WO2004026552A1 - プレス機構、型締め機構、およびこの型締め機構を用いた成形機 - Google Patents

プレス機構、型締め機構、およびこの型締め機構を用いた成形機 Download PDF

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WO2004026552A1
WO2004026552A1 PCT/JP2003/012026 JP0312026W WO2004026552A1 WO 2004026552 A1 WO2004026552 A1 WO 2004026552A1 JP 0312026 W JP0312026 W JP 0312026W WO 2004026552 A1 WO2004026552 A1 WO 2004026552A1
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fulcrum
lever member
mold
action
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PCT/JP2003/012026
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Shoji Hasegawa
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Bionics Corporation
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    • B30B1/06—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by lever mechanism operated by cams, eccentrics, or cranks
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    • Y10T74/206—Adjustable

Definitions

  • the present invention relates to a press mechanism that drives a pressing plate, a mold clamping mechanism of a molding machine that drives one mold toward the other mold, and a molding machine having the mold clamping mechanism.
  • a toggle mechanism using a lever is used as a mechanism for driving a pressing plate (a mold) (for example, see Japanese Patent No. 315994). See No. 50, Fig. 5).
  • the toggle mechanism urges the pressing plate to generate the required torque at its bottom dead center.
  • the toggle mechanism is capable of stably generating a large pressing force and moving the pressing plate with a large stroke. Suitable for tightening mechanism.
  • a mechanical device using a lever device that tightens a pressing plate in two steps by using driving force from two driving sources for example, see Patent No. 3
  • This mechanical device is configured such that an action point is provided at one end of a lever member, a fulcrum (or fulcrum) is provided at the other end, a fulcrum (or fulcrum) is provided in the middle, and a pressing plate is connected to the action point.
  • the point of force is urged to rotate the lever member about the fulcrum, and then the fulcrum is urged about the fulcrum to rotate the lever member about the fulcrum. Move.
  • lever device there is a lever device in which a fulcrum is provided at one end of a lever member, a force point is provided at the other end, an action point is provided in the middle, and a pressing plate is connected to this action point (for example, See Japanese Patent No. 2703097, FIG. 3, FIG.
  • This lever device urges the power point to rotate the lever member about the fulcrum, thereby driving the pressing plate.
  • the power point is urged by one drive source. If a drive source suitable for moving the pressing plate with a large stroke was used to rotate the lever member, the position and pressing force of the pressing plate could not be controlled with high accuracy.
  • a press mechanism includes a lever member having a fulcrum at one end, a power point at the other end, and a point of action between the fulcrum and the point of force.
  • a first support mechanism rotatably supported movably in a direction transverse to the driving direction, and a second support mechanism rotatably supporting the lever member at the fulcrum and movably transverse to the driving direction.
  • a support mechanism a first drive mechanism for driving the pressing plate by urging the first support mechanism in the driving direction and rotating the lever member about the fulcrum;
  • the second support mechanism is urged in the above-mentioned driving direction to adjust the above-mentioned point of force.
  • the force point at the other end of the lever member is urged to rotate the lever member about the fulcrum at one end, and the shaft connected to the intermediate action point To press Drive the pressure plate. Then, this time, the fulcrum at one end of the lever member is urged to rotate around the point of force, thereby driving the pressing plate.
  • the driving force acts from both sides of the point of application, and the sliding friction of the fulcrum and the point of force acts in the opposite direction to the point of application, and stresses other than the drive direction of the shaft are applied at the point of application. Since they cancel each other, generation of undesired stress can be prevented for the entire press mechanism. Therefore, the parallelism of the pressing plate can be maintained with high accuracy, and the position and the pressing force of the pressing plate can be controlled with high accuracy.
  • the pressing force of the pressing plate and the bottom dead center can be controlled with high precision. If the stroke at the point of action can be reduced, one of the support mechanisms may be fixed to the housing of the device, and in that case, the same principle as described above is used.
  • mold clamping mechanism of the present invention has a fulcrum at one end, the other end A lever member having a power point and having a point of action between the fulcrum and the point of force; and a pivot member rotatably connected to the point of action of the lever member to rotate the lever member, thereby allowing the lever member to rotate in the axial direction.
  • a second mold having a joining surface, a first support mechanism rotatably supporting the lever member at the point of force and movably in a direction transverse to the driving direction, and rotating the lever member at the fulcrum.
  • a second support mechanism movably and movably supported in a direction transverse to the driving direction; and urging the first support mechanism in the driving direction to rotate the lever member about the fulcrum.
  • a first drive mechanism for driving the first mold toward the second mold and a second drive mechanism for urging the second support mechanism in the drive direction with the force point as a center.
  • the first die connected to the application point is urged by urging the force point at the other end of the lever member to rotate the lever member about the fulcrum at one end. Move toward mold 2.
  • the mold clamping mechanism biases the fulcrum and rotates the lever member about the point of force to move the first mold. Therefore, the first mold can be driven straight without causing torsional stress for the second mold fixed to the housing to which the fulcrum and the force point are fixedly attached.
  • the parallelism of the joining surfaces of the first and second dies can be maintained with high precision, and the position and pressing force of the first dies with respect to the second dies can be controlled with high precision.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of an injection molding machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic structure of the injection molding machine of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the injection molding machine shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the main part together with FIG.
  • FIG. 5 is a partial perspective view showing a schematic structure of a power point swinging mechanism provided at the power point of the lever arm of FIG.
  • Figure 6 is a block diagram of the control system that controls the operation of the injection molding machine in Figure 1.
  • Fig. 7 is a graph showing the displacement of the slide shaft and the torque change of the AC servo motor with respect to the rotation angle of the crank mechanism on the power point side during the first-stage driving of the injection molding machine of Fig. 1.
  • FIG. 8 is a plan view showing a modification of the injection molding machine of FIG. 1 and the heat press of FIG.
  • FIG. 9 is a plan view showing another modification of the injection molding machine of FIG. 1 and the heat press of FIG.
  • FIG. 10 is a plan view showing a modified example in which two drive mechanisms of the injection molding machine of FIG. 1 and the heat press of FIG. 15 are provided on opposite sides.
  • FIG. 11 is a partial perspective view showing a modification of the power point swinging mechanism of FIG.
  • FIG. 12 is a partial perspective view showing another modification of the power point rocking mechanism of FIG.
  • FIG. 13 is a schematic view showing a modification of the drive mechanism of the injection molding machine of FIG. 1 and the heat press of FIG.
  • Fig. 14 shows the injection molding machine of Fig. 1 and the heat press of Fig. 15
  • the schematic diagram which shows the other modification of a drive mechanism.
  • FIG. 15 is a front view showing a schematic structure of the heat press according to the embodiment of the present invention.
  • Fig. 16 is a block diagram of the control system that controls the operation of the heat press shown in Fig. 15.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a blast injection molding machine 1 (hereinafter simply referred to as an injection molding machine 1) functioning as a molding machine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the injection molding machine 1.
  • FIG. 1 shows a state in which the frame 2 of the injection molding machine 1 is partially broken for the sake of clarity, and the illustration of an injection device 10 (see FIG. 2) described later is omitted. .
  • the frame 2 (housing) of the injection molding machine 1 is fixed to a horizontal ground by a plurality of start bolts 2a (and nuts).
  • the frame 2 includes a motor chamber 4 and a crank chamber 6 along a driving direction (an arrow X direction in the figure; hereinafter, referred to as an X direction) of a movable mold 3 (first mold) described later. , And a plurality of partition walls that define the lever chamber 8.
  • a rectangular plate-shaped fixed plate 11 (fixed member) to which a fixed mold 5 (second mold) to be described later is fixed is fixed in an upright position. I have. Fixed platen 1 1 is fixed side
  • the joining surface 5a (see FIG. 2) of the metal mold 5 described below is mounted with high angle adjustment so that it extends along a plane (YZ plane) orthogonal to the X direction.
  • each of four tie bars 12 (guide members) is fixedly provided at the four corners of the fixed platen 11.
  • the four fibers 12 extend parallel to each other in the X direction, and the other ends are fixed to the partition wall of the lever chamber 8 that is separated from the crank chamber 6 and laid.
  • a plurality of partitions partitioning each chamber, four tie bars 12, a fixed platen 11, and a fixed mold 5 are fixedly provided with respect to the frame 2. I have.
  • a rectangular plate-shaped movable platen 13 (pressing plate, moving member) is freely slid in the X direction on the four tie bars 12 extending between the fixed platen 11 and the lever chamber 8. It is attached. More specifically, the movable platen 13 has four slide holes slidable by the four tie bars 12 respectively.
  • the movable mold 3 joined to the fixed mold 5 is fixedly mounted.
  • the movable platen 13 is attached to the movable mold 3. It is slid along four tie bars while maintaining high parallelism so that the joint surface 3a always extends along the YZ plane.
  • the motor channel 4 is provided with two AC servo motors 14 and 15.
  • the motors 14 and 15 are mounted so that their rotation axes extend in the direction of arrow Z in the figure, and the sprockets 14a and 15a are mounted on the respective rotation axes. I have.
  • the crank chamber 6 is provided with two crank mechanisms.
  • the crank mechanism on the far side in the figure (hereinafter referred to as the first crank mechanism) includes a crank shaft 16 fixed to the frame 2 and extending in the Z direction, and a crank shaft 16 extending in the Z direction. It has a crank arm 17 having one end fixed to the link shaft 16. At the upper end of the crank shaft 16, a sprocket 16a is fixed. The sprocket 16a is wound with an endless chain 18 wound around a sprocket 14a attached to the rotating shaft of the AC servomotor 14 described above. I have.
  • a proximal end of a connecting member 19 is rotatably attached to a distal end of the crank arm 17 that is separated from the crank shaft 16 by force.
  • the proximal end of the slide shaft 20 is rotatably attached to the distal end of the connecting member 19.
  • the slide shaft 20 extends through a cylindrical slide shaft guide 7 a provided in a partition wall 7 between the crank chamber 6 and the lever chamber 8, and the slide shaft 20. The tip protrudes into the lever chamber 8.
  • the crank mechanism on the front side in the figure (hereinafter referred to as the second crank mechanism) is an exhaust shaft 21 fixed to frame 2 and extending in the Z direction, and An eccentric cam 22 mounted eccentrically on the exhaust shaft 21 is provided. At the upper end of the exhaust shaft 21, a sprocket 21a is fixed. The endless chain 23 wound around the sprocket 15a attached to the rotating shaft of the AC servomotor 15 described above is wound around the sprocket 21a. I have.
  • the eccentric cam 22 is provided with a cam follower 24 (see FIG. 2).
  • the base end of the connecting member 25 is rotatably attached to the cam follower 24.
  • a proximal end of a slide shaft 26 is rotatably attached to a distal end of the connecting member 25.
  • the slide shaft 26 extends through a cylindrical slide shaft guide 7 b provided in a partition wall 7 between the crank chamber 6 and the lever chamber 8, and a tip of the slide shaft 26 extends through the lever shaft. Projecting into the chamber 8.
  • the AC servo motor 14 and the first crank mechanism described above function as the first drive mechanism of the present invention, and the AC servo motor 15 and the second crank mechanism function as the second drive mechanism of the present invention. I do.
  • the lever chamber 8 is provided with an elongated plate-like lever arm 30 (lever member) that is movable along the XY plane, as partially shown in FIGS. ing.
  • the lever arm 30 extends substantially in the Y direction.
  • a fulcrum is provided at one end of the lever arm 30, a power point is provided at the other end, and an action point is provided between the fulcrum and the power point.
  • the point of action is located exactly in the middle between the fulcrum and the point of force.
  • the fulcrum of the lever arm 30 is provided with a fulcrum swing mechanism (second support ) Is connected to the end of the slide shaft 26 described above.
  • the fulcrum swing mechanism is provided at a fulcrum block 31 that supports the lever arm 30 rotatably at its fulcrum, and at the tip of a slide shaft 26 and moves the fulcrum block 31 in the Y direction. It has a slide rail 32 that is freely attached to the slide rail.
  • the tip of the slide shaft 20 described above is connected to the power point of the lever arm 30 via a power point swinging mechanism (first support mechanism).
  • the power point moving mechanism is a power point block 33 that supports the lever arm 30 rotatably at its power point, and the power point block 33 is fixed to the tip of the slide shaft 20 and the power point block 33 is moved in the Y direction. It has a slide rail 34 that is freely attached to the slide rail.
  • FIG. 5 is a partially enlarged perspective view showing a partially enlarged view of the power point swinging mechanism.
  • the fulcrum swing mechanism and the force point swing mechanism of the present embodiment use the linear motion guides having the same structure.
  • the fulcrum oscillating mechanism and the fulcrum oscillating mechanism do not necessarily have to be the same, and in the present embodiment, it is sufficient that both have the same sliding friction.
  • the sliding friction acting on the fulcrum and the sliding friction acting on the point of force are made equal. If they are made equal, the stress acting on the lever arm 30 due to the sliding friction acting in the opposite directions to each other is offset at the point of action. This prevents torsional stress from occurring at the point of action of the lever arm 30.
  • the main shaft 35 (shaft) The intermediate part of the foot is rotatably connected.
  • the main shaft 35 is formed by a cylindrical main shaft guide 36 provided on a partition wall 7 between the crank chamber 6 and the lever chamber 8, and an opposing side of the lever chamber 8. It extends through the main shaft guide 37 provided on the bulkhead. These two main shaft guides 36, 37 guide the main shaft 35 such that the main shaft 35 extends straight in the X direction with high precision.
  • the proximal end of the main shaft 35 extends through the main shaft guide 36 into the crank champ 6 and ends in a free state.
  • the center of the movable platen 13 described above is connected and fixed with a high degree of verticality.
  • FIG. 6 shows a block diagram of a control system for controlling the operation of the injection molding machine 1 described above.
  • the controller 100 which controls the operation of the injection molding machine 1, has two AC servomotors 14, 15 and two position sensors 101, which are provided for the motors 14, 15 respectively. , 102 are connected. Each of the position sensors 101 and 102 detects a crank position necessary for controlling the AC servo motors 14 and 15.
  • the controller 100 also has a linear scale 100 for measuring the position of the movable platen 13, that is, the mold 3 on the moving side along the X direction, in micron units. 3, and a load cell 104 for measuring the pressing force of the mold 3 on the moving side are connected.
  • Load cell 104 increases the pressure on mold 3 to the maximum pressure. It can be measured in the order of 0.2 [%] of the above. For example, if the maximum pressure is 50 [tons], the pressure can be measured in 100 [kg] units. Has become.
  • the controller 100 has an injection device 10 (supply mechanism) described later and a resin material (molding material) injected from a nozzle 10 a (see FIG. 2) of the injection device 10.
  • a speed sensor 105 that measures the injection speed of the resin
  • a temperature sensor 106 that measures the injection temperature of the resin material
  • a pressure sensor 107 that measures the injection (supply) pressure of the resin material are connected. .
  • the controller 100 is connected to an ejector motor 108, a position sensor 109 corresponding to the injector motor 108, and a safety device 110. ing.
  • the eject motor 108 drives a ball screw (not shown) for removing a molded product from the mold 3.
  • the position sensor 109 detects the start point and the end point of the pole screw.
  • Safety device 110 checks that the device cover is closed.
  • the safety device 110 also includes an emergency stop switch and the like.
  • the AC servo motor 14 for operating the first crank mechanism is energized, and the first crank mechanism is operated.
  • Slide the slide shaft 20 and slide the power point swing mechanism to the position shown by the broken line in Fig. 3.
  • the lever arm 30 pivots largely around the fulcrum from the position indicated by the solid line to the position indicated by the broken line, and the main shaft 35 connected to the point of application of the lever arm 30 moves in the X direction. Is greatly slid.
  • the movable mold 3 attached to the tip of the main shaft 35 is largely moved toward the fixed mold 5.
  • the moving distance of the mold 3 at this time is 150 [mn!
  • the structure of the first crank mechanism is designed to be about 300 to 300 mm, for example, about 250 mm.
  • the fulcrum block 31 of the fulcrum oscillating mechanism attached to the slide shaft 26 and the fulcrum block of the fulcrum oscillating mechanism attached to the slide shaft 20 3 3 once slides outward along the Y direction and returns to its original position. This allows the main shaft 35 to move directly in the X direction.
  • the sliding friction in the fulcrum swinging mechanism and the power point swinging mechanism acts from the opposite direction to the point of action that is exactly intermediate between the two, and the stress caused by these sliding frictions is the point of action. Will be offset.
  • the joint surface 3a of the movable mold 3 and the joint surface 5a of the fixed mold 5 are stopped.
  • the structure of the first crank mechanism ⁇ the length of the slide shaft 20 is set so that the gap between and is at least about 100 [ ⁇ ] to 5 ⁇ ⁇ ml. ing.
  • the first crank mechanism is a slide shaft. It operates to slide the mold 20, that is, the mold 3 relatively large.
  • FIG. 7 shows the relationship between the rotation angle of the first crank mechanism, the change in torque generated by the AC servomotor 14 and the displacement of the slide shaft 20 in the present embodiment. . According to this, it can be seen that a large torque is generated when the AC servomotor 14 starts and stops rotating.
  • the AC servomotor 14 is stopped, the first crank mechanism is stopped, and the force point of the lever arm moves in the X direction. Will be suspended for After this, the fulcrum acts as a fulcrum. At this time, the force point can be freely slid in the Y direction by the action of the force point swinging mechanism.
  • the moving distance of the fulcrum is such that the moving distance of the mold 3 on the moving side is at least about 100 [/ im] to 5 ⁇ ml, that is, the two molds 3
  • the joint surfaces 3a and 5a are designed so that they finally come into pressure contact with a predetermined pressing force.
  • the second crank mechanism operates to slightly slide the slide shaft 26, that is, the mold 3.
  • the resin material is injected (supplied) through the nozzle 10a of the injection device 10 at the time of the second stage when the mold 3 is moved in two stages.
  • the nozzle 10a is inserted from the back side of the fixed mold 5 and the resin material is injected, and the injection speed, temperature, and pressure of the resin material are measured by the sensors 105, 106,
  • controller 100 Monitored by controller 100 via 107.
  • the pressure acting on the mold 3 via the load cell 104 is monitored by the controller 100, and the relay scale 100 is monitored.
  • the moving distance of the mold 3 is monitored via 3 and the injection pressure of the resin material, the pressing force of the mold 3, and the mold
  • Each mechanism of the injection molding machine 1 is controlled so that the moving distance of 3 is controlled to an appropriate value.
  • the pressure may be raised to 10 [tons], etc. to 50 [tons] within a predetermined time and held for a certain period of time. That is, it is possible to move the mold 3 while keeping the pressure of the resin material constant, to move the mold 3 while changing the pressure, or to operate the mold 3 regardless of the pressure of the resin material. Alternatively, the mold 3 can be moved at a constant moving speed.
  • the movement of the second crank mechanism causes the main shaft 35 connected to the center of the lever arm 30 to slide in the X direction and move.
  • Side mold 3 Is pressed against the bonding surface 5 a of the fixed mold 5.
  • the fulcrum block 31 of the fulcrum swing mechanism attached to the slide shaft 26 and the fulcrum block of the fulcrum swing mechanism attached to the slide shaft 20 are mounted.
  • 3 slightly slides outward along the Y direction as indicated by the dashed line in the figure. ⁇ In this case, the sliding friction in the fulcrum swing mechanism and the power point swing mechanism is exactly the same. It acts on the intermediate action point from the opposite direction, and the stress caused by the sliding friction is canceled at the work point.
  • the lever arm 30 is slightly rotated by the second crank mechanism, the injection of the resin material is completed, air flows out of the gap between the dies 3 and 5, and the two dies are released.
  • the balance between the pressing force of 3 and 5 and the injection pressure of the resin material is balanced, and the resin material spreads evenly in the molds 3 and 5.
  • the joint surface 3a of the mold 3 and the joint surface 5a of the mold 5 are pressed by a predetermined pressing force. It is pressed and the transferability of the molded product is enhanced.
  • the two AC servomotors 14 and 15 are driven again, and the movable mold 3 is largely separated from the fixed mold 5 to eject an unillustrated ejector.
  • the trigger mechanism is operated to remove the molded product.
  • the first crank mechanism acts to widen the dies 3 and 5 in order to increase the space for taking out the molded product.
  • the action line on which the torque generated by the AC servo motor 15 acts that is, the axis line of the slide shaft 26, and the action line on which the torque generated by the AC servo motor 14 acts,
  • four tie bars 112 are arranged at positions of interest. Since the fixed platen 11 in which the fixed mold 5 is fixed to the fiber 12 is fixed, no torsional stress is generated in the two molds 3 and 5.
  • the distance from the fulcrum of the lever arm 30 to the point of application and the distance from the point of force to the point of application are equal, and the sliding friction of the fulcrum swing mechanism and the sliding friction of the force point swing mechanism are equal. Since the levers are equal, the sliding friction generated at the fulcrum and the force point when the lever arm 30 is rotated acts in the opposite direction with the same force. For this reason, the stress generated in the lever arm 30 is always canceled at the action point at the center of the lever arm 30, and no torsional stress is generated in the main shaft 35 connected to the action point. .
  • the main shaft 35 can be driven straight toward the mold 5 on the fixed side, and the two molds to be joined to each other can be driven.
  • the parallelism of the joining surfaces 3a and 5a of the dies 3 and 5 can be made extremely high.
  • the dimensional accuracy of the gap can be maintained high over the entire joining surfaces 3a and 5a. Since the molds 3 and 5 do not come into contact with each other while being inclined, a uniform and extremely minute gap can be reliably formed.
  • the AC servo motor 14 is energized to operate the first crank mechanism to rotate the lever arm 30 largely, and thereafter the AC servo motor 15 is energized.
  • two-step mold clamping such as operating the second crank mechanism to rotate the lever arm 30 slightly, becomes possible.
  • the first-stage drive drives the movable-side mold 3 toward the fixed-side mold 5 at a relatively high speed so as to be extremely close to each other. It is possible to control to perform mold clamping.
  • the first-stage drive mechanism and the second-stage drive mechanism can be adapted to their respective functions, and the degree of freedom in designing the drive mechanism (including the drive source and drive transmission mechanism) can be reduced. And more efficient operation is possible.
  • the mold 3 Since no torsional stress is generated in the mold, a small amount of about 100 [ ⁇ ;] to 5 [ ⁇ ] is formed between the joining surfaces 3a and 5a of the two molds 3 and 5.
  • a uniform gap can be formed, and when the resin material is injected into the mold in parallel with the second-stage driving, only the air can be efficiently and reliably released.
  • the number, size, and position of the air vent holes and the filling holes (gates) of the mold used for ultra-precision molding, thin product molding, and molding of asymmetrically shaped products are extremely important. It is important to In particular, if the design of the air vent hole formed by processing the mold is insufficient or the hole is not processed uniformly, the following problems occur.
  • the injection molding machine 1 of the present embodiment described above strict position control and pressure control of the mold 3 can be performed, and the joining surfaces 3a, 5a of the molds 3, 5 can be controlled. Since the gap between them becomes uniform over the entire bonding surface, a small and uniform gap of about 5 [ ⁇ m] from several hundred [im] force can be formed, and the amount of resin filling into the mold can be reduced. The air can be freely discharged from the gap according to the filling rate.
  • air in order to solve the above-mentioned problems in mold design, air must be discharged at a low pressure at a high speed and reliably while filling the resin material. It is important to equalize pressure and solidification. For this purpose, it is necessary to increase the injection speed while keeping the injection pressure of the resin material low. Also, keep the gap to a minimum so that the resin material does not leak out so as not to cause burrs on the molded product, or change or maintain the pressing force of the mold to increase the transfer rate. This is also important.
  • the design concept of the mold can be extremely simplified, and the design, manufacturing cost, and manufacturing period (delivery time) of the mold can be significantly reduced.
  • the gap between the joining surfaces of the mold can be controlled with high precision, and the pressure and impact when the joining surfaces come into contact can be controlled.
  • the service life can be greatly extended.
  • dies are expensive, and extending the life of dies leads to a reduction in die costs and an improvement in molding yield, which is a major factor in improving the productivity of the entire molding. Contribute.
  • the state in which a fine pattern can be formed on the mold surface is defined as a state in which the transfer rate is good, while conversely, in the case where the transfer rate is poor, the state in which air is not well ventilated is not formed. That is, due to the pressure of the air in the mold, when the resin is filled, the space in the mold may not be completely filled with the resin, and an air layer may remain. Therefore, the contact of the resin with the mold surface is poor, and a fine pattern is not formed.
  • high-viscosity resin especially polycarbonate carbonate
  • the shrinkage is about 5 ⁇ m, but the burring does not come out. If the opening is about 10 ⁇ m, the burring is closed when the filling is completed.
  • the transfer rate can be increased with much less pressure than relying on the resin filling pressure.
  • the filling pressure of the resin material depends on the viscosity of the resin, runner, And the shape of the molded product. However, the filling pressure actually includes the resistance for pushing out the air. If this resistance is high, the resin will not behave smoothly due to the extra filling pressure. In addition, internal stress tends to remain.
  • a slide rail 32 of a fulcrum swing mechanism that supports the fulcrum of the lever arm 30 so as to be freely slidable is fixed to the frame 2.
  • Other configurations are the same as those of the injection molding machine 1 of the above-described embodiment, and therefore, the same reference numerals are given and the detailed description is omitted.
  • the fulcrum of the lever arm 30 allows only the slide in the Y direction and is fixed in the X direction.
  • the torque is transmitted to the operation point of the lever arm 30 via the main shaft 35.
  • the repulsive force acts equally on the fulcrum swing mechanism on the small side of the front.
  • the power point of 30 may be fixed in the X direction.
  • the lever ratio of the lever arm 30 ′ is changed, and the two drive sources 14 ′ and 15 ′ are changed.
  • the other configuration is the same as the injection molding machine 1 described above, and Reference numerals are used and detailed description is omitted.
  • the degree of freedom in selecting the drive source and drive transmission mechanism for each drive mechanism can be increased. For example, increasing the distance from the point of application of the lever arm 30 ′ to operate with a large stroke with a small torque, or reducing the distance from the point of application with a small stroke with a large torque It can also be operated with.
  • the torque of the AC servomotors 14 and 14 is increased to shorten the distance from the point of application to the point of application, and the main shaft 35 is operated with a large stroke to close the mold.
  • the second stage of driving reduce the torque of the AC servo motor 15 'to increase the distance from the working point to the fulcrum, and operate the main shaft 35 with a small stroke.
  • the distance from the fulcrum of the lever arm 30 'to the point of application, the distance from the point of force to the point of application, the sliding friction of the fulcrum oscillating mechanism, and the friction of the Is set to a value at which stress concentrates on the point of action of the lever arm 30 '. That is, it acts on the fulcrum and the point of force of the lever arm 30, respectively.
  • the lever ratio of the lever arm 30 ′, and the fulcrum oscillating mechanism and the power point oscillating mechanism are selected so that the stress caused by the sliding friction is concentrated at the application point.
  • FIG. 10 shows a modified example having a structure in which the lever arm 30 is pulled in the opposite direction. Also in this structure, components that function similarly to the injection molding machine 1 of the above-described embodiment are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the slide rail 32 of the fulcrum swing mechanism attached to the fulcrum of the lever arm 30 is fixed to the inner wall of the rectangular box member 41, and the slide rail 32 on the opposite side of the box member 41 is provided.
  • One end of a slide shaft 26 is rotatably attached to a support portion 42 integrally projecting from the outer wall.
  • the slide shaft 26 extends in the direction opposite to the above-described embodiment, and the same crank mechanism and the AC servo motor 15 as those in the above-described embodiment are connected in the opposite direction.
  • the slide rail 34 of the power point swing mechanism attached to the power point of the lever arm 30 is fixed to the inner wall of the rectangular box member 43, and the outer wall on the opposite side of the box member 43.
  • One of the slide shafts 20 is attached to the support portion 4 The end is rotatably mounted.
  • the slide shaft 20 extends in the direction opposite to the above-described embodiment, and the same crank mechanism and the AC servomotor 14 as those in the above-described embodiment are connected in the opposite direction.
  • a slide mechanism is provided for supporting the box members 41, 43 so as to be able to slide in the X direction in a positional relationship for sandwiching the box members 41, 43.
  • Each slide mechanism has a slider 71 fixed to the outer walls of the bottom members 41 and 43, and a rail 72 that supports the slider 71 so as to be slidable.
  • the box member 41 accommodating the fulcrum swing mechanism and the box member 43 accommodating the power point swing mechanism are supported so as to be slidable along the X direction.
  • the guides for the slide shafts 20 and 26, which are required in the other embodiments described above, are not required. Note that such a slide mechanism may be employed in the above-described other embodiments of the apparatus, and directly supports the fulcrum swing mechanism and the force point swing mechanism so as to be able to slide in the X direction. be able to.
  • the type of swing mechanism having a slide rail has been described as a support mechanism that freely supports the fulcrum and the force point of the lever arm 30 in the Y direction.
  • the present invention is not limited thereto, and various modifications of the fulcrum swing mechanism and the power point swing mechanism can be considered.
  • a modification of the moving mechanism will be described.
  • a roller 51 is rotatably attached to the point of force of a lever arm 30, and a roller 51 guides the roller 51 to the leading end of a slide shaft 20.
  • the groove member 52 may be attached.
  • a rectangular block 53 sliding along the slide groove 52 a of the slide member 52 is used as a lever arm 30. May be fixed at the point of emphasis.
  • the drive mechanism that combines the crank mechanism with the AC servo motors 14 and 15 has been described as the drive mechanism that biases the fulcrum and the force point of the lever arm 30 respectively.
  • the invention is not limited to this.
  • a cylinder mechanism 61 driven by hydraulic pressure may be used as the drive mechanism.
  • a ball screw mechanism 63 driven by a motor 62 is employed as a drive mechanism.
  • the present invention is applied to a plastic injection molding machine using a resin as a material to be molded.
  • the present invention is not limited to this, and a metal material including an alloy may be used.
  • the present invention can be applied to a press mechanism or a die casting machine for forming, or the present invention can be applied to a glass forming machine using a glass material as a material to be formed.
  • the present invention is applied to a relatively large injection molding machine or a press machine.
  • the present invention is not limited to this, and it is not limited to the space where humans can easily enter.
  • the present invention is applied to remote-controlled manipulators that require strict position control and pressure control for use in medical facilities, as well as in hazardous areas and sterile spaces in medical facilities, and micro-machines such as joint structures of robot arms. Can also be applied.
  • Control was performed so that one of 14 and 15 was stopped and the other was driven.However, the invention is not limited to this. Two AC servomotors 14 and 15 are simultaneously driven to support the fulcrum of the lever arm 30. And the power point may be moved at the same time.
  • This heat press machine 80 has the same basic structure and function as the injection molding machine 1 described above, and therefore, the same reference numerals are given to components that function similarly, and detailed description thereof is omitted. I do.
  • the heat press 80 of the present embodiment is capable of performing a heating surface treatment on a semiconductor substrate, directly embossing a fine groove pattern, and a film optical disk or a liquid crystal display. Suitable for precision transfer molding of light guide plates, etc.
  • the heat press 80 forms the outer shell of the device. Housing 8 1.
  • a fixed-side pressing plate 82 having a substantially rectangular plate shape is fixed.
  • the pressing plate 82 functions in the same manner as the fixed platen 11 of the injection molding machine 1 described above, and is positioned with high precision substantially in parallel with a horizontal plane (YZ plane).
  • a movable-side pressing plate 83 is provided at a position of the pressing plate 82 separated upward in the drawing.
  • the pressing plate 83 functions in the same manner as the movable platen 13 of the injection molding machine 1 described above, and is slid in the X direction while maintaining a high degree of parallelism with the pressing plate 82. It is separated from and brought into contact with the pressing plate 82.
  • the pressing plate 83 is guided by the guiding rod 84 protruding from the rear side of the pressing plate 83 and the guiding hole 85 provided corresponding to the housing 81. Is executed.
  • the guide rod 84 functions in the same manner as the tie bar 12 of the injection molding machine 1 described above, passes through the center of the main shaft 35, and is equidistant from the fulcrum of the lever arm 30 and the point force. An even number is provided so as to target the virtual plane in.
  • the first crank mechanism using the motor 14 on the left side in the drawing as a driving source and the second crank mechanism using the motor 15 on the right side in the drawing as a driving source have the same structure. .
  • an eccentric cam 22 is fixed to the rotating shaft 14 a of the AC servomotor 14.
  • the eccentric cam 22 rotates with respect to the cam follower 24. It has been accepted.
  • the motor 14 is rotated, the eccentric force 22 is rotated to move the cam follower 24 in the X direction.
  • the base end of the main shaft 35 extending from the center on the rear side of the pressing plate 83 is rotatably attached to the central point of action of the lever arm 30.
  • the leading end of the cam follower 24 described above is rotatably connected to a fulcrum and a force point equidistant from the point of action of the lever arm 30 via a fulcrum swing mechanism and a force point swing mechanism, respectively. Installed.
  • the fulcrum oscillating mechanism and the power point oscillating mechanism have the same structure, only the power point oscillating mechanism on the left side in the figure will be described here.
  • the fulcrum oscillating mechanism and the force oscillating mechanism have exactly the same frictional resistance.
  • the power point moving mechanism is a power point block 33 that supports the lever arm 30 rotatably at the power point, and a slide rail 3 4 that has the power point block 33 mounted to slide freely in the Y direction. And a box member 41 which is rotatably attached to the tip of the cam follower 24 and has a slide rail 34 fixed to the inner wall thereof.
  • a plurality of guide rods 86 protrude from the outside of each box member 41, and cooperate with guide holes 87 provided in the housing 81 to form the box member 4. Guide the slide movement in the X direction of 1.
  • FIG. 16 shows a block diagram of a control system for controlling the operation of the heat press machine 80 having the above structure.
  • the controller 200 of the heat press 80 has two AC The servomotors 14 and 15 and two position sensors 101 and 102 provided corresponding to the motors 14 and 15 are connected. Each of the position sensors 101 and 102 detects a crank position required for controlling the AC servomotors 14 and 15.
  • the controller 200 is provided with a re-scale 103 for measuring the position of the pressing plate 83 along the X direction in units of a micro unit, and a pressing force of the pressing ⁇ 83.
  • Load cell 104 for measurement is connected.
  • a laser measuring device or the like that can measure the position of the pressing plate 83 in units of sub-microphones may be used.
  • a heater 201, a cooling device 202, a vacuum pump 203, and a supply mechanism 204 are connected to the controller 200.
  • the heater 201 and the cooling device 202 heat and cool the pressing plates 82, 83 to a desired temperature.
  • the vacuum pump 203 evacuates the inside of the vacuum chamber 205 that evacuates the space in which the two pressing plates 82 and 83 are arranged to a vacuum atmosphere.
  • the supply mechanism 204 supplies a member to be pressed between the two pressing plates 82 and 83. The pressing member, but it may also be supplied in a pre-heated state ⁇
  • Safety device 110 is connected to the controller 200.
  • Safety device 110 confirms that device cover is closed.
  • the safety device 110 also includes an emergency stop switch and the like.
  • the AC servomotor 14 After moving the pressing plate 83 with a large stroke as described above, the AC servomotor 14 is stopped, the first crank mechanism is stopped, and the power point of the lever arm 30 becomes X. Stopped in direction. After this, the force point acts as a fulcrum. Then, in this state, the AC servo motor 15 is energized to operate the second crank mechanism, and the cam follower 24 is slid along the X direction. At this time, the lever arm 30 is slightly rotated about the power point of the lever arm 30 stopped as described above.
  • the heat press machine 80 of the present embodiment similarly to the injection molding machine 1 described above, the main biased via the fulcrum swing mechanism or the power point swing mechanism is provided. Stresses other than in the X direction do not act on the foot 35 because they cancel each other out. For this reason, even if the force of the pressing plate 83 becomes about S 2 [m] X 2 [m], the bottom dead center and the pressing force of the pressing plate 83 are increased while maintaining the parallelism with high accuracy. It can be controlled with precision.
  • the wiring of an ultrahigh-integrated circuit can be formed reliably and easily by the above-described heat press machine 80.
  • a mask is applied to the silicon substrate by CVD (Chemical Vapor Deposition) or a plating process. After that, wiring is formed in the fine grooves by etching or CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like.
  • the conventional method requires many man-hours and requires a long time for processing. Also, due to the chemical treatment, reproducibility was poor and the yield was poor.
  • a fine groove pattern can be directly formed on a silicon substrate by embossing.
  • a copper or aluminum micropattern can be directly inserted into the groove and crimped or thermocompressed.
  • the above-described heat press machine 80 is mounted on the surface of the semiconductor substrate. It can also be used for processing and crimping, shortening processing time and increasing yield.
  • the above-described heat press machine 80 can easily and reliably perform the punching and the punching of the multilayer printed board.
  • optical members such as a light guide plate of a liquid crystal display, an optical disc, and a lens
  • injection molding the composition of the display membrane of resin EL (Electro lumine scence) display, precision micro-molding such as biochip for identifying DNA, protein, etc., or film No production method has been established for pit molding on optical disk layers.
  • resin EL Electro lumine scence
  • the thickness is about 10 [mm] like a light guide plate of a liquid crystal display, it takes several minutes to manufacture one product. .
  • the product becomes a film with a thickness of about 0.1 [mm].
  • the resin material is not well distributed in the injection molding, resulting in defective products.
  • it is difficult to design a runner connecting the products and the molding conditions are severe, so that it is difficult to manufacture a product having a stable shape.
  • the above-described heat press machine 80 when used, precise and fine transfer molding to a resin material can be performed regardless of the thickness of a product.
  • the resin material may be heated in advance.
  • the heat press machine 80 there is no need to inject the resin into the mold as in injection molding, so that the interior of the mold can be easily evacuated and air can be applied to the surface of the mold. It does not remain and does not cause transfer defects.
  • a heat press machine 80 enables precise bottom dead center control of the mold, so that no runner is required, regardless of the thickness and size of the resin material. Transfer molding can be processed in a short time. As a result, the processing time can be reduced, and the operating costs and equipment costs can be reduced.
  • a heat press 80 makes it possible to form more precise and finer transfer molding such as the formation of a display film enclosing the EL and the biochip for DNA and protein identification. .
  • a film such as an electrode or a dielectric is attached to a relatively large glass substrate such as a plasma display or a liquid crystal display, and is baked or heated. And the step of injecting can be easily and reliably performed.
  • the use of the above-mentioned heat press machine 80 makes it possible to easily and reliably carry out processes such as heat baking and liquid crystal injection, and strictly maintain the flatness and parallelism of the glass substrate.
  • Industrial production that can produce high-precision displays and increase yields
  • the press mechanism since the press mechanism, the mold clamping mechanism, and the molding machine using the mold clamping mechanism of the present invention have the above-described configuration and operation, the press plate While maintaining the degree of parallelism with high precision, the position and pressure of the pressing plate can be controlled with high precision, and the product yield can be improved, and the quality can be improved.
  • the manufacture of an ultra-high-integrated circuit having a fine wiring pattern when the present invention is applied to a heat press machine, the manufacture of an ultra-high-integrated circuit having a fine wiring pattern, surface treatment of a semiconductor substrate (pressure treatment, punching of a multilayer printed substrate), and the like. Drilling, precision and fine transfer molding of optical disks and biochips, crimping of large-screen displays, heat treatment, and liquid crystal injection can be easily performed.

Abstract

熱プレス機（８０）は、固定側の押圧板（８２）を固設した筐体（８１）、移動側の押圧板（８３）を取り付けたメインシャフト（３５）、メインシャフト（３５）に回動自在に取り付けられた梃子アーム（３０）、梃子アーム（３０）の一端ある力点に連結された第１駆動機構、および梃子アーム（３０）の他端にある支点に連結された第２駆動機構を有する。初めに第１駆動機構によって梃子アーム（３０）を支点を中心に回動させて押圧板（８３）を大きく移動させ、次に第１駆動機構を停止して第２駆動機構を動作させ、力点を中心に梃子アーム（３０）を回動させて押圧板（８３）を押圧板（８２）に押圧する。

Description

明 細 書
プレス機構、 型締め機構、 およびこの型締め機構を用いた成 形機
技術分野
この発明は、 押圧板を駆動するプレス機構、 一方の金型を 他方の金型に向けて駆動する成形機の型締め機構、 およびこ の型締め機構を備えた成形機に関する。
背景技術
従来、 プレス機構や成形機の型締め機構では、 押圧板 （金 型） を駆動する機構と して、 例えば梃子を利用 した ト グル機 構を用いている （例えば、 特許第 3 1 5 9 4 5 0 号明細書、 第 5 図、 参照。 ） 。 ト グル機構は、 その下死点で必要 トルク を発生させる よ う に押圧板を付勢する。 ト グル機構は、 ·大き な押圧力を安定して発生させる こ とができ る と と も に、 押圧 板を大きなス ト ロークで移動させる こ とができる点において、 プレス機構や成形機の型締め機構に適している。
また、 成形機の型締め機構と して、 2つの駆動源からの駆 動力を利用 して押圧板を 2段締めする梃子装置を利用 した機 械装置が知 られている （例えば、 特許第 3 1 5 9 4 5 0号明 細書、 第 1 図乃至第 4 図、 参照。 ） 。 この機械装置は、 梃子 部材の一端に作用点を設け、 他端に支点 （或いは力点） を設 け、 中間に力点 （或いは支点） を設け、 作用点に押圧板を連 結して構成されている。 この機械装置を作動させる場合、 初 めに力点を付勢して支点を中心に梃子部材を回動させ、 次に 力点を支点と して支点を付勢して力点を中心に梃子部材を回 動させる。
さ らに、 梃子装置と して、 梃子部材の一端に支点を設け、 他端に力点を設け、 中間に作用点を設け、 こ の作用点に押圧 板を連結したも の もある （例えば、 特許第 2 7 0 3 0 9 7号 明細書、 第 3 図、 参照。 ） 。 こ の梃子装置は、 力点を付勢し て支点を中心に梃子部材を回動させ、 押圧板を駆動する。
しカゝし、 上述 した特許第 3 1 5 9 4 5 0号明細書の第 5 図 に示された トグル装置では、 比較的大きな トルク を発生でき、 押圧板の移動ス ト ローク を大き く 取れるが、 下死点近く にお ける押圧板の位置および押圧力を高精度に制御できない問題 があった。
また、 特許第 3 1 5 9 4 5 0 号明細書の第 1 図乃至第 4 図 に示された 2段階駆動型梃子装置では、 押圧板に作用する作 用点が梃子部材の一端に片寄って設け られているため、 2つ の駆動源を用いて押圧板を付勢する際に捩じれ応力が作用 し、 押圧板の平行度を高精度に維持できない問題があった。
さ らに、 上述 した特許第 2 7 0 3 0 9 7号明細書の第 3 図 に示された梃子装置では'、 作用点の移動ス ト ロークが力点の 移動ス ト ローク よ り 小さレヽため、 押圧板を大きなス ト ローク で移動させよ う と した場合、 力点をそれ以上に大き く 移動さ せる必要がある。 このよ う に、 力点を大き く 移動させる と、 梃子部材が大き く 回動 し、 梃子部材に対しその長手方向に沿 つた不所望な応力が作用 し、 押圧板の平行度を高精度に維持 でき なく なって しま う。
また、 こ の梃子装置では、 1 つの駆動源によ り 力点を付勢 して梃子部材を回動させるため、 大きなス ト ロークで押圧板 を移動させるのに適した駆動源を使用する と、 押圧板の位置 および押圧力を高精度に制御できなかった。
発明の開示
この発明は、 以上の点に鑑みなされたもので、 その 目的は、 押圧板の平行度を高精度に維持した上で、 押圧板の位置およ び押圧力を高精度に制御でき るプレス機構、 型締め機構、 お よびこの型締め機構を用いた成形機を提供する こ と にある。 上記目的を達成するため、 本発明のプレス機構は、 一端に 支点を有 し、 他端に力点を有し、 支点と力点の間に作用点を 有する梃子部材と、 この梃子部材の作用点に連結され、 梃子 部材を回動させる こ と によ り 、 その軸方向に移動するシャ フ ト と 、 このシャ フ ト の駆動方向先端に固設された押圧板と、 上記力点で上記梃子部材を回動自在且つ上記駆動方向を横切 る方向に移動自在に支持した第 1 支持機構と、 上記支点で上 記梃子部材を回動自在且つ上記駆動方向を横切る方向に移動 自在に支持した第 2支持機構と、 上記第 1 支持機構を上記駆 動方向に付勢して上記支点を中心に して上記梃子部材を回動 させる こ と によ り 上記押圧板を駆動する第 1 駆動機構と、 上 記第 2支持機構を上記駆動方向に付勢して上記力点を中心に して上記梃子部材を回動させる こ と によ り 上記押圧板を駆動 する第 2駆動機構と、 を備えている。
上記発明のプレス機構による と、 梃子部材の他端にある力 点を付勢して、 一端にある支点を中心に して梃子部材を回動 させ、 中間にある作用点に連結されたシャ フ ト、 すなわち押 圧板を駆動する。 この後、 今度は、 梃子部材の一端にある支 点を付勢して力点を中心に回動させ、 押圧板を駆動する。 い ずれの場合も、 作用点の両側から駆動力が作用 し、 支点およ ぴ力点の摺動摩擦が作用点に対してそれぞれ逆方向に働き、 シャ フ トの駆動方向以外の応力が作用点で打ち消 しあ う ため、 プレス機構全体と して不所望な応力の発生を防止でき る。 よ つて、 押圧板の平行度を高精度に維持でき、 押圧板の位置お よび押圧力を高精度に制御でき る。
特に、 支点および力点から作用点までの距離を等 しく し、 且つ第 1 および第 2支持機構の摺動摩擦を等 しく する と、 不 所望な応力の発生を略完全に防止でき、 押圧板の平行度を極 めて高く する こ とができ る。
また、 梃子部材を 2段階で回動させて押圧板を 2段階で駆 動するため、 押圧板の押圧力および下死点を高精度に制御で き る。 尚、 作用点のス ト ロークが少なく て良い場合には、 一 方の支持機構を装置の.筐体に固設 しても良く 、 その場合に.お いても上述と同様の原理によ り 不所望な応力の発生を防止で き、 押圧板によ る押圧力および下死点を高精度に制御でき る c また、 本発明の型締め機構は、 一端に支点を有し、 他端に 力点を有し、 支点と力点の間に作用点を有する梃子部材と、 この梃子部材の作用点に回動自在に連結され、 梃子部材を回 動させる こ と に よ り 、 その軸方向にス ライ ド移動するシャ フ ト と 、 このシャ フ ト の駆動方向先端に固設された移動部材に 固定的に取り 付け られた第 1 の金型と、 この第 1 の金型が移 動する軌道上に設けられ、 上記第 1 の金型の接合面に面接す る接合面を有する第 2 の金型と、 上記力点で上記梃子部材を 回動自在且つ上記駆動方向を横切る方向に移動自在に支持し た第 1支持機構と、 上記支点で上記梃子部材を回動自在且つ 上記駆動方向を横切る方向に移動自在に支持した第 2支持機 構と、 上記第 1 支持機構を上記駆動方向に付勢して上記支点 を中心に して上記梃子部材を回動させる こ と によ り 上記第 1 の金型を上記第 2 の金型に向けて駆動する第 1 駆動機構と、 上記第 2支持機構を上記駆動方向に付勢して上記力点を中心 に して上記梃子部材を回動させる こ と によ り 上記第 1 の金型 を上記第 2 の金型に向けて駆動する第 2駆動機構と、 上記第 1 および第 2駆動機構を固定的に取り 付けている と と もに、 上記第 2 の金型を所定位置で固設 した筐体と、 この筐体に固 定的に取り 付け られ、 上記移動部材を上記駆動方向に沿って 案内するガイ ド部材と、 を備えている。
上記発明の型締め機構による と、 梃子部材の他端にある力 点を付勢して、 一端にある支点を中心に梃子部材を回動させ 作用点に連結された第 1 の金型を第 2 の金型に向けて移動さ せる。 また、 こ の型締め機構は、 支点を付勢して力点を中心 に梃子部材を回動させて第 1 の金型を移動させる。 このため 支点および力点を固定的に取り 付けた筐体に固設された第 2 の金型に対し、 捩じれ応力を生じる こ と無く 第 1 の金型を真 つ直ぐに駆動でき る。 これによ り 、 第 1 および第 2 の金型の 接合面の平行度を高精度に維持でき、 第 1 の金型の第 2 の金 型に対する位置および押圧力を高精度に制御でき る。
図面の簡単な説明 図 1 は、 この発明の実施の形態に係る射出成形機の概略構 造を示す斜視図。
図 2 は、 図 1 の射出成形機の概略構造を示す平面図。
図 3 は、 図 2 の射出成形機の要部の構造を部分的に拡大し て示す要部拡大図。
図 4 は、 図 3 と と も に要部の動作を説明するための図。
図 5 は、 図 3 の梃子アームの力点に設け られた力点揺動機 構の概略構造を示す部分斜視図。
図 6 は、 図 1 の射出成形機の動作を制御する制御系のプロ ック 図。
図 7 は、 図 1 の射出成形機の 1 段目 の駆動時における力点 側のク ラ ンク機構の回転角度に対するスライ ドシャフ トの変 位および A Cサーポモータの トルク変化を示すグラフ。
図 8 は、 図 1 の射出成形機および図 1 5 の熱プ レス機の変 形例を示す平面図。
図 9 は、 図 1 の射出成形機および図 1 5 の熱プ レス機の他 の変形例を示す平面図。
図 1 0 は、 図 1 の射出成形機および図 1 5 の熱プ レス機の 2つの駆動機構を反対側に設けた変形例を示す平面図。
図 1 1 は、 図 5 の力点揺動機構の変形例を示す部分斜視図。 図 1 2 は、 図 5 の力点揺動機構の他の変形例を示す部分斜 視図。
図 1 3 は、 図 1 の射出成形機および図 1 5 の熱プレス機の 駆動機構の変形例を示す概略図。
図 1 4 は、 図 1 の射出成形機おょぴ図 1 5 の熱プ レス機の 駆動機構の他の変形例を示す概略図。
図 1 5 は、 この発明の実施の形態に係る熱プレス機の概略 構造を示す正面図。
図 1 6 は、 図 1 5 の熱プ レス機の動作を制御する制御系の プロ ック図。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照 しなが ら こ の発明の実施の形態について 詳細に説明する。
図 1 には、 こ の発明の実施の形態に係る成形機と して機能 するブラスティ ック射出成形機 1 (以下、 単に射出成形機 1 と称する） の概略斜視図を示してある。 また、 図 2 には、 こ の射出成形機 1 の概略平面図を示してある。 図 1 では、 図示 明瞭化のため、 射出成形機 1 のフ レーム 2 を部分的に破断し た状態を示してあ り 、 後述する射出装置 1 0 (図 2参照） の 図示を省略してある。
図 1 に示すよ う に、 射出成形機 1 の フ レーム 2 (筐体） は. 複数本のス タ ツ ト ボル ト 2 a (およびナッ ト） によって水平 な地面に固定されている。 フ レーム 2 は、 後述する移動側の 金型 3 (第 1 の金型） の駆動方向 （図中矢印 X方向 ； 以下、 X方向 と称する） に沿って、 モータチャ ンバ 4、 ク ランクチ ヤ ンバ 6 、 および梃子チャ ンバ 8 を区画する複数枚の隔壁を 一体的に有する。
また、 フ レーム 2上には、 後述する固定側の金型 5 (第 2 の金型） を固設 した矩形板状の固定プラテ ン 1 1 (固定部 材） が立位で固設されている。 固定プラテン 1 1 は、 固定側 の金型 5 の後述する接合面 5 a (図 2参照） が X方向と直交 する平面 （ Y Z平面） に沿って延びる よ う に高精度に角度調 整されて取り 付け られている。
また、 固定プラテン 1 1 の 4角には、 4本のタイバー 1 2 (ガイ ド部材） の一端がそれぞれ固設されている。 4本のタ ィバー 1 2 は、 互いに平行に X方向に延設され、 その他端が 梃子チャンバ 8 のク ラ ンクチャンバ 6 から離間した側の隔壁 に固定されてレヽる。 言い換える と、 各チャ ンバを区画した複 数枚の隔壁、 4本のタイバー 1 2 、 固定プラテン 1 1 、 およ び固定側の金型 5 は、 フ レーム 2 に対して固定的に設け られ ている。
固定プラテン 1 1 と梃子チャンバ 8 との間で延設された 4 本のタイバー 1 2 には、 矩形板状の可動プラテン 1 3 (押圧 板、 移動部材） が X方向にス ライ ド自在に取り 付け られてい る。 よ り 具体的には、 可動プラテン 1 3 は、 4本のタイバー 1 2 にそれぞれ摺動可能な 4つのスライ ド孔を有する。
可動プラテン 1 3 が固定プラテン 1 1 に対向する側には、 固定側の金型 5 に接合する移動側の金型 3 が固設されている 可動プラテン 1 3 は、 移動側の金型 3 の接合面 3 a が常に Y Z平面に沿って延びる よ う に、 平行度を高精度に保った状態 で 4本のタイバーに沿ってス ライ ドされる。
モータチャ ンノ 4 には、 2つの A Cサーポモータ 1 4 、 1 5 が配設されている。 各モータ 1 4 、 1 5 は、 その回転軸が 図中矢印 Z方向に延びる姿勢で取り 付け られてお り 、 それぞ れの回転軸にスプロケッ ト 1 4 a 、 1 5 a が取り 付け られて いる。
ク ラ ンク チャ ンパ 6 には、 2 つのク ラ ンク機構が配設され ている。 図中奥側のク ラ ンク機構 （以下、 第 1 ク ラ ンク機構 と称する） は、 フ レーム 2 に固設されて Z方向に延設された ク ラ ンク シャ フ ト 1 6 、 およびク ラ ンク シャ フ ト 1 6 に一端 を固設されたク ラ ンク アーム 1 7 を有する。 ク ラ ンク シャ フ ト 1 6 の上端には、 スプロ ケ ッ ト 1 6 a が固設されている。 こ のスプロ ケ ッ ト 1 6 a には、 上述 した A Cサーポモータ 1 4 の回転軸に取 り 付け られたスプロ ケ ッ ト 1 4 a に卷回 され た無端状のチェーン 1 8 が巻回されている。
ク ラ ンク アーム 1 7 のク ラ ンク シャ フ ト 1 6 力、 ら離間 した 先端には、 連結部材 1 9 の基端部が回動自在に取 り 付け られ ている。 連結部材 1 9 の先端には、 ス ラ イ ドシャ フ ト 2 0 の 基端部が回動自在に取 り 付け られている。 ス ライ ドシャ フ ト 2 0 は、 ク ラ ンク チャ ンバ 6 と梃子チャ ンバ 8 と の間の隔壁 7 に設け られた円筒状のス ラ イ ドシャ フ ト ガイ ド 7 a を通つ て延び、 その先端が梃子チャ ンバ 8 内に突出 している。
図中手前側のク ラ ンク機構 （以下、 第 2 ク ラ ンク機構と称 する） は、 フ レーム 2 に固設されて Z方向に延設されたェキ セ ンシャ フ ト 2 1 、 およびこ のェキセ ンシャ フ ト 2 1 に偏心 して取 り 付け られた偏心カム 2 2 を有する。 ェキセ ンシャ フ ト 2 1 の上端には、 スプロ ケ ッ ト 2 1 a が固設されている。 こ のスプロ ケ ッ ト 2 1 a には、 上述 した A Cサーポモータ 1 5 の回転軸に取 り 付け られたスプロ ケ ッ ト 1 5 a に卷回 され た無端状のチェーン 2 3 が卷回されている。 偏心カ ム 2 2 には、 カムフォ ロ ア 2 4 (図 2参照） が取り 付け られている。 カムフォ ロ ア 2 4 には、 連結部材 2 5 の基 端部が回動自在に取り 付け られている。 連結部材 2 5 の先端 には、 ス ライ ドシャ フ ト 2 6 の基端部が回動自在に取り 付け られている。 ス ライ ドシャ フ ト 2 6 は、 ク ラ ンク チャ ンバ 6 と梃子チャ ンバ 8 との間の隔壁 7 に設け られた円筒状のスラ ィ ドシャフ トガイ ド 7 b を通って延び、 その先端が梃子チヤ ンバ 8 内に突出 している。
上述した A Cサーポモータ 1 4 および第 1 ク ラ ンク機構が 本発明の第 1 駆動機構と して機能し、 A Cサーポモータ 1 5 および第 2 ク ラ ンク機構が本発明の第 2駆動機構と して機能 する。
しかして、 一方の A Cサーボモータ 1 4 を駆動する と、 第 1 ク ラ ンク機構が作動され、 スライ ドシャ フ ト 2 0 が X方向 にス ライ ドする。 また、 他方の A Cサーボモータ 1 5 を駆動 する と、 第 2 ク ラ ンク機構が作動され、 ス ライ ドシャフ ト 2 6 が X方向にスライ ドする。
梃子チャ ンバ 8 には、 図 3 および図 4 に部分的に拡大 して 示すよ う に、 X Y平面に沿って移動可能に設け られた細長い 板状の梃子アーム 3 0 (梃子部材） が設け られている。 梃子 アーム 3 0 は、 概ね Y方向に延設されている。 梃子アーム 3 0 の一端には支点が設け られ、 他端には力点が設け られ、 支 点と力点の中間に作用点が設けられている。 本実施の形態で は、 作用点は支点と力点の丁度真ん中に位置している。
梃子アーム 3 0 の支点には、 支点揺動機構 （第 2支持機 構） を介して上述 したスライ ドシャ フ ト 2 6 の先端が接続さ れている。 支点揺動機構は、 梃子アーム 3 0 をその支点で回 動自在に支持した支点ブロ ック 3 1 、 およびスライ ドシャ フ ト 2 6 の先端に固設され且つ支点プロ ック 3 1 を Y方向にス ライ ド自在に取り 付けたス ライ ド レール 3 2 を有する。
梃子アー ム 3 0 の力点には、 力点揺動機構 （第 1 支持機 構） を介して上述 したスライ ドシャ フ ト 2 0 の先端が接続さ れている。 力点摇動機構は、 梃子アーム 3 0 をその力点で回 動自在に支持した力点プロ ック 3 3 、 およびスライ ドシャ フ ト 2 0 の先端に固設され且つ力点プロ ック 3 3 を Y方向にス ライ ド自在に取 り 付けたス ライ ド レール 3 4 を有する。 図 5 には、 代表 して、 力点揺動機構を部分的に拡大した部分拡大 斜視図を示してある。
本実施の形態の支点揺動機構および力点揺動機構は、 同 じ 構造の直動ガイ ドを使用 している。 しかし、 支点揺動機構お よび力点揺動機構は必ずしも同一である必要はなく 、 本実施 の形態では、 両者の摺動摩擦が同 じであれば良い。 つま り 、 本実施の形態では、 梃子アーム 3 0 の支点から作用点までの 距離と力点から作用点までの距離とが等しく されているため、 支点に作用する摺動摩擦と力点に作用する摺動摩擦を等 しく すれば、 互いに逆向き に作用する摺動摩擦に起因 して梃子ァ ーム 3 0 に作用する応力が作用点で相殺される こ と になる。 これによ り 、 梃子アーム 3 0 の作用点に捩じれ応力が生じる こ と を防止 している。
梃子アーム 3 0 の作用点には、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 (シャ フ ト） の中間部が回動自在に接続されている。 メ イ ンシャフ ト 3 5 は、 ク ラ ンクチャンノ 6 と梃子チャ ンバ 8 と の間の隔 壁 7 に設け られた円筒状のメ イ ンシャ フ トガイ ド 3 6 、 およ び梃子チャ ンパ 8 の対向する隔壁に設け られたメ イ ンシャ フ トガイ ド 3 7 を通 して延設されている。 これら 2つのメ イ ン シャ フ トガイ ド 3 6 、 3 7 は、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 が高い精 度で X方向に真っ直ぐ延びる よ う に、 メ イ ンシャフ ト 3 5 を ガイ ドする。
メ イ ンシャ フ ト 3 5 の基端部は、 メ イ ンシャ フ トガイ ド 3 6 を通 してク ラ ンクチャンパ 6 内に延び、 フ リ ーな状態で終 わっている。 メ イ ンシャフ ト 3 5 の先端部には、 上述した可 動プラテン 1 3 の中心が高い垂直度で接続固定されている。
図 6 には、 上述 した射出成形機 1 の動作を制御する制御系 のプロ ック図を示 してある。
射出成形機 1 の動作を制御する コン ト ローラ 1 0 0 には、 2 つの A Cサーポモータ 1 4 、 1 5 、 および各モータ 1 4、 1 5 に対応 して設けられた 2つの位置センサ 1 0 1 、 1 0 2 が接続されている。 各位置セ ンサ 1 0 1 、 1 0 2 は、 A Cサ ーボモータ 1 4 、 1 5 の制御に必要なク ラ ンク位置を検出す る。
また、 コ ン ト ローラ 1 0 0 には、 可動プラテン 1 3 、 すな わち移動側の金型 3 の X方向に沿った位置を ミ ク ロ ン単位で 測定するための リ ニアスケール 1 0 3 、 および移動側の金型 3 の押圧力を測定するためのロー ドセル 1 0 4が接続されて いる。 ロー ドセル 1 0 4 は、 金型 3 にかかる圧力を最大圧力 の 0 . 2 [ % ] 程度のオーダで測定可能と なってお り 、 例え ば、 最大圧力が 5 0 [ ト ン] の場合、 1 0 0 [ k g ] 単位で 圧力を測定でき る よ う になっている。
また、 コ ン ト ローラ 1 0 0 には、 後述する射出装置 1 0 (供給機構） 、 射出装置 1 0 のノ ズル 1 0 a (図 2参照） か ら射出される樹脂材料 （被成形材料） の射出速度を測定する 速度センサ 1 0 5 、 樹脂材料の射出温度を測定する温度セン サ 1 0 6 、 および樹脂材料の注入 （供給） 圧力を測定する圧 力センサ 1 0 7 が接続されている。
さ らに、 コ ン ト ローラ 1 0 0 には、 イ ジエタ トモータ 1 0 8 、 このイ ジエタ トモータ 1 0 8 に対応して設け られた位置 センサ 1 0 9、 および安全装置 1 1 0 が接続されている。 ィ ジェ ク トモータ 1 0 8 は、 成形品を金型 3 よ り 取り 出すため のボールネジ （図示せず） を駆動する。 位置センサ 1 0 9 は、 このポールネジの始点と終点を検出する。 安全装置 1 1 0 は、 装置カバーが閉 じられている こ と の確認を行な う。 また、 安 全装置 1 1 0 には、 緊急停止用のスィ ッチ等も含まれている。
次に、 上述した射出成形機 1 の動作について説明する。
まず、 第 2 ク ラ ンク機構を動作させる A Cサーボモータ 1 5 を停止させ、 梃子アーム 3 0 の支点を停止させる。 この状 態を図 3 に実線で示す。 この状態で、 梃子アーム 3 0 の支点 は、 X方向に移動不能と なる と と もに、 Y方向にス ライ ド自 在と なってレヽる。
そ して、 この状態で、 第 1 ク ラ ンク機構を動作させる A C サーポモータ 1 4 を付勢し、 第 1 ク ラ ンク機構を動作させて スライ ドシャ フ ト 2 0 をス ライ ドさせ、 力点揺動機構を図 3 に破線で示す位置まで大き く スライ ドさせる。 これによ り 、 梃子アーム 3 0 が支点を中心に実線の位置から破線の位置ま で大き く 回動し、 梃子アーム 3 0 の作用点に接続されたメ イ ンシャ フ ト 3 5 が X方向に大き く スライ ドされる。 そ して、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 の先端に取り 付け られた移動側の金型 3 が固定側の金型 5 に向けて大き く 移動される。 本実施の形態 では、 この と きの金型 3 の移動距離が 1 5 0 [ m n！] 〜 3 0 0 [ m m ] 程度、 例えば、 2 5 0 [ m m ] 程度になる よ う に、 第 1 ク ランク機構の構造を設計してある。
こ の と き、 スライ ドシャ フ ト 2 6 に取り 付け られた支点揺 動機構の支点ブロ ック 3 1 、 およびス ライ ドシャ フ ト 2 0 に 取り 付け られた力点揺動機構の力点ブロ ック 3 3 が Y方向に 沿って外側に一旦ス ライ ド して元の位置に戻る。 これによ り 、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 を X方向に直動させる こ と を許容してい る。 言い換える と、 この と き、 支点揺動機構および力点揺動 機構における摺動摩擦は、 両者の丁度中間にある作用点に対 して逆方向からそれぞれ作用 し、 これら摺動摩擦に起因 した 応力は作用点で相殺される こ と になる。
また、 上述した動作によって移動側の金型 3 が固定側の金 型 5 に近付いて停止 した と き、 移動側の金型 3 の接合面 3 a と 固定側の金型 5 の接合面 5 a と の間の隙間が、 少なく と も 数 1 0 0 [ μ ιη ] 〜 5 ί μ m l 程度になる よ う に、 第 1 ク ラ ンク機構の構造ゃスライ ドシャフ ト 2 0 の長さが設定されて いる。 言い換える と 、 第 1 ク ラ ンク機構は、 ス ラ イ ドシャ フ ト 2 0 、 すなわち金型 3 を比較的大き く ス ラ イ ドさせる よ う に動作する。
本実施の形態において、 第 1 ク ラ ンク機構の回転角度 と 、 A Cサーボモータ 1 4 が発生する トルク の変化およびス ライ ドシャ フ ト 2 0 の変位 と 、 の関係を図 7 に示 してある。 これ によ る と 、 A Cサーボモータ 1 4 の回転を開始する と き と停 止する と き に大き な トルク を生 じている こ と がわかる。
上記の よ う に金型 3 を大き なス ト ロ ーク で移動させた後、 今度は A Cサーボモータ 1 4 が停止されて第 1 ク ラ ンク機構 が停止され、 梃子アームの力点が X方向に関 して停止される。 こ の後、 力点は、 支点 と して作用する。 また、 この と き、 力 点揺動機構の作用によ り 、 力点は Y方向にス ラ イ ド自在と な つてレ、る。
そ して、 こ の状態で、 A Cサーポモータ 1 5 を付勢して第 2 ク ラ ンク機構を動作させ、 ス ライ ドシャ フ ト 2 6 を X方向 に沿ってス ライ ドさせる。 この と き、 今度は、 上述 したよ う に停止 した梃子アーム 3 0 の力点を中心に して、 図 4 で実線 で示す位置から破線で示す位置まで梃子アーム 3 0 が僅かに 回動される。
この と き、 支点の移動距離は、 移動側の金型 3 の移動距離 が少な く と も数 1 0 0 [ /i m ] 〜 5 ί β m l 程度になる よ う に、 すなわち 2 つの金型 3 、 5 の接合面 3 a 、 5 a 同士が最 終的に所定の押圧力で圧接する値に設計されている。 言い換 える と 、 第 2 ク ラ ンク機構は、 ス ライ ドシャ フ ト 2 6 、 すな わち金型 3 を僅かにス ライ ドさせる よ う に動作する。 このよ う に、 2段階に分けて金型 3 を移動させる と きの 2 段目 の移動時に、 射出装置 1 0 のノ ズル 1 0 a を介して樹脂 材料が注入 （供給） される。 この と き、 固定側の金型 5 の背 面側から ノ ズル 1 0 a が差し込まれて樹脂材料が注入され、 樹脂材料の注入速度、 温度、 圧力が各センサ 1 0 5、 1 0 6、
1 0 7 を介してコ ン ト ローラ 1 0 0 で監視される。
樹脂材料の注入が開始される と 、 コ ン ト ローラ 1 0 0 にて、 ロー ドセル 1 0 4 を介 して金型 3 に作用する圧力が監視され る と と もに、 リ -ァスケール 1 0 3 を介して金型 3 の移動距 離が監視され、 樹脂材料の注入圧力、 金型 3 の押圧力、 金型
3 の移動距離を適切な値にコ ン ト ロールする よ う に、 射出成 形機 1 の各機構が制御される。
この際、 例えば、 第 2 ク ラ ンク機構によ る動作時に、 金型
3 の接合面 3 a と金型 5 の接合面 5 a と の間の隙間を数 1 0
0 [ m ] 力 ら 5 [ m ] までミ ク ロ ン単位で変化させ、 樹 脂材料の充填が完了する直前に圧力制御に移行して、 例えば
1 0 [ ト ン] 力、ら 5 0 [ ト ン] まで所定時間内に昇圧し、 一 定時間保持する よ う に しても良い。 つま り 、 樹脂材料の圧力 を一定に保持しつつ金型 3 を移動させた り 、 圧力を変化させ つつ金型 3 を移動させた り する こ と ができ、 或いは、 樹脂材 料の圧力にかかわらず一定の移動速度で金型 3 を移動させた り する こ と もでき る。
いずれに しても、 樹脂材料の注入と と もに、 第 2 ク ラ ンク 機構の動作によって、 梃子アーム 3 0 の中央に接続されたメ イ ンシャフ ト 3 5 が X方向にスライ ドされ、 移動側の金型 3 の接合面 3 a が固定側の金型 5 の接合面 5 a に圧接される。 こ の動作の間、 スライ ドシャ フ ト 2 6 に取り 付け られた支 点揺動機構の支点プロ ック 3 1 、 およびス ライ ドシャフ ト 2 0 に取り 付け られた力点揺動機構の力点ブロ ック 3 3 が図中 破線で示すよ う に Y方向に沿つて外側に僅かにス ライ ドする < この場合においても、 支点揺動機構および力点揺動機構にお ける摺動摩擦は、 両者の丁度中間にある作用点に対して逆方 向からそれぞれ作用 し、 これら摺動摩擦に起因 した応力は作 用点で相殺される こ と になる。
そ して、 第 2 ク ランク機構によって梃子アーム 3 0 が僅か に回動されている間に、 樹脂材料の注入が完了 し、 金型 3、 5 の隙間から空気が流出され、 2 つの金型 3 、 5 の押圧力と 樹脂材料の注入圧力と のバラ ンスが と られて、 金型 3 、 5 内 に樹脂材料がまんべんなく 行き渡る。 そ して、 第 2 ク ラ ンク 機構によ る梃子アーム 3 0 の回動の終わ り 近く で、 金型 3 の 接合面 3 a と金型 5 の接合面 5 a とが所定の押圧力で圧接さ れ、 成形品の転写性が高め られる。
こ の後、 所定の冷却時間を置いて、 2 つの A Cサーボモー タ 1 4、 1 5 が再び駆動され、 移動側の金型 3 が固定側の金 型 5 から大き く 離間され、 図示しないイ ジェク ト機構が動作 されて、 成形品が取り 出される。 この際、 成形品を取り 出す 空間を広げるため、 第 1 ク ラ ンク機構が金型 3、 5 を大き く 広げる よ う 作用する。
以上のよ う に、 本実施の形態によ る と、 梃子アーム 3 0 の 一端にある支点だけを A Cサーボモータ 1 5 によって付勢し 或いは他端にある力点だけを A Cサーボモータ 1 4 によって 付勢する よ う に したため、 ェキセ ンシャ フ ト 2 1 およびク ラ ンク シャ フ ト 1 6 を介してフ レー ム 2 に伝達される反力に起 因 した応力が、 梃子アーム 3 0 の中間にある作用点に連結さ れたメ イ ンシャ フ ト 3 5 の軸線上で相殺され、 フ レーム 2お ょぴ可動プラテン 1 3 に捩じれ応力を生じる こ とが無い。
よ り詳細には、 A Cサーポモータ 1 5 によ って発生される トルクが作用する作用線、 すなわちスライ ドシャ フ ト 2 6 の 軸線と、 A Cサーポモータ 1 4 によって発生される トルクが 作用する作用線、 すなわちス ライ ドシャ フ ト 2 0 の軸線と、 から等距離にある仮想面 （図示せず） に対し、 4本のタイバ 一 1 2が対象をなす位置に配置されてお り 、 これら 4本のタ ィバー 1 2 に固定側の金型 5 を固設した固定プラテン 1 1 が 固設されているため、 2つの金型 3、 5 に捩じれ応力を生じ る こ とがない。
また、 本実施の形態によ る と、 梃子アーム 3 0 の支点から 作用点までの距離と力点から作用点までの距離が等しく され 且つ支点揺動機構の摺動摩擦と力点揺動機構の摺動摩擦が等 しく されているため、 梃子アーム 3 0 が回動した際に支点お よび力点に生じる摺動摩擦が互いに逆方向に同 じ力で作用す る。 このため、 梃子アーム 3 0 に生じる応力が常に梃子ァー ム 3 0 の中心にある作用点で相殺され、 作用点に連結された メ イ ンシャ フ ト 3 5 に捩じれ応力が生じる こ とがない。
このため、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 を固定側の金型 5 に向けて 真っ直ぐ駆動させる こ とができ、 互いに接合される 2つの金 型 3 、 5 の接合面 3 a 、 5 a の平行度を極めて高く する こ と ができる。 これによ り 、 2つの金型 3 、 5 の接合面間の隙間 を極めて小さ く しても、 隙間の寸法精度を接合面 3 a 、 5 a 全面に亘つて高 く 維持する こ とができ、 金型 3 、 5 同士が傾 いて接触する こ と がな く 、 均一且つ極めて微小な隙間を確実 に形成する こ とができ る。
また、 本実施の形態による と、 A Cサーポモータ 1 4 を付 勢して第 1 ク ラ ンク機構を動作させて梃子アーム 3 0 を大き く 回動させ、 その後に A Cサーボモータ 1 5 を付勢して第 2 ク ラ ンク機構を動作させて梃子アーム 3 0 を小さ く 回動させ る といった 2段階の型締めが可能と なる。
例えば、 上述 したよ う な射出成形機 1 の型締め機構では、 成形した品物を取 り 出す必要性がある こ とから、 2つの金型 3 、 5 を比較的大き く 引き離す必要があ り 、 こ の 2段階の型 締め機構の 1 段目 の駆動で金型 3 を大きなス ト ロークで移動 させる こ とが有利と なる。
また、 見方を変える と、 1 段目 の駆動によって移動側の金 型 3 を固定側の金型 5 に向けて比較的高速に駆動せしめて極 めて近接させ、 2段目 の駆動で実際の型締めを行な う よ う に 制御する こ と が可能と なっている。 つま り 、 1 段目 の駆動機 構と 2段目 の駆動機構をそれぞれ機能にあったものにする こ とができ、 駆動機構 （駆動源および駆動伝達機構を含む） の 設計の自 由度を増すこ とができ、 よ り 効率的な動作が可能と なる。
また、 上述したよ う に、 本発明の構造に起因 して、 金型 3 に捩 じれ応力を生じる こ と がないこ とから、 2つの金型 3 、 5 の接合面 3 a 、 5 a 間に数 1 0 0 [ μ πι；] 〜 5 [ μ πι ] 程 度の微小且つ均一な隙間を形成でき、 2段目 の駆動と平行し て金型に樹脂材料を注入した際、 空気だけを効率的且つ確実 に逃がすこ と もでき る。
言い換える と、 金型 3 の平行度を高めて金型 3 の位置精度、 すなわち隙間精度を高める こ とで、 従来実現不可能と されて いた微小間隙を金型 3 、 5 間に形成する こ と ができ、 転写性 に優れバ リ 等の不具合を生じる こ と のない成形品を形成でき、 歩留ま り を高める こ と ができ る。 また、 これに付随した効果 と して、 金型制作にかかる コ ス ト を大幅に削減でき る。
こ こで、 本実施の形態の効果について、 射出成形に使用す る金型の観点から、 さ らに詳しく 考察する。
射出成形機 1 の金型設計製作において、 超精密成形、 薄型 品成形、 非対称形状品の成形に使用する金型の空気抜き孔ゃ 充填孔 （ゲー ト） の数、 大き さ、 位置の設計は非常に重要で ある。 特に、 金型を加工して形成される空気抜き孔の設計が 不充分であった り 、 均一に加工されなかった場合、 以下のよ う な問題を生じる。
第 1 に、 樹脂材料の充填に伴って空気が外部に効率良く 排 出されないため、 金型内部に残留 した空気の断熱圧縮が起り 、 その部分のみ高温になって樹脂が変性し固化する こ と になる。 この場合、 炭化などによ り 変性個所を 目視でき る時もある力 S、 殆どの場合は僅かな変性で視認できず、 且つ強度低下な ど物 性値の変化が起り 不良品と なる。 第 2 に、 この よ う に変性しないまでも、 残留した空気によ つて金型内部の充填圧力が不均一になった り 固化が不均一に 起る と、 内部応力による歪みを生じさせる。 これらは、 成形 品のゆがみや光学品の場合においては、 複屈折率を生じさせ る原因 と なる。
これに対し、 上述した本実施の形態の射出成形機 1 による と、 金型 3 の厳密な位置制御及び圧力制御が可能と な り 、 且 つ金型 3 、 5 の接合面 3 a 、 5 a 間の間隙が接合面全面に亘 つて均一と なるため、 数 1 0 0 [ i m ] 力 ら 5 [ μ m ] 程度 の微小且つ均一な隙間を形成でき、 金型内部への樹脂の充填 量や充填率に応 じて隙間から空気を自在に排出する こ と がで さ る。
つま り 、 上述したよ う な金型設計の問題を解決するために は、 樹脂材料の充填に伴う 空気の排出を低圧のまま高速且つ 確実に行ない、 樹脂材料を高速で充填して樹脂の充填圧力や 固化を均一にする こ とが重要となる。 このためには、 樹脂材 料の射出圧力を低く したまま射出速度を高く する必要がある。 又、 成形品にバ リ を生じさせないよ う に、 樹脂材料が漏れ出 ない程度に間隙を極小に保持した り 、 転写率を高く するため に、 金型の押圧力を変化或いは保持した り する こ と も重要と なる。
よって、 本実施の形態の型締め機構のよ う に金型の接合面 の隙間を平行且つ微小にする こ とができ る と、 従来のよ う に 金型に空気抜き孔を形成する必要性が大幅に減少され、 グー トの設定が容易にな り 、 金型の設計概念が極めて単純化され る。
要約する と、 本実施の形態の型締め機構を採用する と、 金 型の設計概念を極めて単純化でき、 金型の設計、 製作コス ト 及び製造期間 （納期） を大幅に縮小できる。 また、 従来、 不 可能又は非常に歩留ま り が悪いため現実的と考えられなかつ たよ う な、 超精密成形、 薄品成形、 非対称形状品成形、 超精 密転写成形、 光学特性要求度の高い光学品成形等の金型が製 作可能と なる。
また、 従来の ト グル機構による射出成形機の場合、 金型の 接合面の間隙を 自在に制御できないし、 特に接合面が接触す る時の圧力や衝撃を制御でき ないため、 金型の接合面同士が 傾いた状態で頻繁に接触し、 金型の接合面の磨耗や変形等に よ り 、 金型寿命が短かった。
これに対し、 本実施の形態によ る と、 金型の接合面の隙間 を高精度に制御でき、 接合面が接触する と きの圧力や衝撃を 制御でき る こ とから、 金型の使用寿命を大幅に伸ばすこ とが でき る。 精密成形においては、 金型は高価であ り 、 金型の長 寿命化は、 金型コス トの低減や成形歩留ま り の向上をもた ら し、 成形全体の生産性向上に大き く 寄与する。
次に、 本発明の効果について、 射出成形される製品の観点 から、 さ らに詳しく 考察する。
金型内の空気が、 充填される樹脂材料によって外部へ押し 出される時、 ガス抜き効果の悪い金型の場合、 空気を抜く た めの不必要な充填圧力が必要になる。 当然金型内の空気にこ の圧力が掛かり 、 顕著な場合には高圧によ る温度上昇のため 樹脂が分解する こ と がある。 炭化などによ り 視認できればよ いが、 変色などが起こ らなかつた場合は強度低下などが確認 出来ず、 組立て工程や、 市場に出てから強度不足による破損 などの問題が出て、 初めてガス抜き不良による充填不量ゃ分 解による強度低下に気が付く こ と も有る。 つま り 、 ガス抜き 不良に起因 した不良は、 目 に見えない不良の方が多く 発生し ているが、 その事に気が付いている人は少ない。
又、 金型表面に微細な模様を成形でき る状態を転写率が良 好な状態と しているが、 逆に、 転写率が悪い場合は、 空気抜 きが良く 出来ていない状態と なる。 つま り 、 金型内に於ける 空気の圧力によ り 、 樹脂が充填される際に、 金型内空間に樹 脂が完全に充填されず、 空気層が残る こ と がある。 そのため 金型表面に対する樹脂の当た り が悪く 、 微細な模様が成形.出 来な く なる。
又、 高粘度樹脂、 特にポ リ カーボネー トゃァク リ ルな どで は収縮率が小さ く 、 バ リ も出に く い。 仮に厚さ 1 m mの成形 品の場合、 収縮は 5 ί μ m 位であるが、 パーティ ングをバ リ が出ない 1 0 · [ μ m ] 程開け、 充填完了時にパーティ ング を閉 じた場合、 樹脂の充填圧力に頼る よ り も遥かに少ない圧 力で転写率を上げる事が可能である。 しかし、 従来の機構で は完全に動作させる こ とが難しいが、 本実施の形態ではこの 動作を確実に行な う こ とが可能である。 そのため、 超微細な 表面が必要な成形品においてはもつ と も有効な機構と考えら れる。
本来、 樹脂材料の充填圧力は、 樹脂の粘度、 ラ ンナー、 ゲ ー ト、 成形品の形状に左右される。 しかし、 充填圧力には、 実際には、 空気を押出すための抵抗も含まれてお り 、 こ の抵 抗が高いと 、 余分な充填圧力が掛る事によ り 、 樹脂の挙動が 滑らかではな く 、 内部応力が残り やすい。
尚、 上述 した本実施の形態の効果は、 例えば、 図 8および 図 9 に示した構造を採用 しても達成する こ とができ る。
図 8 に示す例では、 梃子アーム 3 0 の支点をス ライ ド自在 に支持した支点揺動機構のスライ ド レール 3 2がフ レーム 2 に固設されている。 これ以外の構成は、 上述 した実施の形態 の射出成形機 1 と 同 じであるため、 こ こ では、 同一符号を付 して詳細な説明を省略する。
こ の構造を採用する と、 梃子アーム 3 0 の支点が Y方向の ス ライ ドのみ許容し、 X方向に関 して固定される。 この場合、 梃子アーム 3 0 の力点を付勢する A Cサーポモータ 1 4 によ つて トルク が発生された と き、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 を介 して 梃子アーム 3 0 の作用点に伝達される反発力がフ ロ ン小側の 支点揺動機構にも同等に作用する。
つま り 、 この場合においても、 全ての応力がメ イ ンシャフ ト 3 5 に集中 し、 射出成形機 1 ' 全体と して捩じれ応力を生 じる こ とがない。 尚、 こ こでは、 梃子アーム 3 0 の支点を X 方向に関 して固定した場合について説明 したが、 梃子アーム
3 0 の力点を X方向に関 して固定しても良い。
また、 図 9 に示す例では、 梃子アーム 3 0 ' の梃子比を変 えてあ り 、 2つの駆動源 1 4 ' 、 1 5 ' を変えてある。 これ 以外の構成は、 上述 した射出成形機 1 と同 じであるため同一 符号を付して詳細な説明を省略する。
この構造を採用 した場合、 梃子アーム 3 0 ' の作用点から 支点までの距離、 作用点から力点までの距離、 A Cサーポモ —タ 1 4 ' によ って発生される トノレク、 および A Cサーポモ ータ 1 5 ' によ って発生される トルク が、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 に全ての応力が集中する値に設定される。 これによ り 、 射 出成形機の設計の 自 由度を高める こ とができ る。
言い換える と、 梃子アーム 3 0 ， の梃子比を変える こ と に よ り 、 各駆動機構の駆動源や駆動伝達機構の選択の 自 由度を 増すこ とができ る。 例えば、 梃子アーム 3 0 ' の作用点から の距離を大き く して小さな トルクで大きなス ト ロークで動作 させた り 、 作用点からの距離を小さ く して大きな トルク で小 さなス ト ロークで動作させた り する こ と もでき る。
よ り 具体的には、 A Cサーボモータ 1 4 ， の トルク を大き く して作用点から力点までの距離を短く し、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 を大きなス ト ロークで動作させて型締め機構の 1段 目 の 駆動と し、 A Cサーボモータ 1 5 ' の トルク を小さ く して作 用点から支点までの距離を大き く し、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 を 小さなス ト ローク で動作させて 2段目 の駆動とする こ と がで き る。
また、 図 9 の構造を採用 した場合、 梃子アーム 3 0 ' の支 点から作用点までの距離、 力点から作用点までの距離、 支点 揺動機構の摺動摩擦、 および力点揺動機構の搢動摩擦が、 梃 子アーム 3 0 ' の作用点に応力が集中する値に設定される。 つま り 、 梃子アーム 3 0 ， の支点および力点にそれぞれ作用 する摺動摩擦に起因 した応力が作用点に集中する よ う に、 梃 子アーム 3 0 ' の梃子比、 および支点揺動機構および力点揺 動機構が選択される。
尚、 この発明は、 上述した実施の形態に限定される も ので はなく 、 この発明の範囲内で種々変形可能である。
例えば、 上述 した実施の形態では、 2つの駆動機構を用い て梃子アーム 3 0 を駆動方向に押圧する構造についてのみ説 明 したが、 これに限らず、 梃子アーム 3 0 を駆動方向逆側か ら引っ張る構造を採用 しても良い。
図 1 0 には、 梃子アーム 3 0 を逆方向に引っ張る構造を有 する変形例を示 してある。 こ の構造においても、 上述した実 施の形態の射出成形機 1 と 同様に機能する構成要素には同一 符号を付してその詳細な説明を省略する。
つま り 、 この構造では、 梃子アーム 3 0 の支点に取り 付け られた支点揺動機構のスライ ドレール 3 2 が矩形のボック ス 部材 4 1 の内壁に固設され、 ボックス部材 4 1 の反対側の外 壁に一体的に突設された支持部 4 2 にスライ ドシャ フ ト 2 6 の一端が回動自在に取り 付け られている。 スライ ドシャ フ ト 2 6 は、 上述した実施の形態と逆方向に延設され、 上述 した 実施の形態と同 じク ラ ンク機構および A Cサーポモータ 1 5 が逆方向に接続されている。
また、 同様に して、 梃子アーム 3 0 の力点に取り 付け られ た力点揺動機構のスライ ドレール 3 4 が矩形のボックス部材 4 3 の内壁に固設され、 ボックス部材 4 3 の反対側の外壁に 一体的に突設された支持部 4 4 にスライ ドシャ フ ト 2 0 の一 端が回動自在に取り 付けられている。 スライ ドシャ フ ト 2 0 は、 上述した実施の形態と逆方向に延設され、 上述した実施 の形態と 同 じク ラ ンク機構および A Cサーボモータ 1 4 が逆 方向に接続されている。
そ して、 各ボック ス部材 4 1 、 4 3 を挟持する位置関係で 各ボック ス部材 4 1 、 4 3 を X方向にスライ ド可能に支持す るス ライ ド機構が設け られている。 各スライ ド機構は、 ボッ タス部材 4 1 、 4 3 の外壁に固設されたスライ ダ 7 1 、 およ ぴス ライ ダ 7 1 をスライ ド可能に支持した レール 7 2 を有す る。 この よ う に、 支点揺動機構を収容 したボック ス部材 4 1 および力点揺動機構を収容 したボック ス部材 4 3 を X方向に 沿ってス ラ イ ド可能に支持する こ と によ り 、 上述した他の実 施の形態で必要だったスライ ドシャ フ ト 2 0 、 2 6 のガイ ド が不要と なる。 尚、 このよ う なス ライ ド機構は、 上述した他 の実施の形態の装置に採用 しても良く 、 支点揺動機構および 力点揺動機構を直接的に X方向にスライ ド可能に支持する こ とができ る。
このよ う な変形例においても、 上述した実施の形態と 同様 の効果を奏する こ と ができ、 その上、 駆動方向に沿った装置 サイズを小型化でき、 省スペース化を実現できる。
また、 上述した実施の形態では、 梃子アーム 3 0 の支点お よび力点を Y方向にス ライ ド自在に支持する支持機構と して スライ ド レールを有するタイ プの揺動機構について説明 した が、 これに限らず、 支点揺動機構および力点揺動機構につい ては、 種々 の変形例が考え られる。 以下、 代表して、 力点揺 動機構の変形例について説明する。
例えば、 図 1 1 に示すよ う に、 梃子アーム 3 0 の力点に口 ーラ 5 1 を回動自在に取り 付け、 スライ ドシャ フ ト 2 0 の先 端にローラ 5 1 を案内する ス ライ ド溝部材 5 2 を取り 付けて も良い。
また、 図 1 2 に示すよ う に、 上記ローラ 5 1 の代り に、 ス ライ ド部材 5 2 のスライ ド溝 5 2 a に沿って摺動する矩形の プロ ック 5 3 を梃子アーム 3 0 の力点に固設しても良い。
また、 上述した実施の形態では、 梃子アーム 3 0 の支点お よび力点を夫々付勢する駆動機構と して、 A Cサーポモータ 1 4 、 1 5 にク ラ ンク機構を組み合わせた駆動機構について 説明 したが、 これに限らず、 例えば、 図 1 3 に示すよ う に、 油圧によ って駆動されるシ リ ンダー機構 6 1 を駆動機構に採 用 しても良い。 または、 図 1 4 に示すよ う に、 モータ 6 2 に よって駆動されるボールネジ機構 6 3 を駆動機構に採用 して ち民い。
また、 上述した実施の形態では、 被成形材料と して樹脂を 使用 したプラスティ' ック射出成形機に本発明を採用 した場合 について説明 したが、 これに限らず、 合金を含む金属材料を 成形するプレス機構やダイ キャス トマシーンに本発明を適用 する こ と ができ、 或いは被成形材料と してガラス材料を使用 したガラス成形機に本発明を適用する こ とができる。
また、 上述した実施の形態では、 比較的大型の射出成形機 やプレス機に本発明を適用 した場合について説明 したが、 こ れに限らず、 人間が容易に立ち入る こ と のできない宇宙空間 や危険区域、 医療現場における無菌空間な どで使用する厳密 な位置制御や圧力制御が必要な遠隔操作のマニュ ピユ レータ や、 ロボッ トアームの関節構造な どのマイ ク ロマ シー ンな ど に本発明を適用する こ と もでき る。
また、 上述した実施の形態では、 2つの A Cサーボモータ
1 4 、 1 5 の う ち一方を停止 して他方を駆動する よ う に制御 したが、 これに限らず、 2つの A Cサーボモータ 1 4、 1 5 を同時に駆動して梃子アーム 3 0 の支点および力点を同時に 移動させる よ う に しても良い。
さ らに、 上述 した実施の形態では、 固定側の金型 5 を固設 した固定プラテン 1 1 を 4本のタイバー 1 2 で支える構造に ついて説明 したが、 これに限らず、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 を挟 んで Y方向に対象をなすよ う に配置した偶数本のタイバー 1
2 を設ければ良い。
次に、 本発明を適用 した超精密熱プ レス装置 8 0 (プ レス 機） （以下、 単に、 熱プレス機 8 0 と称する） について、 図
1 5 を参照 して説明する。 こ の熱プ レス機 8 0 は、 上述 した 射出成形機 1 と基本的な構造や機能が同 じであるため、 同様 に機能する構成要素については同一符号を付してその詳細な 説明を省略する。
本実施の形態の熱プレス機 8 0 は、 例えば、 半導体基板に 加熱表面処理を した り 、 微細溝パター ンを直接エ ンボス加工 する こ と 、 又、 フィルム状の光ディ スクや液晶ディ スプレイ の導光板などの精密転写成形をする こ と な どに適 している。
図 1 5 に示すよ う に、 熱プ レス機 8 0 は、 装置の外殻を成 す筐体 8 1 を有する。 筐体 8 1 の下端近く には、 略矩形板状 の固定側の押圧板 8 2 が固設されている。 押圧板 8 2 は、 上 述した射出成形機 1 の固定プラテ ン 1 1 と 同様に機能し、 水 平面 （Y Z平面） と略平行に高精度に位置決めされて設け ら れている。
押圧板 8 2 の図中上方に離間 した位置には、 可動側の押圧 板 8 3 が設け られている。 この押圧板 8 3 は、 上述した射出 成形機 1 の可動プラテン 1 3 と 同様に機能し、 押圧板 8 2 と の間の平行度を高精度に維持した状態で X方向にスライ ド移 動され、 押圧板 8 2 に対して離接される。
この と き、 押圧板 8 3 は、 押圧板 8 3 の背面側に突設され たガイ ドロ ッ ド 8 4および筐体 8 1 に対応して設けられたガ イ ド穴 8 5 によ り ガイ ドされる。 ガイ ドロ ッ ド 8 4 は、 上述 した射出成形機 1 のタイバー 1 2 と同様に機能し、 メ イ ンシ ャ フ ト 3 5 の中心を通 り 梃子アーム 3 0 の支点および力点力、 ら等距離にある仮想面に対して対象をなすよ う に偶数本設け られている。
筐体 8 1 の略中央には、 押圧板 8 3 を駆動するための 2つ の A Cサーポモータ 1 4、 1 5 が固設されている。 本実施の 形態では、 図中左側のモータ 1 4 を駆動源とする第 1 ク ラ ン ク機構および図中右側のモータ 1 5 を駆動源とする第 2 ク ラ ンク機構が同 じ構造を有する。
左側の第 1 ク ラ ンク機構を代表 して説明する と、 A Cサー ボモータ 1 4 の回転軸 1 4 a には、 偏心カ ム 2 2 が固設され ている。 偏心カム 2 2 は、 カムフォロア 2 4 に対 して回転自 在に受け入れられている。 モータ 1 4 を回転する と、 偏心力 ム 2 2が回転し、 カムフォ ロア 2 4 を X方向に移動させる。
一方、 押圧板 8 3 の背面側中央から延設されたメ イ ンシャ フ ト 3 5 の基端部は、 梃子アーム 3 0 の中央の作用点に回動 自在に取り 付け られている。 梃子アーム 3 0 の作用点から等 距離にある支点および力点には、 それぞれ、 支点揺動機構お よび力点揺動機構を介して、 上述 したカ ム フ ォロア 2 4 の先 端が回動自在に取り 付け られている。
支点揺動機構および力点揺動機構は、 同 じ構造を有するた め、 こ こ では、 図中左側の力点揺動機構を代表して説明する。 特に、 支点揺動機構および力点揺動機構は、 全く 同一の摩擦 抵抗を有する。
力点摇動機構は、 梃子アーム 3 0 をその力点で回動自在に 支持した力点ブロ ック 3 3 、 力点ブロ ック 3 3 を Y方向にス ライ ド自在に取り 付けたスライ ド レール 3 4 、 およびカ ム フ ォロ ア 2 4 の先端に回動自在に取 り 付けられている と と もに スライ ド レール 3 4 をその内壁に固設 したボック ス部材 4 1 を有する。
各ボッ クス部材 4 1 の外側には、 複数本のガイ ドロ ッ ド 8 6 が突設され、 筐体 8 1 に対応 して設け られたガイ ド穴 8 7 と協動して、 ボックス部材 4 1 の X方向へのスライ ド移動を ガイ ドする。
図 1 6 には、 上記構造の熱プ レス機 8 0 の動作を制御する 制御系のプロ ック図を示してある。
熱プ レス機 8 0 の コ ン ト ローラ 2 0 0 には、 2 つの A Cサ ーボモータ 1 4、 1 5 、 およぴ各モータ 1 4 、 1 5 に対応し て設け られた 2 つの位置センサ 1 0 1 、 1 0 2 が接続されて いる。 各位置センサ 1 0 1 、 1 0 2 は、 A Cサーポモータ 1 4、 1 5 の制御に必要なク ラ ンク位置を検出する。
また、 コ ン ト ローラ 2 0 0 には、 押圧板 8 3 の X方向に沿 つた位置を ミ ク 口 ン単位で測定するための リ ユアスケール 1 0 3 、 および押圧扳 8 3 の押圧力を測定するためのロー ドセ ル 1 0 4 が接続されている。 リ ニアスケール 1 0 3 の代り に、 押圧板 8 3 の位置をサブミ ク 口 ン単位で測定可能な レーザ測 定機などを用いても良い。
また、 コ ン ト ローラ 2 0 0 には、 ヒータ 2 0 1 、 冷却装置 2 0 2、 真空ポンプ 2 0 3 、 および供給機構 2 0 4 が接続さ れている。 ヒータ 2 0 1 および冷却装置 2 0 2 は、 押圧板 8 2、 8 3 を所望する温度に加熱および冷却する。 真空ポンプ 2 0 3 は、 2枚の押圧板 8 2 、 8 3 が配置された空間を真空 雰囲気にする真空チャ ンバ 2 0 5 内を真空引 きする。 供給機 構 2 0 4 は、 2枚の押圧板 8 2 、 8 3 間に被押圧部材を供給 する。 被押圧部材は、 予め加熱された状態で供給されても良 い σ
さ らに、 コン ト ローラ 2 0 0 には、 安全装置 1 1 0 が接続 されている。 安全装置 1 1 0 は、 装置カバーが閉 じられてい る こ と の確認を行な う 。 また、 安全装置 1 1 0 には、 緊急停 止用のスィ ツチ等も含まれてレヽる。
次に、 上述した熱プレス機 8 0 の動作について説明する。 まず、 第 2 ク ラ ンク機構を動作させる A Cサーボモータ 1 5 を停止させ、 梃子アーム 3 0 の支点を停止させる。 そ して、 こ の状態で、 第 1 ク ラ ンク機構を動作させる A Cサーポモー タ 1 4 を付勢し、 第 1 ク ラ ンク機構を動作させてカムフ ォ ロ ァ 2 4 をス ライ ドさせる。 これによ り 、 梃子アーム 3 0 が支 点を中心に大き く 回動 し、 梃子アーム 3 0 の作用点に接続さ れたメ イ ンシャ フ ト 3 5 が X方向に大き く ス ライ ドされ、 メ イ ンシャ フ ト 3 5 の先端に取り 付けられた移動側の押圧板 8 3 が固定側の押圧板 8 2 に向けて大き く 移動される。
上記のよ う に押圧板 8 3 を大き なス ト ロークで移動させた 後、 今度は A Cサーボモータ 1 4 が停止されて第 1 ク ラ ンク 機構が停止され、 梃子アーム 3 0 の力点が X方向に関して停 止される。 こ の後、 力点は、 支点と して作用する。 そ して、 こ の状態で、 A Cサーポモータ 1 5 を付勢して第 2 ク ラ ンク 機構を動作させ、 カ ム フ ォ ロア 2 4 を X方向に沿ってスライ ドさせる。 この と き、 今度は、 上述したよ う に停止 した梃子 アーム 3 0 の力点を中心に して、 梃子アーム 3 0 が僅かに回 動される。
以上のよ う に、 本実施の形態の熱プ レス機 8 0 による と、 上述した射出成形機 1 と同様に、 支点揺動機構又は力点揺動 機構を介 して付勢されたメ イ ンシャ フ ト 3 5 に対し、 X方向 以外の応力は、 互いに打ち消 し合 う ため作用 しない。 このた め、 押圧板 8 3 の大き さ力 S 2 [ m ] X 2 [ m ] 程度になって も、 平行度を高精度に維持したまま押圧板 8 3 の下死点や押 圧力を高精度に制御でき る。
特に、 本発明を熱プ レス機に適用 した場合に特有の効果と して、 以下のよ う な効果を奏する こ と ができ る。
第 1 に、 上述 した熱プレス機 8 0 によって、 超高集積回路 の配線を確実且つ容易に形成でき る。
従来、 超高集積回路の配線を形成する場合、 シ リ コ ン基板 に対して C V D ( Chemical Vapor Deposition) ゃメ ツキ処理 等によ り マスク をノヽ。ターユング し、 その後、 エッチング処理- 或いは、 C M P ( Chemical Mechanical Polishing) 等に よ り 微細溝に配線を形成している。
このため、 従来の方法では、 工数が多く 、 処理に要する時 間が長かった。 また、 化学処理に依るため、 再現性が悪く 、 歩留ま り が悪かった。
また、 近年、 配線材料と してアル ミ ニ ウ ム の代り に銅を使 用する よ う にな り つつあるが、 従来の化学処理による と、 銅 がシ リ コ ン基板を侵食する問題があった。 さ らに、 従来の方 法だと、 配線が剥離し易かった。
これに対し、 上述 した熱プレス機 8 0 を用いる と、 シリ コ ン基板に微細溝パター ンを、 直接、 エ ンボス加工によ り 形成 でき る。 また、 銅やアルミ ニウムの微細パターンを溝に直接 挿入圧着、 または熱圧着でき る。 これによ り 、 工数を減らす こ とができ、 処理時間を短縮でき、 運転費用や設備費用を軽 減できる。
また、 従来のよ う に化学処理を不要とするため、 エツチン グ処理や C M P などの化学処理に起因 した処理の不安定要素 を完全に排除でき、 歩留ま り を高める こ と ができ る。
こ の他に、 上述した熱プ レス機 8 0 を、 半導体基板の表面 処理や圧着処理に利用する こ と もでき、 処理時間を短縮して 歩留ま り を高める こ とができる。
第 2 に、 上述 した熱プ レス機 8 0 によって、 多層プ リ ン ト 基板の抜き加工ゃ孔空け加工を容易且つ確実に実施でき る。
従来、 多層プリ ン ト基板の抜き加工ゃ孔空け加工は、 ドリ ルゃ研磨な どの機械切削加工によ り成されていた。 この場合、 加工精度が低く 、 処理時間が多く かか り 、 再現性が低かった c これに対し、 上述 した熱プレス機 8 0 を用いる と、 1 枚の 基板を 1 工程で抜く こ とができ、 複数枚の基板に対し孔空け 加工を しながら同時に多層の熱圧着ができ る。 これによ り 、 抜き加工および孔空け加工の寸法精度を高める こ とができ、 処理時間を短縮でき る。
第 3 に、 上述 した熱プレス機 8 0 を用いて、 樹脂材料に対 する精密で微細な転写成形を容易にでき る。
従来、 液晶ディ ス プ レイ の導光板、 光ディ スク、 レ ンズな どの光学部材の精密微細な転写成形は、 主に射出成形によつ て 成 さ れ て レ、 る 。 ま た 、 樹 脂 製 の E L ( E le ctro lumine scence ) ディ ス プ レイ のデ ィ ス プ レイ 膜の开 成、 D N Aやたん白質などを同定するため のバイオチップな どの精密微細成形、 或いはフィルム状の光ディ スク層へのピ ッ ト成形な どは、 生産方式が確立されていなかった。
例えば、 液晶ディ ス プ レイ の導光板のよ う に面積が大き く 厚さ も 1 0 [ m m ] 程度のものになる と、 1 つの製品を製造 するのに数分の時間を要していた。
逆に、 製品の厚さが 0 . 1 [ m m ] 程度のフ ィ ルム状にな る と、 射出成形では榭脂材料が う ま く 行き渡らず、 不良品 と なって しま う。 また、 比較的小さ な製品を多数個同時に製造 する場合、 製品をつな ぐラ ンナーの設計が難しく 、 且つ成形 の条件が厳しく 、 安定した形状の製品を製造するのが難しか つた。
これに対し、 上述 した熱プ レス機 8 0 を用いる と、 製品の 厚さ によ らず樹脂材料に対する精密で微細な転写成形が可能 と なる。 この場合、 樹脂材料を予め熱しておいても良い。 熱プ レス機 8 0 を用いる と、 射出成形のよ う に樹脂を金型 内に射出する必要がないため、 金型内部を容易に真空にする こ と ができ、 空気が金型の表面に残留する こ とが無く 、 転写 不良を生 じる こ とがない。
また、 熱プレス機 8 0 を用いる と、 金型の精密な下死点制 御が可能なため、 樹脂材料の厚さや大き さ によ らず、 ラ ンナ 一を必要とせず、 精密で微細な転写成形を短時間で処理でき る。 これによ り 、 処理時間を短縮でき、 運転費用や設備費用 を低減でき る。
さ らに、 熱プ レス機 8 0 を用いる と、 E L を封入するディ スプレイ膜の成形や、 D N Aやたんぱく 質同定用のバイ オチ ップなどのよ り 精密で微細な転写成形も可能と なる。
第 4 に、 上述 した熱プ レス機 8 0 を用いる と、 プラズマデ イ スプレイや液晶ディ スプレイ な どの比較的大きなガラス基 板に電極や誘電体な どの膜を貼り 付け、 加熱焼成した り 、 液 晶を注入した り する工程も容易且つ確実にでき る。
従来、 このよ う な工程において、 時間がかかった り ピクセ ルその も のが不良となる問題があ り 、 生産性が悪く なる問題 があった。
これに対 し、 上述した熱プレス機 8 0 を用いる と、 加熱焼 成、 液晶注入などの工程を容易且つ確実に行な う こ と ができ ガラス基板の平面度や平行度をも厳密に維持でき、 ディ スプ レイ を高い精度で製造でき 、 歩留ま り を高める こ とができ る 産業上の利用可能性
以上説明 したよ う に、 こ の発明のプ レス機構、 型締め機構 およびこ の型締め機構を用いた成形機は、 上記のよ う な構成 および作用を有してい る の で、 押圧板の平行度を高精度に維 持した上で、 押圧板の位置および押圧力を高精度に制御でき 製品の歩留ま り を向上させる こ と ができ、 品質を向上させる こ とができ る。
また、 こ の発明によ る と、 従来、 困難と されていた、 精密 で小さな成形品を金型を用いて成形でき、 例えば、 極めて高 い転写性を要求されるため今までの技術では製造不可能と さ れている光学部品や光ディ スク な ども成形でき る。
さ らに、 こ の発明を熱プ レス機に適用する と、 微細な配線 パター ンを有する超高集積回路の製造、 半導体基板の表面処 理ゃ圧着処理、 多層プリ ン ト基板の抜き加工ゃ孔空け加工、 光ディ スクゃバイオチップなどの精密で微細な転写成形、 大 画面ディ スプレイの圧着工程、 熱処理工程、 液晶の注入工程 なども容易にでき る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 一端に支点を有し、 他端に力点を有し、 支点と力点の 間に作用点を有する梃子部材と、
こ の挺子部材の作用点に連結され、 梃子部材を回動させる こ と によ り 、 その軸方向に移動するシャ フ ト と 、
こ のシャ フ ト の駆動方向先端に固設された押圧板と、 上記力点で上記梃子部材を回動自在且つ上記駆動方向を横 切る方向に移動自在に支持した第 1支持機構と、
上記支点で上記梃子部材を回動自在且つ上記駆動方向を横 切る方向に移動自在に支持した第 2支持機構と、
上記第 1 支持機構を上記駆動方向に付勢して上記支点を中 心に して上記梃子部材を回動させる こ と によ り 上記押圧板を 駆動する第 1駆動機構と、
上記第 2支持機構を上記駆動方向に付勢して上記力点を中 心に して上記梃子部材を回動させる こ と によ り 上記押圧板を 駆動する第 2駆動機構と、
を備えている こ と を特徴とするプ レス機構。
2 . 上記第 1 および第 2支持機構の摺動摩擦は、 上記梃子 部材に作用する応力が上記作用点で相殺される値に設定され ている こ と を特徴とする請求項 1 に記載のプ レス機構。
3 . 上記梃子部材の支点から作用点までの距離、 力点から 作用点までの距離、 上記第 1 支持機構の摺動摩擦、 および上 記第 2支持機構の摺動摩擦は、 上記摺動摩擦に起因 して上記 梃子部材に作用する応力が上記作用点で相殺される よ う に設 定されている こ と を特徴とする請求項 1 に記載のプ レス機構 <
4 . 上記支点から上記作用点までの距離と上記力点から上 記作用点までの距離が等 しく 、 上記第 1 および第 2支持機構 の摺動摩擦が等 しいこ と を特徴とする請求項 3 に記載のプレ ス機構。
5 . 上記第 1 および第 2駆動機構を固定的に取 り 付けた筐 体と、 この筐体に固設され、 上記押圧板を上記駆動方向に沿 つて案内するガイ ド部材と、 をさ らに備え、
上記作用点から上記支点までの距離、 上記作用点から上記 力点までの距離、 上記第 1 駆動機構によ り 発生される トルク 、 上記第 2駆動機構によ り 発生される トルク 、 および上記ガイ ド部材を上記筐体に固設する位置は、 上記筐体に作用する応 力が上記シャフ トの軸線上で相殺される よ う に設定されてい る こ と を特徴とする請求項 1 に記載のプレス機構。
6 . 上記第 1支持機構は、 装置の筐体に固設されている こ と を特徴とする請求項 3 乃至 5 のいずれかに記載のプレス機構。
7 . 一端に支点を有し、 他端に力点を有し、 支点と力点の 間に作用点を有する梃子部材と、
この梃子部材の作用点に連結され、 梃子部材を回動させる こ と によ り 、 その軸方向に移動するシャ フ ト と 、
このシャ フ ト の駆動方向先端に固設された押圧板と、 上記力点で上記梃子部材を回動自在且つ上記駆動方向を横 切る方向に移動自在に支持した第 1 支持機構と、
上記支点で上記挺子部材を回動自在且つ上記駆動方向を横 切る方向に移動自在に支持した第 2支持機構と、
上記第 1 支持機構を上記駆動方向に付勢して上記支点を中 心に して上記梃子部材を回動させる こ と によ り 上記押圧板を 駆動する第 1 駆動機構と、 を備え、
上記第 1 および第 2支持機構の摺動摩擦は、 上記梃子部材 に作用する応力が上記作用点で相殺される値に設定されてい る こ と を特徴とするプレス機構。
8 . 一端に支点を有し、 他端に力点を有し、 支点と力点の 間に作用点を有する梃子部材と、
この梃子部材の作用点に回動自在に連結され、 梃子部材を 回動させる こ と によ り 、 その軸方向にス ライ ド移動する シャ フ ト と、
このシャ フ ト の駆動方向先端に固設された移動部材に固定 的に取り付け られた第 1 の金型と、
この第 1 の金型が移動する軌道上に設け られ、 上記第 1 の 金型の接合面に面接する接合面を有する第 2 の金型と、
上記力点で上記梃子部材を回動自在且つ上記駆動方向を横 切る方向に移動自在に支持した第 1支持機構と、
上記支点で上記梃子部材を回動自在且つ上記駆動方向を横 切る方向に移動自在に支持した第 2支持機構と、
上記第 1 支持機構を上記駆動方向に付勢して上記支点を中 心に して上記梃子部材を回動させる こ と によ り 上記第 1 の金 型を上記第 2 の金型に向けて駆動する第 1 駆動機構と、
上記第 2支持機構を上記駆動方向に付勢して上記力点を中 心に して上記梃子部材を回動させる こ と によ り 上記第 1 の金 型を上記第 2 の金型に向けて駆動する第 2駆動機構と、
上記第 1 および第 2駆動機構を固定的に取 り 付けている と と もに、 上記第 2 の金型を所定位置で固設した筐体と、 この筐体に固定的に取り 付けられ、 上記移動部材を上記駆 動方向に沿って案内するガイ ド部材と、
を備えている こ と を特徴とする型締め機構。
9 . 上記作用点から上記支点までの距離、 上記作用点から 上記力点までの距離、 上記第 1 駆動機構によ り発生される ト ルク 、 上記第 2駆動機構によ り発生される トルク 、 および上 記ガイ ド部材を上記筐体に固設する位置は、 上記筐体に作用 する応力が上記シャ フ ト の軸線上で相殺される よ う に設定さ れている こ と を特徴とする請求項 8 に記載の型締め機構。
1 0 . 上 ¾梃子部材の支点から作用点までの距離、 力点か ら作用点までの距離、 上記第 1 支持機構の摺動摩擦、 および 上記第 2支持機構の摺動摩擦は、 上記摺動摩擦に起因 して上 記梃子部材に作用する応力が上記作用点で相殺される よ う に 設定されている こ と を特徴とする請求項 8 に記載の型締め機 構。
1 1 . 上記支点から上記作用点までの距離と上記力点から 上記作用点までの距離が等 しく 、 上記第 1 および第 2支持機 構の摺動摩擦が等しいこ と を特徴とする請求項 1 0 に記載の 型締め機構。
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