TWI400154B - 注射模製機 - Google Patents

Description

注射模製機

本發明係有關一種以一模具來模製光學元件的注射模製機。更具體言之，其係有關一種可防止固定壓板彎曲或傾斜以改良模製精確度的注射模製機。

藉注射模製來製造各種模製物品係屬習知者。例如，未經審查的日本專利公開案10-323872揭露一種用以模製充當資料記錄媒介之碟片的注射模製機。。該注射模製機具有一固定壓板及一汽缸。四個連結桿設於固定壓板及汽之間，將其等相接。該等連結桿支撐一可滑動的活動壓板。活動壓板被汽缸所驅動。一固定模及一活動模分別連接至固定壓板及活動壓板。活動模藉汽缸夾緊至固定模。以此狀態，樹脂材料由注射單元供應以模製一碟片。

此種注射模製機的注射單元需以高精確度來控制溫度，以高精確度執行穩定的注射模製。如果溫度太低，模製精確度會變差。如果溫度太高，樹脂劣化或形成串列現像。因此，習知技術為噴嘴部分及汽缸部分提供熱調整裝置。例如，未經審查的日本專利公開案2005-7629揭露一種在各區配設有一加熱器及一溫度感應器的注射單元。在專利公開案2005-7629中，揭露一熱電偶充當溫度感應器的範例。由於熱電偶便宜且比符合習知的精確度需求，故被廣泛使用。

然而，隨著光學元件精確度的精進，由習知注射模製機所處理的溫度控制精確度已不符合需求。尤其是，對小型模製機而言，其單發體積(one-shot volume)甚小，且其噴嘴部分有時具有數發的體積。由於單發體積較小，為得到注射效率及溫度控制精確度，與小尺寸成比例的較高精確度是必須的。在習知注射模製機試圖以高精確度控制溫度的情形中，需使用較高精確度的溫度感應器。比熱電偶具有較高精確度的溫度感應器的範例是：白金溫度感測元件、石英溫度感應器及類似物。然而，其等是昂貴的。如上所述，習知注射模製機在個別的區域設有複數溫度控制裝置，因此如果所有均以高度精準的溫度感應器來取代的話，將造成高成本。

本發明旨在克服習知注射模製機的上述問題點。因此，本發明的一目的是提供一種注射模製機，藉穩定及高度精準的注射而能以低成本來製造高精確度的光學元件。

依據本發明的第一態樣，其提供一種注射模製機，包含：一固定模；一活動模，可接觸該固定模及與其相互分開；及一注射單元，當被擠壓向該固定模的一非模製面時，供應熔化樹脂至一形成於該固定模及該活動模之間的空間；其中該注射單元包含：一噴嘴部分，將熔化樹脂注射至形成於該固定模及該活動模之間的空間；一注射部分，經由該噴嘴部分施加熔化樹脂壓力至形成於該固定模及該 活動模之間的空間；第一加熱器及第一溫度感應器，設置於該噴嘴部分內的一尖端側處；第二加熱器及第二溫度感應器，設置於該噴嘴部分內，鄰近該注射部分的一側邊處；及第三加熱器及第三溫度感應器，設置於該注射部分內，及其中第一加熱器的一目標溫度係比第二加熱器的一目標溫度為低，且該第二加熱器的該目標溫度係比第三加熱器的一目標溫度為高。

依據本發明第一態樣的注射模製機，該活動模係設計成可接觸固定模，而一光學元件係藉注射樹脂至一形成於該等相互接觸的模具之間的空間而模製。個別的部分以不同的目標溫度加以適當的設定，藉此防止樹脂成串列。此外，可高精確度的執行穩定的模製。

依據本發明的第二態樣，其提供一種注射模製機，包含：一固定模；一活動模，可接觸該固定模及與其相互分開；及一注射單元，當被擠壓向該固定模的一非模製面時，供應熔化樹脂至一形成於該固定模及該活動模之間的空間；其中該注射單元包含：一噴嘴部分，將熔化樹脂注射至形成於該固定模及該活動模之間的空間；一注射部分，經由該噴嘴部分施加熔化樹脂壓力至形成於該固定模及該活動模之間的空間；一噴嘴加熱器及一噴嘴溫度感應器，設置於該噴嘴部分內；及一注射部分加熱器及一注射部分溫度感應器，設置於該注射部分內，及其中該噴嘴溫度感應器的檢測準確度係比該注射部分溫度感應器的檢測準確度為高。

依據本發明第二態樣的注射模製機，由於只為噴嘴部分採用了高度精準的溫度感應器，故不會有高成本。此外，由於待注射的樹脂收集其內的噴嘴部分的溫度是以高精確度方式加以控制，故能以高精確度方式執行穩定的注射模製。因此，可以高精確度方式製造光學元件。

依據本發明的第三態樣，其提供一種注射模製機，包含：一固定模；一活動模，可接觸該固定模及與其相互分開；及一注射單元，當被擠壓向該固定模的一非模製面時，供應熔化樹脂至一形成於該固定模及該活動模之間的空間；其中該注射單元包含：一噴嘴部分，將熔化樹脂注射至形成於該固定模及該活動模之間的空間；一注射部分，經由該噴嘴部分施加熔化樹脂壓力至形成於該固定模及該活動模之間的空間；第一加熱器及第一溫度感應器，設置於該噴嘴部分內的一尖端側處；第二加熱器及第二溫度感應器，設置於該噴嘴部分內，鄰近該注射部分的一側邊處；及第三加熱器及第三溫度感應器，設置於該注射部分內，及其中第二加熱器的一目標溫度係比第三加熱器的一目標溫度為高。

依據本發明的第四態樣，其提供一種注射模製機，包含：一固定模；一活動模，可接觸該固定模及與其相互分開；及一注射單元，當被擠壓向該固定模的一非模製面時，供應熔化樹脂至一形成於該固定模及該活動模之間的空間；其中該注射單元包含：一噴嘴部分，將熔化樹脂注射至形成於該固定模及該活動模之間的空間；一注射部分， 經由該噴嘴部分施加熔化樹脂壓力至形成於該固定模及該活動模之間的空間；第一加熱器及第一溫度感應器，設置於該噴嘴部分內的一尖端側處；第二加熱器及第二溫度感應器，設置於該噴嘴部分內，鄰近該注射部分的一側邊處；及第三加熱器及第三溫度感應器，設置於該注射模製部分內，及其中第一加熱器的一目標溫度係比第二加熱器的一目標溫度為低。

依據本發明的注射模製機，藉穩定及高度精準的注射而能以低成本及高精確度製造光學元件。

較佳實施例的詳細敘述

本發明較佳實施例的細節請參考附圖以進一步了解之。在此實施例中，本發明是應用在一透鏡模製裝置上，該透鏡模製裝置是用以製造待立刻安裝於可攜式終端機(portable terminal)內的攝像機的複數透鏡者。本實施例的透鏡模製裝置是用以模製一小型光學元件，外徑是12mm或更小，且待模製的光學元件其光學表面的表面粗糙度需維持精確度例如為Ra 20nm或更小。本實施例是應用在其夾緊力是150kN或更低的小型注射模製裝置。

本實施例的透鏡模製裝置是如圖1所示般建構的。即是，一固定壓板1及一後壓板3固定的設置於一框架2上。該等壓板1及3由圖1的左或右側觀察時大致呈現正方形。四個連結桿4設於固定壓板1及後壓板3之間，以將 其等相接。該等連結桿4是固定的配置於固定壓板1及後壓板3的個別四個角落處。其等是相互成平行的配置。

一活動壓板設置於固定壓板1及後壓板3之間。活動壓板5由圖1的左或右側觀察時大致呈現正方形。各連結桿4分別貫穿活動壓板5的四個角落。導襯套51分別設置於連結桿4的個別貫穿部分。如此，活動壓板5可沿著四個連結桿4滑動。活動壓板5藉連結桿4支撐，而不接觸框架2。一液壓機6連接至後壓板3。液壓機6及活動壓板5以一連結桿61連接。即是，活動壓板5可藉液壓機6驅動而沿左及右方向移動。

一固定模7連接至固定壓板1面向活動壓板5的一面。一活動模8連接至活動壓板5面向固定壓板1的一面。活動模8及固定模7的溫度是分別控制的。

在框架2上，一注射單元11設置於固定壓板1的後側(圖1所示固定壓板1的右側)。注射單元11具有如圖2所示的結構。注射單元11具有一噴嘴部分12、一注射汽缸13、一注射柱塞14、一注射液壓缸16及一壓力感應器17，且該等元件構成注射機構部分。在注射機構部分的上方，設置有塑化機構21，用以將樹脂塑化及供應已塑化的樹脂至注射汽缸13。

在注射單元11的某些部分設有一加熱器，用以塑化樹脂及保持樹脂在較佳的塑化條件。此外，一溫度感應器在各加熱器附近連接，以偵測周遭的溫度。也設置有一溫度控制部分50，在由個別的溫度感應器收到偵測結果後， 可控制個別的加熱器。因此，個別部分的溫度是受控制以保持在其等的個別合宜溫度。例如，塑化汽缸21、注射汽缸13及噴嘴部分12分別設定有充當個別合宜溫度的不同的目標溫度，且其等受控制以概略接近其等個別的目標溫度。

在此實施例中，如圖3所示，加熱器31及32是配置於噴嘴部分12上，而加熱器33及34是設於注射汽缸13上。溫度感應器41,42,43及44分別鄰近加熱器31,32,33及34連接。該等溫度感應器41,42,43及44分別指定以預定的目標溫度。溫度控制部分50控制加熱器31,32,33及34，使感應器41,42,43及44的溫度概略接近其等個別的目標溫度。在此實施例中，待設置於注射汽缸13上的加熱器及溫度感應器的數量是「2」。然而，視注射汽缸13的尺寸及體積而定，該數量也可大於「2」。

由於近年來對品質穩定性的要求，模具溫度的穩定性經被要求為製程變數，且需在一度或小於一度內。另一方面，具有一熱電偶的習知溫度測量裝置的測量精確度是±1.5℃+0.4%，並不夠精確。因此，需要其他精確的溫度感應器，例如使用白金溫度感測元件或石英溫度感應器。該等具有其測量裝置的感應器的測量精確度是：±0.05℃(石英溫度感應器)；及±0.15℃(白金溫度感測元件)。另一方面，在本發明中，配置於距一噴嘴尖端部分的單發注射體積(one-shot injection volume)範圍內的溫度感應器其檢測精確度，最好是比配置於該範圍外的溫度感應 器的檢測精確度為高/佳。

在此實施例中，考慮到噴嘴部分12及注射汽缸13的總體積及單發注射體積之間的關係，溫度感應器的檢測精確度係依據下列基準來選擇。在單發注射體積可在噴嘴部分12的內部體積內處理的情形中，只有配置於噴嘴部分12上的溫度感應器41及42需為高度精準的溫度感應器，而配置於注射汽缸14上的溫度感應器43及44則是與習知者相同的熱電偶。在單發注射體積可由噴嘴部分12的總體積及注射汽缸13的尖端部分處理的情形中，在噴嘴部分12上的溫度感應器41及42及在注射汽缸13尖端部分上的溫度感應器43需是高度精準的溫度感應器。

在單發注射體積更為大的情形中，在噴嘴部分12上的溫度感應器41及42及在注射汽缸13上的溫度感應器43及44需是高度精準的溫度感應器。藉此配置，至少單發樹脂部分的溫度是被調整成其溫度精確度為±0.2℃或更小的範圍內，較佳者，是在±0.05℃的範圍內，而目標溫度被調整成在精確度為±0.3℃或更小的範圍內，如同較佳的溫度精確度一般，是在±0.1℃的範圍內。在需要高度精準的模製的情形中，模具基底構件及空腔構件的溫度較佳者是藉高度精準的溫度感應器來控制。其他部分的溫度，例如塑化機構部分，則可令人滿意的藉習知的熱電偶來控制。

此外，至於噴嘴部分12，配置於噴嘴部分12尖端側的加熱器31附近的一目標溫度，與位於注射汽缸13側邊 的加熱器32附近的一目標溫度是不同的。即是，在注射汽缸13側邊的溫度感應器42的目標溫度，是比在尖端側的溫度感應器41的目標溫度為高。另一方面，在注射汽缸13上的溫度感應器43及44的目標溫度是設定成相同的。注射汽缸13的目標溫度，是設定成比配置於注射汽缸13側邊的加熱器32附近的目標溫度稍低。

因此，溫度控制部分50將在噴嘴部分12尖端側的溫度及在噴嘴部分12的注射汽缸13側邊的溫度控制成不同的目標溫度。在模製小型光學元件的情形中，單發體積即可。因此，只有收集在噴嘴部分12內的樹脂有可能會超過單發體積。藉在噴嘴部分12內逐步的改變目標溫度，即可對樹脂一基本容量的溫度加以適當的控制。

在如此被建構的本實施例透鏡模製裝置中，由外部供應的樹脂在塑化汽缸21內加熱及藉一塑化螺釘22攪拌。塑化螺釘22被液壓馬達24所驅動。預定容量的已塑化的樹脂由注射汽缸13供應至噴嘴部分12內部。在注射汽缸13中，溫度是由加熱器33及34所調整。在噴嘴部分12中，溫度是由加熱器31及32以高精確度方式來調整。其後，固定模7及活動模8被夾緊，而注射單元11以預定的擠壓力被擠壓向固定模7。在此夾緊裝態下，注射柱塞14被注射液壓缸16所驅動，而熔化樹脂由噴嘴部分12供應至一形成於被夾緊的模具之間的空腔，藉此形成透鏡。

所採用的樹脂的種類可以是例如揭露於未經審查的日本專利公開案2004-144951、2004-144953及2004-144954 者。揭露在該等專利公開案的樹脂一般上呈現高流動性，因此，注射模製條件是較佳的。另一方面，假如樹脂長時間在高溫下未使用的話，會燃燒、或變黃，這是不想得到的結果。在本實施例中，就噴嘴部分12而言，溫度只有在注射汽缸13側邊的部分保持較高，以強化模製條件。由於注射汽缸13內側的溫度是藉加熱器33及34來控制，故可防止樹脂的劣化。

如上所述，本實施例的噴嘴部分12，在其尖端側及注射汽缸13側邊分別具有加熱器31及32，且對個別的部分是以不同的目標溫度來設定。此外，由於加熱器31及32是藉使用高度精準的溫度感應器41及42來控制，故此個別目標溫度之間的差異顯著的小。因此，即使只有小容量的樹脂被注射，也可確保精緻形狀的樹脂被傳遞，且可達成高度精準的模製。此外，在噴嘴部分12的注射汽缸13側被充分加熱且其流動性增強的樹脂，在噴嘴部分12的尖端部分處稍稍冷卻，因此，可防止樹脂成串列(stringing)。

如上所述，依據本實施例的透鏡模製裝置，高度精準的溫度控制只有施加在噴嘴部分12上。由於昂貴及高度精準的溫度感應器只應用在單發注射體積範圍內的一部分，故不致造成高成本。此外，待注射的樹脂的溫度是以高精確度來控制的。因此，可藉穩定的及高度精準的注射，而以高精確度方式製造光學元件。

上述實施例僅為解說性範例，非在於侷限本發明。因 此，本發明可在不脫離其精神下以各種方式加以改良或修飾。例如，本文中注射單元11是以一預先塑化型當範例，然而，也可應用並排型(in-line type)注射單元。此外，用以驅動活動壓板5的裝置不侷限於液壓機6。液壓汽缸系統、液壓肘節系統、電動馬達型汽缸系統、電動馬達驅動的肘節系統等亦適用。本發明也適用其中活動壓板5的負荷是由框架2所支撐的框架支撐型透鏡模製裝置。

1‧‧‧固定壓板

2‧‧‧框架

3‧‧‧後壓板

4‧‧‧連結桿

5‧‧‧活動壓板

6‧‧‧液壓機

7‧‧‧固定模

8‧‧‧活動模

11‧‧‧注射單元

12‧‧‧噴嘴部分

13‧‧‧注射汽缸

14‧‧‧注射柱塞

16‧‧‧注射液壓缸

17‧‧‧壓力感應器

21‧‧‧塑化機構

31‧‧‧加熱器

32‧‧‧加熱器

33‧‧‧加熱器

34‧‧‧加熱器

41‧‧‧溫度感應器

42‧‧‧溫度感應器

43‧‧‧溫度感應器

44‧‧‧溫度感應器

50‧‧‧溫度控制部分

51‧‧‧導襯套

61‧‧‧連結桿

本發明之目的及優點將在參照下文圖式及說明而有進一步之認知。

圖1是一前視圖，顯示依據本發明透鏡模製裝置一實施例的示意結構。

圖2是一剖面圖，顯示該實施例一注射單元的示意結構。

圖3是一剖面圖，顯示該注射單元的噴嘴部分的示意結構。

1‧‧‧固定壓板

2‧‧‧框架

3‧‧‧後壓板

4‧‧‧連結桿

5‧‧‧活動壓板

6‧‧‧液壓機

7‧‧‧固定模

8‧‧‧活動模

11‧‧‧注射單元

51‧‧‧導襯套

61‧‧‧連結桿

Claims (9)

1. 一種注射模製機，包含：一固定模；一活動模，可接觸該固定模及與其相互分開；及一注射單元，當被擠壓向該固定模的一非模製面時，供應熔化樹脂至一形成於該固定模及該活動模之間的空間；其中該注射單元包含：一噴嘴部分，將熔化樹脂注射至形成於該固定模及該活動模之間的空間，其中被包含於該注射單元的噴嘴部分大到足以收集超過單發體積的熔化樹脂；一注射部分，經由該噴嘴部分施加熔化樹脂壓力至形成於該固定模及該活動模之間的空間；第一加熱器及第一溫度感應器，設置於該噴嘴部分內的一尖端側處；第二加熱器及第二溫度感應器，設置於該噴嘴部分內，鄰近該注射部分的一側邊處；及第三加熱器及第三溫度感應器，設置於該注射部分內，及其中該第一加熱器的一目標溫度係比第二加熱器的一目標溫度為低，及該第二加熱器的該目標溫度係比第三加熱器的一目標溫度為高。
2. 如申請專利範圍第1項的注射模製機，其中在第 一至第三溫度感應器中，配置於距一噴嘴尖端部分的單發注射體積範圍內的溫度感應器其檢測精確度，是比配置於該範圍外的溫度感應器的檢測精確度為高。
3. 如申請專利範圍第1項的注射模製機，其中第一溫度感應器及第二溫度感應器的檢測精確度，係比第三溫度感應器的檢測精確度為高。
4. 一種注射模製機，包含：一固定模；一活動模，可接觸該固定模及與其相互分開；及一注射單元，當被擠壓向該固定模的一非模製面時，供應熔化樹脂至一形成於該固定模及該活動模之間的空間；其中該注射單元包含：一噴嘴部分，將熔化樹脂注射至形成於該固定模及該活動模之間的空間，其中被包含於該注射單元的噴嘴部分大到足以收集超過單發體積的熔化樹脂；一注射部分，經由該噴嘴部分施加熔化樹脂壓力至形成於該固定模及該活動模之間的空間；一噴嘴加熱器及一噴嘴溫度感應器，設置於該噴嘴部分內；及一注射部分加熱器及一注射部分溫度感應器，設置於該注射部分內，及其中該噴嘴溫度感應器的檢測準確度係比該注射部分溫度感應器的檢測準確度為高； 其中該噴嘴加熱器包含：第一噴嘴加熱器，設置於該噴嘴部分內的一尖端側處；及第二噴嘴加熱器，設置於該噴嘴部分內，鄰近該注射部分的一側邊處；其中該噴嘴溫度感應器包含：第一噴嘴感應器，設置於該噴嘴部分內的該尖端側處；及第二噴嘴感應器，設置於該噴嘴部分內，鄰近該注射部分的一側邊處；其中該注射模製機另包含一溫度控制部分，用以為第一噴嘴加熱器及第二噴嘴加熱器設定不同的目標溫度；且其中該溫度控制部分將第二噴嘴加熱器的一目標溫度設定成比該注射模製部分加熱器的目標溫度為高。
5. 如申請專利範圍第4項的注射模製機，其中該溫度控制部分將第一噴嘴加熱器的一目標溫度設定成比第二噴嘴加熱器的目標溫度為低。
6. 如申請專利範圍第4項的注射模製機，其中形成有複數透鏡。
7. 如申請專利範圍第6項的注射模製機，其中該注射模製機用以形成其外徑等於或小於12mm，而表面粗糙度等於或小於Ra 20nm的光學元件。
8. 一種注射模製機，包含：一固定模； 一活動模，可接觸該固定模及與其相互分開；及一注射單元，當被擠壓向該固定模的一非模製面時，供應熔化樹脂至一形成於該固定模及該活動模之間的空間；其中該注射單元包含：一噴嘴部分，將熔化樹脂注射至形成於該固定模及該活動模之間的空間，其中被包含於該注射單元的噴嘴部分大到足以收集超過單發體積的熔化樹脂；一注射部分，經由該噴嘴部分施加熔化樹脂壓力至形成於該固定模及該活動模之間的空間；第一加熱器及第一溫度感應器，設置於該噴嘴部分內的一尖端側處；第二加熱器及第二溫度感應器，設置於該噴嘴部分內，鄰近該注射部分的一側邊處；及第三加熱器及第三溫度感應器，設置於該注射部分內，及其中第二加熱器的一目標溫度係比第三加熱器的一目標溫度為高。
9. 一種注射模製機，包含：一固定模；一活動模，可接觸該固定模及與其相互分開；及一注射單元，當被擠壓向該固定模的一非模製面時，供應熔化樹脂至一形成於該固定模及該活動模之間的空間； 其中該注射單元包含：一噴嘴部分，將熔化樹脂注射至形成於該固定模及該活動模之間的空間，其中被包含於該注射單元的噴嘴部分大到足以收集超過單發體積的熔化樹脂；一注射部分，經由該噴嘴部分施加熔化樹脂壓力至形成於該固定模及該活動模之間的空間；第一加熱器及第一溫度感應器，設置於該噴嘴部分內的一尖端側處；第二加熱器及第二溫度感應器，設置於該噴嘴部分內，鄰近該注射部分的一側邊處；且第三加熱器及第三溫度感應器，設置於該注射模製部分內，且其中第一加熱器的一目標溫度係比第二加熱器的一目標溫度為低；第一溫度感應器被提供用來控制第一加熱器，第二溫度感應器被提供用來控制第二加熱器，第三溫度感應器被提供用來控制第三加熱器；且注射模製是在第一至第三加熱器分別被控制在目標溫度的狀態下被進行。