 합류점으로부터 토출구(15)까지의 경로를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 합류점보다 하측[즉, 토출구(15)측과는 반대측]에서의 피스톤(11)의 이동은 토출구(15)와 합류점 사이에서 수지 재료의 비충전 영역을 발생시키지 않고, 항상 정확한 유량 제어로 수지 재료의 연속 공급을 가능하게 한다.
상술한 장치(100)의 구성 및 동작에 대해서는 여러가지 변형이나 개량이 이루어질 수 있다. 몇가지 변형예에 대해서 이하에 설명한다.
전술한 동작은 피스톤(11)의 이동에 의한 한번의 토출마다 실린더(10)에 수지 재료(30)를 공급하는 것이었다. 본 처리 순서에 있어서는 피스톤(11)의 이동에 의해 수지 재료(30)의 토출 동작을 2회 이상 행한 후, 실린더(10)로의 수지 재료(30) 공급을 한번 행하도록 하고 있다.
본 처리 순서를 도 7에 나타냈다. 도 7에 도시된 처리 순서를 행하기 위한 제어 대상 장치의 구성에 대해서는 도 1에 도시된 바와 마찬가지이다.
스텝 S21에서는 전동 모터(19)를 구동해서 실린더(10)내에서 피스톤(11)을 하강시켜 실린더(10)의 관통 구멍(10a)내에 가소화 기구(12)로부터 수지 재료(30)를 주입한다.
스텝 S22에서는 전동 모터(19)를 구동해서 실린더(10)내에서 피스톤(11)을 상승시킨다. 소망하는 양의 수지(30)가 토출되는 스트로크 길이만큼 피스톤(11)이 이동된다. 이 동작에 의해 관통 구멍(10a)에 주입되어 있는 일부의 수지 재료(30)가 피스톤(11)의 상승 스트로크에 의해 계량되면서 토출구(15)로부터 토출된다.
스텝 S23에서는 토출된 수지 재료(30B)를 커터(14)에 의해 절단함으로써 1개의 프리폼(30C)이 완성된다.
스텝 S24에서는 토출된 수지 재료 덩어리의 개수가 소망하는 개수에 도달했 는지의 여부를 판단한다. 수지 재료(30)의 실린더(10)로의 주입으로 얻어질 수 있는 프리폼(30C)의 최대수는 실린더(10)의 관통 구멍(10a)내로 주입된 수지 재료(30)의 용적과 프리폼(30C) 단체(單體)의 용적에 의해 결정된다. 여기서는 수지 재료(30)로 이루어진 프리폼(30C)이 소망하는 개수가 될 때까지 스텝 S22와 스텝 S23을 반복해서 행한다.
이 방식에 의하면, 복수회, 계량을 행하면서 수지 재료(30)를 토출한 후 실린더(10)로의 수지 재료(30)의 공급을 통합해서 1회 행한다. 따라서, 실린더(10)내의 수지 재료(30)를 복수회분의 토출량으로 할 수 있고, 수지 재료의 토출 싸이클을 단축할 수 있다. 또한, 복수회 토출을 반복해도 피스톤(11)은 한방향으로만 이동하고, 계량 정밀도를 손상시키지 않고 연속 토출이 가능하게 된다.
도 2의 스텝 S8에서와 마찬가지로 압력이 해방된 후에 커터(14)를 구동해서 토출된 수지 재료(30B)의 절단을 실시하여 프리폼(30C)을 추출하도록 해도 좋다. 이 경우에는 정확한 양의 프리폼(30C)이 간단히 얻어진다.
이어서, 도 1에 도시된 커터(14)에 관한 변형예에 대해서 설명한다.
도 8a 및 도 8b는 도 1에 도시된 장치(100)에 사용하는 커터의 변형예의 구성을 나타낸 단면도이다. 도 8a에 도시된 변형예에 있어서는 지지판(52)과 지지판(52)에 고정된 블레이드(53)로 커터를 구성하고 있다. 또한, 지지판(52)은 플레이트(27)상에 박판상의 단열재(51)를 사이에 두고 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해 플레이트(27)의 온도가 상승해도 블레이드(53)의 온도 상승이 억제될 수 있다. 실린더(10)의 온도가 수지 재료(30)의 유리 전이점 온도(Tg+50℃) 이상인 것에 대해서, Tg∼Tg+50℃의 범위에서 블레이드(53)의 온도가 상대적으로 낮은 온도로 유지됨으로써 수지 재료(30)의 절단이 확실하게 이루어진다.
도 8b에 도시된 변형예에 있어서는 토출구(15)를 차단할 수 있도록 복수매(도시된 예에서는 3장)의 블레이드(53A)를 가동(可動)으로 설치하여 소위 렌즈 셔터(lens shutter)형의 커터를 구성하고 있다. 이러한 커터의 구성에 의하면, 이러한 방식의 수지 재료(30)의 절단이 최후에 점상이 되므로 아름다운 절단면이 얻어진다.
도 9에 도시된 변형예에 있어서는 커터(14)의 블레이드(14a, 14b) 대신에 레이저광(63)의 조사에 의한 재화(ashing)에 의해 수지 재료(30)를 절단한다. 특히, 도 9에 도시된 장치에 있어서는 실린더(10B)의 토출구(15) 근방에 레이저 광원(레이저 발진기)(61)이 배치되어 있다. 레이저 광원(61)으로부터 출사된 레이저광(63)은 프리즘(62)에 의해 관통 구멍(10a)의 상단부(10c) 근방의 수지 재료(30)까지 가이드된다. 레이저 광원(61)은 고출력 반도체 레이저, YAG 레이저 또는 CO2 레이저 등의 적당한 레이저가 될 수 있다.
한편, 도 10a 및 도 10b에 도시된 변형예에 있어서는 블레이드(14a, 14b) 대신에 두꺼운 판상 부재(14B)를 수평 이동 가능하게 설치하고 있다. 특히, 판상 부재(14B)를 화살표(A5) 방향으로 수평 이동함으로써 판상 부재(14B)의 측면(선단면)에 의해 토출구(15)상에 퇴적된 수지 재료(30B)를 토출구(15)에 있어서 잡아당겨서 프리폼(30C)은 인출된다. 이 예에 의하면, 간단한 구조로 프리폼(30C)을 확실하게 인출할 수 있다.
이상 설명한 각 실시형태에 의한 압축 성형용 프리폼 계량 장치(100)에 의해 하나씩 계량되어 추출되는 프리폼(30C)은 핸들링 기구(도시되지 않음)에 의해 파지되어 다음 공정(압축 성형 공정)으로 이송되어 적당한 가공을 거쳐서 제품이 된다. 프리폼(30C)을 유리 전위점(Tg) 이상(Tg+30℃ 미만 정도)의 온도를 유지하면서 반송할 경우에는 다음 공정에서의 가열 시간이 단축될 수 있다.
여기서, 압축 성형 공정에 있어서의 동작예를 도 11a 내지 도 11c에 나타냈다. 이 예에서는 3개의 금형(41-43)을 사용하여 프리폼(30C)을 압축 성형한다.
도 11a에 도시된 바와 같이, 우선 금형(41, 43)으로부터 금형(42)을 이간시킨 상태에서 도 1의 장치(100)로부터 추출된 1개의 프리폼(30C)을 금형(43)내에 삽입된 금형(41)상에 투입하고, 프리폼(30C)을 가열한다. 이어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 금형(41, 43)을 금형(42)을 향해서 이동함으로써 프리폼(30C)을 금형(43)내에서 금형(41)과 금형(42) 사이에서 프레싱하여 제품 형상으로 정형한다. 가압 상태에서 프리폼(30C)을 냉각한 후, 금형(41, 42)을 이간시키고, 압축 성형된 프리폼[제품(30D)]을 인출한다. 이에 따라, 소망하는 형상의 제품(30D)(예를 들면, 플라스틱 렌즈)이 완성된다. 프리폼(30C) 투입시의 금형 온도는 유리 전이점(Tg)보다 높거나 낮아도 좋다. 그러나, 금형 온도가 유리 전이점(Tg)보다 높은 것이 프리폼(30C)의 가열 시간이 단축되기 때문에 바람직하다. 냉각시에 프리폼(30C)은 수축된다. 따라서, 이 냉각에 맞춰서 프리폼(30C)을 프레싱함으로써 금형 형상을 고정밀도로 전사(轉寫)할 수 있다. 또한, 프리폼(30C)이 유리 전이점(Tg)보다도 상당히 높은 경우는 형온(die temperature)을 Tg 정도로 일정하게 할 수도 있다.
이상 설명한 실시형태에 있어서, 피스톤(11)의 스트로크 길이와 실린더(10)의 내부 공간의 횡단 면적에 의거하여 토출구(15)로부터 토출된 수지 재료(30)의 체적을 파악한다. 피스톤(11)의 이동에 의해 미리 규정한 체적의 수지 재료(30)를 토출구(15)로부터 상향으로 토출한 후 토출구(15)의 근방에 배치된 커터(14)를 사용하여 절단한다. 일정량의 토출된 수지(30B)를 인출한다. 이러한 방식으로 고정밀도로 계량된 압축 성형용의 프리폼(30C)을 얻을 수 있다.
또한, 상술한 수지 재료 계량 방법은 적당한 변경이 가능하다. 예를 들면, 실린더(10)내에 수지 재료(30)를 피스톤(11)을 고정해서 주입하거나, 수지(30)의 주입후에(첫번째 샷의 개시시에) 피스톤(11)을 상방으로 이동시킴으로써 피스톤 상방의 빈 공간을 수지(30)로 채우는 것이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명에 의한 압축 성형용 프리폼의 계량 방법 및 계량 장치에 의하면, 토출구로부터 토출된 수지 재료의 체적 또는 중량을 피스톤의 스트로크 길이와 실린더의 내부 공간의 단면적에 의거해서 파악한다. 따라서, 토출구로부터 토출된 수지 재료에 팽창이나 수축이 발생하거나 형상이 변화되더라도 프리폼으로서 인출되는 수지 재료의 양(즉, 절단에 의해 분리되는 수지의 양)에는 영향이 없다. 따라서, 고정밀도의 계량을 실시할 수 있다. 토출구로부터 수지 재료를 상방을 향해서 토출하기 때문에 중력의 영향에 의해 수지 재료 밀도가 변동되어 계량 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 예를 들면 카메라 장착 휴대 전화 단말 등에 이용되는 촬영용의 플라스틱 렌즈와 같은 소형 또는 경량의 부품을 제조하는 경우이어도 본 발명을 적용함으로써 프리폼의 체적 또는 중량을 설계값대로 제어할 수 있다. 쓸데없는 폐재의 발생을 대폭 삭감할 수 있다.
본 출원은 참조에 의해 여기에 내용이 포함된 2007년 2월 5일에 출원된 일본 특허 출원(JP 2007-025545)에 기초하여 우선권을 주장한다.

Claims (11)

  1. 액체상의 수지 재료를 계량해서 소정량의 수지 재료를 얻는 수지 재료 계량 방법으로서:
    일단측에 토출구를 갖고 내부 공간의 단면적이 일정한 실린더와, 이 실린더의 내부 공간으로 삽입되는 피스톤을 포함하는 실린더 피스톤 기구를 사용하여 상기 실린더의 내부 공간에 유동성을 갖는 수지 재료를 충전하는 단계;
    상기 실린더의 내부 공간의 단면적과 상기 피스톤의 이동 스트로크 길이와 상기 수지 재료의 용적 사이의 관계에 따라 미리 규정한 용적의 수지 재료에 상당하는 상기 피스톤의 필요 이동 스트로크 길이를 결정하는 단계;
    상기 피스톤을 상기 결정된 이동 스트로크 길이 만큼 이동시켜서 상기 실린더로부터 상기 토출구를 통해 상기 수지 재료를 토출시키는 단계; 및
    이 토출된 수지 재료를 상기 실린더내의 수지 재료로부터 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출 단계에서의 수지 재료는 열가소성 폴리머이며, 유리 전이점 이상의 온도로 가열한 상태에서 토출되는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 실린더내의 수지 재료의 압력을 검출하는 단계를 더 포함하고,
    이 검출된 압력값이 상기 수지 재료의 토출시에 있어서의 높은 압력값으로부터 토출 종료후의 낮은 압력값으로 복귀했을 때에 상기 토출된 수지 재료의 절단을 행하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤은 연직 방향으로 이동하고,
    상기 실린더의 토출구로부터 상방을 향해서 상기 수지 재료를 토출하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤 이동에 의해 상기 수지 재료를 토출하고, 상기 토출된 수지 재료를 절단할 때마다 상기 실린더에 수지 재료를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤 이동에 의한 상기 수지 재료의 토출과 상기 토출된 수지 재료의 절단을 2회 이상 행하는 경우에 상기 실린더에 수지 재료를 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절단된 수지 재료는 플라스틱 렌즈 형성용의 프리폼인 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 방법.
  8. 액체상의 수지 재료를 계량해서 소정량의 수지 재료를 얻는 수지 재료 계량 장치로서:
    일단측에 토출구를 갖고, 내부 공간의 단면적이 일정한 실린더;
    상기 실린더의 내부 공간에 삽입되는 피스톤;
    상기 실린더의 내부 공간에 유동성을 갖는 수지 재료를 충전하는 수지 재료 충전 수단;
    상기 실린더의 내부 공간의 단면적과 상기 피스톤의 이동 스트로크와 상기 수지 재료의 용적 사이의 관계에 따라 미리 규정한 용적의 수지 재료에 상당하는 상기 피스톤의 필요 이동 스트로크 길이를 결정하고, 상기 피스톤을 상기 결정된 이동 스트로크 길이 만큼 이동시켜서 상기 실린더로부터 상기 토출구를 통해 상기 수지 재료를 토출시키는 제어부; 및
    상기 토출된 수지 재료를 상기 실린더내의 수지 재료로부터 절단하는 수지 재료 절단 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 실린더내의 수지 재료를 유리 전이점 이상의 온도로 가열하는 가열 수 단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 실린더내의 수지 재료의 압력을 검출하는 압력 센서를 더 포함하고,
    상기 수지 재료 절단 수단은 상기 압력 센서에 의해 검출된 압력값이 상기 수지 재료의 토출시에 있어서의 높은 압력값으로부터 토출 종료후의 낮은 압력값으로 복귀했을 때에 상기 토출된 수지 재료의 절단을 행하는 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실린더의 내경이 0.5㎜∼5㎜인 것을 특징으로 하는 수지 재료 계량 장치.
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