TWI406751B - Optical part manufacturing apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

光學零件製造裝置及其製造方法

本發明關於將樹脂射出於模具內後，再將光學零件予以射出成形之光學零件製造裝置及其製造方法。更詳細而言，關於用來一邊調整模具的溫度一邊進行成形之光學零件製造裝置及其製造方法。

以往以來，藉由使用模具之射出成形裝置，製造各種成形品。在射出成型裝置，一般對藉由固定側模具與可動側模具所構成的模腔內射出熔融樹脂，在模具內予以冷卻固化進行成形。在此，當有模具溫度變動或模具內的溫度分佈時，則會有在成形品的性能上產生參差不齊之虞。

以往，多數採用使用外部溫度調節機之油溫度調節，但這容易受到環境溫度影響，特別是在連續成形時會產生±1℃等級的模溫參差不齊。另外，為了達到進行光學系統透鏡等的光學零件之成形時的品質要求，被要求模溫的分佈抑制在±3℃以下。

相對於此，例如在專利文獻1，揭示有減低形成長條形狀的光學元件時的溫度分佈之各種方案。例如，在該文獻中，其實施例13揭示有在模具的模腔附近具有複數個加熱器與用來控制加熱器的控制器之成形模具。藉此，可達成任意的溫度分佈，且防止光學歪斜。

〔專利文獻1〕日本特開平11－42682號公報

但，如在上述以往技術，採用加熱器與其控制部之封閉式控制的情況，需要考量模具的熱容量來進行控制。特別是在一次採取多數個光學零件用模具等，一般模具的尺寸大。因此，會有下述問題點，即，模具的溫度分佈也大，也容易受到環境溫度之影響，故造成控制極為複雜。且，為了將模具全體昇溫至成形溫度，需要複數個大容量的加熱器，在省能源之觀點來看並不理想。

本發明是有鑑於前述以往技術所具有的問題點而開發完成之發明，其目的在於提供，可抑制環境溫度的影響，容易予以控制獲得穩定的模溫之光學零件製造裝置及其製造方法。

為了解決上述課題，本發明之光學零件製造裝置，是對固定側模具與可動側模具一邊進行溫度調整一邊鎖模，將成形材注入至其間之模腔，來製造光學零件之光學零件製造裝置，其特徵為：具有：配置於裝置內，承接電氣輸入，藉由電熱變換來進行溫度調整之電熱變換元件；及由裝置外使熱媒體循環於裝置內的媒體流路，藉由熱交換來進行溫度調整之媒體溫度調節部。

若根據本發明之光學零件製造裝置的話，對固定側模具與可動側模具一邊進行溫度調整一邊鎖模。在此情況，具有媒體溫度調節部與電熱變換元件。在此，由於媒體溫度調節部為由裝置外使熱媒體循環，藉由熱交換來進行溫度調整者，故，反應性較低。一方的電熱變換元件，因承接電氣輸入，藉由電熱變換進行溫度調整，所以對電氣輸入，反應性佳。因此，藉由媒體溫度調節部，能對模具全體進行溫度調節，並且例如模腔附近可藉由電熱變換元件，精密地進行溫度調整。因此，可成為抑制環境溫度的影響，獲得控制容易且穩定之模溫的光學零件製造裝置。

且，在本發明，電熱變換元件，當由與鎖模方向垂直的方向觀看時，配置於媒體溫度調節部與模腔之間為佳。藉此，模腔附近可藉由電熱變換元件進行精密地溫度調整。

且，在本發明，具有保持固定側模具或可動側模具之基礎構件，電熱變換元件設置於固定側模具或可動側模具，媒體溫度調節部的媒體流路設置於基礎構件為佳。藉此，容易進行配置，可獲得穩定的模溫。

且，在本發明，固定側模具或可動側模具，具備有：模板；及具有成形面的複數個模腔，在電熱變換元件含有進行模腔的溫度調整之模腔電熱變換元件、及進行模板的溫度調整之模板電熱變換元件，具有控制部，該控制部一邊監視模腔的溫度及模板的溫度，一邊藉由封閉式控制來控制模腔電熱變換元件及模板電熱變換元件，來進行溫度調整為佳。藉此，能更精密地進行模腔的溫度調整。在此，模腔電熱變換元件配置於更靠近模腔的位置，而模板電熱變換元件比起模腔電熱變換元件，配置於遠離模腔的位置。在此，封閉式控制是指，直接測量欲控制的部分附近之溫度，將測量結果與目標值進行比較，控制對電熱變換元件的輸出之反復循環地進行之控制方法。

且，在本發明，模腔電熱變換元件是配置於模腔之中為佳。藉此，能夠更確實地進行模腔的溫度調整。

且，在本發明，固定側模具或可動側模具是具有位於模腔與基礎構件之間，內裝模腔電熱變換元件之加熱板為佳。藉此，即使為模腔與基礎構件分離的結構之模具，電熱變換元件的更換作業也不會繁雜。

且，在本發明，當由鎖模方向觀看時，於模板電熱變換元件與連結其兩端的線所包圍之區域內，配置所有的模腔為佳。藉此，能夠更確實地抑制環境溫度的影響，並且能夠將連續成形時的模腔彼此之溫度差作成2℃以內。在電熱變換元件為環狀之情況時，相當於其所包圍之區域。

且，在本發明，固定側模具或可動側模具具備：具有成形面的複數個模腔，電熱變換元件進行模腔的溫度調整，媒體溫度調節部進行固定側模具或可動側模具中之模腔以外的部分之溫度調整為佳。藉此，模腔以外的部分可藉由媒體溫度調節部進行較和緩的控制。另外，模腔可藉由電熱變換元件進行精密的控制。因此，在藉由媒體溫度調節部控制於目標溫度±1℃的範圍內之模具，能夠僅對模腔部分進行精密的溫度調整。

又，本發明之光學零件製造裝置，是對固定側模具與可動側模具一邊進行溫度調整一邊鎖模，將成形材注入至其間之模腔，來製造光學零件之光學零件製造裝置，其特徵為：具有：配置於裝置內，承接電氣輸入，藉由電熱變換來進行溫度調整之電熱變換元件；及由裝置外使熱媒體循環於裝置內的媒體流路，藉由熱交換來進行溫度調整之媒體溫度調節部，固定側模具或可動側模具具備具有成形面的複數個模腔，媒體溫度調節部進行模腔的溫度調整，電熱變換元件進行固定側模具或可動側模具中之模腔以外的部分之溫度調整。藉此，也能抑制環境溫度的影響，獲得容易控制且穩定的模溫。

且，本發明之光學零件製造方法，是對固定側模具與可動側模具一邊進行溫度調整一邊鎖模，將成形材注入至其間之模腔，來製造光學零件之光學零件製造方法，其特徵為：使用配置於裝置內，承接電氣輸入，藉由電熱變換來進行溫度調整之電熱變換元件；及由裝置外使熱媒體循環於裝置內的媒體流路，藉由熱交換來進行溫度調整之媒體溫度調節部，一邊監視固定側模具或可動側模具之承接電熱變換元件之加熱的位置的溫度，一邊藉由封閉式控制，控制電熱變換元件。

且，在本發明，將電熱變換元件，當由與鎖模方向垂直的方向觀看時，配置於媒體溫度調節部的媒體流路與模腔之間為佳。

若根據本發明之光學零件製造裝置及其製造方法的話，能夠抑制環境溫度的影響，獲得控制容易且穩定之模溫。

以下，參照圖面，詳細說明本發明之理想實施形態。本形態是將本發明適用於適合小型光學零件特別是掃描光學系統用透鏡等的長條狀光學零件、或攜帶式終端搭載用相機用的透鏡等之製造的射出成形裝置及其製造方法。

本發明的射出成形裝置之主要部分，如圖1所示，具有：固定於台座的固定側平台1；及對固定側平台1可進退之可動側平台2。設有貫通可動側平台2且相互平行的複數個繫筋(tie bar)3，各繫筋3的一端固定於固定側平台1。且，在可動側平台2的圖中左側，設有使可動側平台2朝圖中左右方向進退之驅動部4。且，在固定側平台1安裝有固定側模具5，在可動側平台2安裝有可動側模具6。

固定側模具5是如圖1所示，具有固定側模板11、固定側安裝板12。可動側模具6是如圖1所示，具有可動側模板21、可動側承接板22、間隔塊23、可動側安裝板24。當進行鎖模時，藉由驅動部4，使可動側平台2朝圖中右側移動，鎖緊固定側模板11與可動側模板21，在這些模板之間形成模腔。

在本形態，對固定側模板11與可動側模板21，進行電熱變換之溫度調整，並且對固定側安裝板12與可動側承接板22，進行熱媒體循環之溫度調整。因此，如圖1所示，在固定側模板11的內部具有電熱變換元件15，而在可動側模板21的內部具有電熱變換元件25，並且這些電熱變換元件連接於電氣變換元件用控制器31。藉由此電氣變換元件用控制器31，使得電熱變換元件15、25承接電氣輸入，進行電熱變換。圖中以虛線7所包圍的部分是指藉由此電熱變換來進行溫度調整之部分。

又，在固定側安裝板12的內部形成有配管16，在可動側承接板22的內部形成有配管26，並且這些配管均連接於外部溫度調節機32。外部溫度調節機32是具有加熱功能與泵浦功能，使溫度調整至適當的熱媒體(油、水等)循環於＋16、26，進行溫度調整者。在此，包含配管16、26及外部溫度調節機32的部分相當於媒體溫度調節部8。如圖1所示，電熱變換元件15、25配置於配管16、26與模腔之間。

其次，進一步說明關於固定側模板11的電熱變換元件15。例如圖2或圖3所示，於在1個模板內具有8個模腔14之8個產量的固定側模板11，設有大幅度包圍模板的外周部，進行模板的溫度調整之電熱變換元件17；及對模腔部集中進行溫度調整之電熱變換元件18、19。電熱變換元件17是配置於較所有的模腔14更外周側。即，當由鎖模的方向觀看時，所有的模腔14配置於電熱變換元件17與連結此兩端的線所包圍之區域內。所有的模腔14藉由電熱變換元件18、19中的任一方被溫度調整。藉此，能夠將連續成形時的模腔14彼此之溫度差作成2℃以內。

且，在固定側模板11，設有：監視由模腔14稍許分離的模板部分之溫度的溫度感測器33；及監視模腔14的溫度之溫度感測器34、35。又，電氣變換元件用控制器31是接收溫度感測器33的結果，對電熱變換元件17進行封閉式控制。又，電氣變換元件用控制器31承接溫度感測器34的結果對電熱變換元件18進行封閉式控制，接收溫度感測器35的結果，對電熱變換元件19進行封閉式控制。

在此，封閉式控制是指，直接測量欲控制的部分附近之溫度，將測量結果與目標值進行比較，控制對電熱變換元件的輸出之反復循環地進行之控制方法。藉此，根據分別不同部位的溫度，分別進行封閉式控制，所以，能夠進行高精度的溫度控制。或對1個電熱變換元件17、18、19，設置2個溫度感測器，用以執行串聯控制的話，可能夠近參差不齊更小之高精度的溫度控制。

又，關於可動側模板21，與固定側模板11同樣地，併用大幅包圍模板的外周部之模板用電熱變換元件與對模腔部集中進行溫度調整之模腔用電熱變換元件。其配置亦可做成與固定側模板11的電熱變換元件的配置相同，亦可為稍許不同之配置。藉此，因能夠藉由模板用電熱變換元件來緩和環境溫度之影響，所以，可將模板內的溫度分佈予以均等化。藉此，能夠抑制模腔間之性能差，提昇成型穩定性。

且，在本形態之射出成形裝置，固定側安裝板12與可動側承接板22是如圖4所示，連接於外部溫度調節機32。又，在外部溫度調節機32的媒體送出口及媒體返回口，連接有連結用溫度調節軟管37、38。溫度調節軟管37、38是連結於固定側安裝板12的內部之配管16，經由固定側安裝板12的內部，使熱媒體循環。同樣地，溫度調節軟管37、38亦連結於可動側承接板22的配管26，經由可動側承接板22的內部，使熱媒體循環。

在此，由於外部溫度調節機32為媒體的流通之溫度調節，故，一般容易受環境溫度的影響。特別是在連續成形時，即使進行了空調之室內，也會有±1℃等級的變動。相反地，在對熱容量大的構件進行溫度調整的情況，成本並不大，且較容易進行控制。

相對於此，電熱變換元件17~19，對電力輸入的追隨性良好，能夠進行精密的控制。相反地，對熱容量大的構件全體進行溫度調整的情況，成本大且控制複雜。因此，在本形態，藉由並用這些元件，既可排出環境溫度的影響，亦可精密地控制模腔14的溫度。

再者，模腔14用的電熱變換元件18、19，亦可如上述般，配置成通過模腔14。但，當考量電熱變換元件18、19的更換作業等的作業性時，亦可模腔14的極為附近之固定側模板11內。或亦可如圖5所示，在固定側模板11與固定側安裝板12之間配置加熱板39，使其通過其中。藉此，可使作業變得更容易。又，在圖2的例子，並用模板用電熱變換元件與模腔用電熱變換元件，亦可僅使用其中任一方者。

又，亦可作成如圖6~圖10的配置，來代替圖2所示的模板用電熱變換元件。例如亦可圖6所示，沿著圖中的上下外周配置2支電熱變換元件41、42。或亦可如圖7所示，作成包圍固定側模板11的全周之電熱變換元件43。或亦可如圖8所示，做成朝與圖2者相反方向打開之電熱變換元件44。又，亦可如圖9或圖10所示，作成使用2支電熱變換元件之模板用電熱變換元件。在圖9，例示著在圖中分割成上下，分別配置之電熱變換元件45、46，在圖10，例示著在圖中分割成左右，分別配置之電熱變換元件47、48。再者，在圖7~圖10，未圖示模腔用電熱變換元件，但實際上亦有設有模腔用電熱變換元件之情況。

又，亦可作成圖11~圖14所示的電熱變換元件之配置，來代替圖2所示的模腔用電熱變換元件18、19。例如亦可如圖11所示，將8個模腔14在圖中分割成左右，分別配置電熱變換元件51與52。又，不限於在1個模板內設有2個模腔用電熱變換元件之2線路配置，亦可為4線路配置或8線路配置。在此，圖12與圖13顯示將模腔用電熱變換元件作成4線路配置的例子，圖14顯示將模腔用電熱變換元件作成8線路配置的例子。線路數量變得越大則相對地控制變得複雜，但亦會有能夠進行更精密的溫度控制之情況。因應模腔14的大小或要求精度，選擇適當者。再者，在圖11至圖14，雖省略模板用電熱變換元件，但實際上亦可設置模板用電熱變換元件。

又，亦可因應製品的大小或產量數的條件，作成下述方式。即，亦可藉由電熱變換元件，僅對模腔進行溫度調整。又，在上述的說明之藉由模板用電熱變換元件進行溫度調整之部位設置配管，使熱媒體循環，作成媒體溫度調節部的一部分。藉此，亦可抑制環境溫度的影響，進行容易控制之溫度調整。

或，在與圖11~圖14所示的模腔用電熱變換元件的配置相同之位置形成配管，藉由利用外部溫度調節機32的媒體之流通來進行模腔14的溫度調整。在此情況，模板的溫度調整是藉由模板用電熱變換元件來進行為佳。

其次，說明關於使用本形態的光學零件製造裝置之光學零件製造方法。首先，使電氣變換元件用控制器31與外部溫度調節機32作動，將固定側模具5與可動側模具6加熱至預定溫度。然後，藉由驅動部4，使可動側平台2移動並進行鎖模。在已經鎖模的狀態下，由固定側平台1的外部注入熔融樹脂。所注入的樹脂經由所形成的流路，侵入至模腔內的模腔。所注入的樹脂在基礎構件13內被冷卻且固化後再予以取出。藉此，製造了光學零件。此時，因各模腔是藉由媒體溫度調節部與電熱變換元件進行適當的溫度調整，所以，可排除模腔的溫度之參差不齊或環境溫度的影響。在此，作為用於成形之樹脂的種類，聚烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯系樹脂、丙烯酸樹脂、降莰烯系樹脂、矽系樹脂等為適當。

如以上詳細說明，若根據本形態之射出成形裝置的話，在固定側模板11與可動側模板21設置使用電熱變換元件之模板電熱變換元件與模腔電熱變換元件，在固定側安裝板12與可動側承接板22設置例外部溫度調節機32之媒體溫度調節部。電熱變換元件雖不適合於熱容量大的構件之溫度調節，但可進行精密的控制。相反地，媒體溫度調節部容易受到環境溫度影響，但適合於熱容量大的構件之溫度調整。藉此將這些構件予以組合，能夠成為可抑制環境溫度影響且獲得容易控制、穩定之模溫的射出成形用模具。

再者，本形態僅為單純的例示，本發明不限於此形態。因此，當然本發明在不超出其技術思想之範圍內可進行各種改良、變更。

例如，在本形態，對固定側模板11與固定側安裝板12進行相同的溫度調整，但亦可根據模具的結構或製品的形狀等，對固定側模板11與固定側安裝板12中任一方進行溫度調整。又，在以模板電熱變換元件能夠充分且精密地進行溫度調整之情況時，可省略模腔電熱變換元件。又，在上述形態，將本發明適用於8個產量之模具加以例示，但亦可使用4個產量或16個產量之8個產量以外者。又，欲製造的光學零件不限於長條狀者。

5．．．固定側模具

6．．．可動側模具

8．．．媒體溫度調節部

11．．．固定側模板

14．．．模腔

15、17、18、19、25．．．電熱變換元件

16、26．．．配管

21．．．可動側模板

22．．．可動側承接板

31．．．電熱變換元件用控制器

32．．．外部溫度調節機

39．．．加熱板

41－48、51、52．．．電熱變換元件

圖1是顯示本形態之射出成形裝置的主要部分之側面圖。

圖2是顯示模板用電熱變換元件及模腔用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖3是顯示模板用電熱變換元件及模腔用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖4是顯示外部溫度調節機之溫度調節的結構之說明圖。

圖5是顯示加熱板的結構之斷面圖。

圖6是顯示模板用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖7是顯示模板用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖8是顯示模板用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖9是顯示模板用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖10是顯示模板用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖11是顯示模腔用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖12是顯示模腔用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖13是顯示模腔用電熱變換元件的配置例之說明圖。

圖14是顯示模腔用電熱變換元件的配置例之說明圖。

1．．．固定側平台

2．．．可動側平台

3．．．繫筋

4．．．驅動部

5．．．固定側模具

6．．．可動側模具

7．．．藉由電熱變換進行溫度調整之部分

8．．．媒體溫度調節部

11．．．固定側模板

12．．．固定側安裝板

15．．．電熱變換元件

16．．．配管

21．．．可動側模板

22．．．可動側承接板

23．．．間隔塊

24．．．可動側安裝板

25．．．電熱變換元件

26．．．配管

31．．．電氣變換元件用控制器

32．．．外部溫度調節機

Claims (10)

1. 一種光學零件製造裝置，是對固定側模具與可動側模具一邊進行溫度調整一邊鎖模，將成形材注入至其間之模腔，來製造光學零件之光學零件製造裝置，其特徵為：具有：配置於裝置內，承接電氣輸入，藉由電熱變換來進行溫度調整之電熱變換元件；及由裝置外使熱媒體循環於裝置內的媒體流路，藉由熱交換來進行溫度調整之媒體溫度調節部，前述固定側模具或前述可動側模具具備：具有成形面的複數個模腔，前述電熱變換元件進行前述模腔的溫度調整，前述媒體溫度調節部進行前述固定側模具或前述可動側模具中之前述模腔以外的部分之溫度調整，鎖模之前，將前述固定側模具與前述可動側模具調整至預定溫度。
2. 如申請專利範圍第1項之光學零件製造裝置，其中，前述電熱變換元件，當由與鎖模方向垂直的方向觀看時，配置於前述媒體溫度調節部之媒體流路與模腔之間。
3. 如申請專利範圍第1項之光學零件製造裝置，其中，具有保持前述固定側模具或前述可動側模具之基礎構件，前述電熱變換元件設置於前述固定側模具或前述可動側模具， 前述媒體溫度調節部的媒體流路設置於前述基礎構件。
4. 如申請專利範圍第3項之光學零件製造裝置，其中，前述固定側模具或前述可動側模具，具備有：模板；及具有成形面的複數個模腔，在前述電熱變換元件含有進行前述模腔的溫度調整之模腔電熱變換元件、及進行前述模板的溫度調整之模板電熱變換元件，具有控制部，該控制部一邊監視前述模腔的溫度及前述模板的溫度，一邊藉由封閉式控制來控制前述模腔電熱變換元件及前述模板電熱變換元件，來進行溫度調整。
5. 如申請專利範圍第4項之光學零件製造裝置，其中，前述模腔電熱變換元件是配置於前述模腔之中。
6. 如申請專利範圍第4項之光學零件製造裝置，其中，前述固定側模具或前述可動側模具是具有位於前述模腔與前述基礎構件之間，內裝前述模腔電熱變換元件之加熱板。
7. 如申請專利範圍第4項之光學零件製造裝置，其中，當由鎖模方向觀看時，於前述模板電熱變換元件與連結其兩端的線所包圍之區域內，配置所有的前述模腔。
8. 一種光學零件製造裝置，是對固定側模具與可動側模具一邊進行溫度調整一邊鎖模，將成形材注入至其間之模腔，來製造光學零件之光學零件製造裝置，其特徵為： 具有：配置於裝置內，承接電氣輸入，藉由電熱變換來進行溫度調整之電熱變換元件；及由裝置外使熱媒體循環於裝置內的媒體流路，藉由熱交換來進行溫度調整之媒體溫度調節部，前述固定側模具或前述可動側模具，具備具有成形面的複數個模腔，前述媒體溫度調節部進行前述模腔的溫度調整，前述電熱變換元件進行前述固定側模具或前述可動側模具中之前述模腔以外的部分之溫度調整，鎖模之前，將前述固定側模具與前述可動側模具調整至預定溫度。
9. 一種光學零件製造方法，是對固定側模具與可動側模具一邊進行溫度調整一邊鎖模，將成形材注入至其間之模腔，來製造光學零件之光學零件製造方法，其特徵為：使用配置於裝置內，承接電氣輸入，藉由電熱變換來進行溫度調整之電熱變換元件；及由裝置外使熱媒體循環於裝置內的媒體流路，藉由熱交換來進行溫度調整之媒體溫度調節部，一邊監視前述固定側模具或前述可動側模具之承接前述電熱變換元件之加熱的位置的溫度，一邊藉由封閉式控制，控制前述電熱變換元件，前述固定側模具或前述可動側模具具備：具有成形面的複數個模腔， 前述電熱變換元件進行前述模腔的溫度調整，前述媒體溫度調節部進行前述固定側模具或前述可動側模具中之前述模腔以外的部分之溫度調整，鎖模之前，將前述固定側模具與前述可動側模具調整至預定溫度。
10. 如申請專利範圍第9項之光學零件製造方法，其中，將前述電熱變換元件，當由與鎖模方向垂直的方向觀看時，配置於前述媒體溫度調節部的媒體流路與模腔之間。