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技術 入れ子式金型

出願人 HOYA株式会社
発明者 岩渕敏
出願日 2010年7月7日 (9年2ヶ月経過) 出願番号 2010-154703
公開日 2013年9月26日 (5年11ヶ月経過) 公開番号 2013-188863
状態 未査定
技術分野 プラスチック等の成形用の型
主要キーワード 子金型 金型同士 ランナー溝 炭素工具鋼 ゲート溝 レンズ成型 ランナー 予熱温度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年9月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

高精度の成型品を製造可能な入れ子式金型を提供する。

解決手段

入れ子式金型1が、凹部12を有する親金型10と、凹部に収容される子金型20と、親金型及び子金型を予熱した時の自身の熱膨張によって子金型が親金型の凹部の内周面圧迫するようにして子金型の親金型に対する位置決めを行う位置決め手段と、を有する構成。位置決め手段が、子金型と共に親金型の凹部に挿入される部材であり、予熱された時に該親金型の凹部の内周面と該子金型に当接して、該位置決め手段と反対側に位置する該親金型の凹部の内周面に向かって該子金型を付勢する構成としてもよい。或いは、位置決め手段が子金型であり、入れ子式金型を予熱した時に子金型が膨張して親金型の凹部の内周面に当接することによって、該子金型が該凹部の内周面に向かって付勢される構成としてもよい。

概要

背景

一般に、ピックアップ装置用レンズのような小型の成型品を製造する場合、一つの金型で複数の成型品を一度に製造する。このように、複数の成型品を一度に成型する為の金型として、特許文献1に記載されているもののような、入れ子式の金型がある。

入れ子式の金型は、成型品本体を成型する複数の子金型を、子金型の夫々に樹脂材料を供給するための経路ランナー)が設けられた親金型に組み込むことによって形成される。親金型には、子金型の夫々を収容可能な凹部が設けられており、凹部に子金型を収容し、ボルト等で子金型が親金型に固定されるようになっている。

このような入れ子式の金型においては、親金型には精度が必要とされず寿命が長いため、子金型が破損もしくは寿命に達した場合は子金型のみを交換すれば良い。また、異なる種類の成型品を製造する場合は、それまで使用していた子金型を、これから製造しようとする成型品の仕様に対応した子金型に入れ換えるのみでよい。

概要

高精度の成型品を製造可能な入れ子式金型を提供する。入れ子式金型1が、凹部12を有する親金型10と、凹部に収容される子金型20と、親金型及び子金型を予熱した時の自身の熱膨張によって子金型が親金型の凹部の内周面圧迫するようにして子金型の親金型に対する位置決めを行う位置決め手段と、を有する構成。位置決め手段が、子金型と共に親金型の凹部に挿入される部材であり、予熱された時に該親金型の凹部の内周面と該子金型に当接して、該位置決め手段と反対側に位置する該親金型の凹部の内周面に向かって該子金型を付勢する構成としてもよい。或いは、位置決め手段が子金型であり、入れ子式金型を予熱した時に子金型が膨張して親金型の凹部の内周面に当接することによって、該子金型が該凹部の内周面に向かって付勢される構成としてもよい。

目的

本発明は、高精度の成型品を製造可能な入れ子式金型を提供することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

凹部を有する親金型と、前記凹部に収容される子金型と、前記親金型及び前記子金型を予熱した時の自身の熱膨張によって該子金型が該親金型の凹部の内周面圧迫するようにして、該子金型の該親金型に対する位置決めを行う位置決め手段とを有することを特徴とする入れ子式金型

請求項2

前記位置決め手段が、前記子金型と共に前記親金型の凹部に挿入される部材であり、予熱された時に該親金型の凹部の内周面と該子金型に当接して、該位置決め手段と反対側に位置する該親金型の凹部の内周面に向かって該子金型を付勢することを特徴とする請求項1に記載の入れ子式金型。

請求項3

前記位置決め手段の線膨張係数をm1、前記親金型の線膨張係数をm2、前記位置決め手段、該子金型及び該親金型間の該子金型が該親金型を圧迫する方向における常温時のクリアランスの大きさをs、該子金型が該親金型を圧迫する方向における該位置決め手段の寸法をd、及び入れ子式金型の予熱時の温度と常温との差をΔTとした時に、下式を満たすことを特徴とする請求項2に記載の入れ子式金型。

請求項4

前記位置決め手段が前記子金型であり、前記入れ子式金型を予熱した時に前記子金型が膨張して前記親金型の凹部の内周面に当接することによって、該子金型が該凹部の内周面に向かって付勢されることを特徴とする請求項1に記載の入れ子式金型。

請求項5

前記子金型の線膨張係数をm11、前記親金型の線膨張係数をm12、該子金型と該親金型間の該子金型が該親金型を圧迫する方向における常温時のクリアランスの大きさをs、該子金型が該親金型を圧迫する方向における該子金型の寸法をx、及び入れ子式金型の予熱時の温度と常温との差をΔTとした時に、下式を満たすことを特徴とする請求項4に記載の入れ子式金型。

請求項6

前記位置決め手段が炭素工具鋼から形成され、前記親金型がステンレス鋼から形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の入れ子式金型。

技術分野

0001

本発明は、光ディスク用のピックアップ装置等に使用されるレンズ等の小型の成型品成型するための入れ子式金型に関する。

背景技術

0002

一般に、ピックアップ装置用のレンズのような小型の成型品を製造する場合、一つの金型で複数の成型品を一度に製造する。このように、複数の成型品を一度に成型する為の金型として、特許文献1に記載されているもののような、入れ子式の金型がある。

0003

入れ子式の金型は、成型品本体を成型する複数の子金型を、子金型の夫々に樹脂材料を供給するための経路ランナー)が設けられた親金型に組み込むことによって形成される。親金型には、子金型の夫々を収容可能な凹部が設けられており、凹部に子金型を収容し、ボルト等で子金型が親金型に固定されるようになっている。

0004

このような入れ子式の金型においては、親金型には精度が必要とされず寿命が長いため、子金型が破損もしくは寿命に達した場合は子金型のみを交換すれば良い。また、異なる種類の成型品を製造する場合は、それまで使用していた子金型を、これから製造しようとする成型品の仕様に対応した子金型に入れ換えるのみでよい。

先行技術

0005

特開平6−335943号公報

発明が解決しようとする課題

0006

以上のように、入れ子式の金型は、コスト面において優れている。しかしながら、入れ子式の金型は、親金型と子金型との間での位置決め精度を確保することが困難である。成型品を成型する場合は、一対の金型を使用するものであるため、成型品の精度は一対の金型同士の位置決め精度に左右される。しかしながら、親金型を子金型に組み付けるためには、親金型と子金型との間にある程度のあそびクリアランス)を必要とするため、親金型に対する子金型の位置決めを高精度に行うことができない。このため、従来の入れ子式金型では、高精度の成型品を製造することが難しかった。

0007

本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、高精度の成型品を製造可能な入れ子式金型を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記の問題を解決するため、本発明の入れ子式金型は、凹部を有する親金型と、凹部に収容される子金型と、親金型及び子金型を予熱した時の自身の熱膨張によって子金型が親金型の凹部の内周面圧迫するようにして子金型の親金型に対する位置決めを行う位置決め手段と、を有する。

0009

上記のように、本実施形態においては、樹脂材料の金型への注入に先立って金型の予熱を行うと、位置決め手段が熱膨張し、その結果子金型が親金型に密着して位置決めが行われるようになっている。従って、本実施形態においては、子金型の親金型に対する高精度な位置決めを行うことができ、高精度の成形品を製造可能となっている。

0010

また、位置決め手段が、子金型と共に親金型の凹部に挿入される部材であり、予熱された時に該親金型の凹部の内周面と該子金型に当接して、該位置決め手段と反対側に位置する該親金型の凹部の内周面に向かって該子金型を付勢する構成としてもよい。

0011

また、上記構成において、位置決め手段の線膨張係数をm1、親金型の線膨張係数をm2、位置決め手段、子金型及び親金型間の子金型が親金型を圧迫する方向における常温時のクリアランスの大きさをs、子金型が親金型を圧迫する方向における位置決め手段の寸法をd、及び入れ子式金型の予熱時の温度と常温との差をΔTとした時に、下式を満たす構成とすることが好ましい。

0012

或いは、位置決め手段が子金型であり、入れ子式金型を予熱した時に子金型が膨張して親金型の凹部の内周面に当接することによって、該子金型が該凹部の内周面に向かって付勢される構成としてもよい。

0013

また、上記構成において、子金型の線膨張係数をm11、親金型の線膨張係数をm12、子金型と親金型間の子金型が親金型を圧迫する方向における常温時のクリアランスの大きさをs、子金型が親金型を圧迫する方向における子金型の寸法をx、及び入れ子式金型の予熱時の温度と常温との差をΔTとした時に、下式を満たす構成とすることが好ましい。

0014

また、例えば、位置決め手段は炭素工具鋼から形成され、親金型はステンレス鋼から形成されている。

発明の効果

0015

以上のように、本発明によれば、高精度の成型品を製造可能な入れ子式金型が実現される。

図面の簡単な説明

0016

図1は、本発明の第1の実施の形態のレンズ成型用の金型の上面図である。
図2は、図1のA−A断面図である。
図3は、本発明の第2の実施の形態の金型における子金型近傍の上面図である。

実施例

0017

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の、レンズ成型用の金型の上面図を示したものである。なお、図1に示される金型1は、レンズの第1レンズ面(ピックアップ装置において光源側に位置する面)を成型するためのものであり、レンズを成型する際は、金型1と対になる、レンズの第2レンズ面(ピックアップ装置においてディスク側に位置する面)を成型する為の別の金型が、金型1と組み合わせられる。

0018

図1に示されるように、本実施形態の金型1は、親金型10に、8つの子金型20を組み合わせたものとなっている。親金型10には、その中央部から放射状に4方向に伸びランナー溝11が形成されている。また、親金型10には、ランナー溝11の先端部付近に隣接した8つの凹部12が形成されている。

0019

子金型20の表面には、型用凹部21と、子金型20が凹部12に収容されたときにランナー溝11と接続するランナー溝23とが形成されている。ランナー溝23と型用凹部21とは、ランナー溝23よりも細幅ゲート溝22を介して接続されている。レンズを成形する際には、溶融した樹脂が親金型の中央部から注入され、注入された樹脂がランナー溝11、ランナー溝23及びゲート溝22を介して型用凹部21に達するようになっている。

0020

子金型20は、円板の両端を、該円板の軸に平行な二面でそれぞれ切断した形状となっている。また、親金型の凹部12には、子金型20を付勢して、子金型20の親金型10に対する位置決めを行うためのピン収容部12a及び12bが、凹部12毎に設けられている。

0021

図2に、図1のA−A断面図を示す。図2に示されるように、子金型20は、ねじ止めによって親金型10に保持されるようになっている。具体的には、子金型20には2つの貫通孔24が設けられており、また、親金型10の貫通孔24に対応する位置の夫々にはめねじ13が形成されている。子金型20は、貫通孔24の夫々にボルト41を通し、次いで、ボルト41の夫々をめねじ13にねじこむことによって、親金型10に保持されるようになっている。なお、貫通孔24の径はボルト41の径よりもわずかに大きく、子金型20が親金型10に保持された状態であっても、子金型20はボルト41の軸に略垂直な方向にある程度移動可能となっている。

0022

ピン収容部12a及び12bには、夫々ピン31及び32が収容されるようになっている。金型1に溶融した樹脂を注入する直前に、樹脂の流動性を確保するために金型1の温度は樹脂の軟化温度以上の温度に予熱される。このため、熱膨張によって、ピン収容部12a及び12bが広げられると共に、ピン31及び32の径が増大している。

0023

子金型20の親金型10への組付けが行われる常温下では、子金型20及びピン31は凹部12に対してあそびを有している。常温下での子金型20及びピン31の遊びの程度、すなわち、子金型20とピン31との間のクリアランスの大きさ、子金型20と親金型10との間のクリアランスの大きさ、及び親金型10とピン31のクリアランスの累計のピン31から子金型20に向かう方向成分はs1となっている。同様に、常温下では、子金型20及びピン32は凹部12に対してあそびを有している。常温下での子金型20及びピン32の遊びの程度、すなわち、子金型20とピン32との間のクリアランスの大きさ、子金型20と親金型10との間のクリアランスの大きさ、及び親金型10とピン32のクリアランスの累計のピン32から子金型20に向かう方向成分はs2となっている(図1)。

0024

金型1を予熱した時に確実に子金型20が親金型10の内周面に向かって付勢されるようにするためには、ピン31及び32の径d1、d2及びクリアランスの大きさs1、s2は、下記の数1を満たす必要がある。なお、数1において、係数m1はピン31及び32を形成する材料の線膨張係数であり、係数m2は、親金型10を形成する材料の線膨張係数である。また、数1中のΔTは、金型1の予熱温度と常温との差である。

0025

0026

上記の数1が成立するためには、ピン31及び32を形成する材料の線膨張係数m1が、親金型10を形成する材料の線膨張係数m2よりも大きいことが条件となる。本実施形態においては、親金型10及び子金型20を形成する材料がステンレス鋼であり、また、ピン31及び32を形成する材料が炭素工具鋼である。ピン31及び32に使用される炭素工具鋼の線膨張係数m1の大きさは約1.4×10−5[1/K]であり、親金型10に使用されるステンレス鋼の線膨張係数m2(約1.1×10−5[1/K])よりも大きい。

0027

本実施形態においては、ピン31及び32の径d1、d2及びクリアランスの大きさs1、s2は、上記の数1を満たすよう設定されている。そのため、金型1を予熱すると、ピン31及び32が、ピン収容部12a及び12bよりもより大きく膨張して、子金型20と当接する。この結果、子金型20がピン31及び32と反対側に位置する凹部12の内周面に当接して、親金型10に対する子金型20の位置決めが行われる。

0028

なお、図1に示されるように、子金型20のランナー溝23の開口が設けられている面と反対側の面にピン32が当接可能な位置に、ピン収容部12bは設けられている。この結果、ピン収容部12bに収容されたピン32が子金型20を付勢すると、子金型20のランナー溝23の開口がある面と、親金型10のランナー溝11の開口がある面とが密着し、両面の境界からの樹脂の漏出が防止される。

0029

また、本実施形態においては、ピン31及び32は円柱形状のピンである。しかしながら、本発明は上記構成に限定されるものではなく、円柱形状のピンに代わり他の形状のピンを用いてもよい。ただし、円柱形状のピンは、加工による製造が容易であるという長所を有する。また、円柱形状のピンは、熱膨張する際にその半径方向に均等に膨張する為、ピンの取付方向を考慮することなくピンをピン収容部12a、12bに取り付けるのみで、子金型20の親金型10に対する位置決めが可能となる点において好適である。

0030

以上説明した本発明の第1の実施形態においては、ピン31、32に、親金型10よりも大きな線膨張係数を有する材料を使用する構成として、子金型20の位置決めが行われるようになっている。しかしながら、本実施形態は上記の構成に限定されるものではない。以下に説明する本発明の第2の実施形態は、ピン31、32を用いずに子金型20の位置決めを行うものである。

0031

図3は、本発明の第2の実施形態の金型101の、一つの子金型120の周囲の上面図である。第1の実施形態と同様、本実施形態の金型101もまた、親金型110に、8つの子金型120を組み合わせたものとなっている。また、親金型110には、その中央部から放射状に4方向に伸びるランナー溝111が形成され、ランナー溝111の先端部付近に隣接して8つの凹部112が親金型110に設けられている点も、第1の実施形態と同様である。

0032

第1の実施形態と同様、本実施形態の子金型120の表面には、子金型120を凹部112に収容したときにランナー溝111に接続されるランナー溝123と、型用凹部121と、ゲート溝122とが形成されている。また、子金型120が親金型110にボルト141を介して保持される点も、第1の実施形態と同様である。

0033

子金型120は、第1の実施形態と同様に、円板の両端を、該円板の軸に平行且つ互いに平行な二面でそれぞれ切断した形状となっている。子金型120の親金型110への組付けが行われる常温下では、子金型120と親金型110の間の遊びの程度、すなわち、子金型120と親金型110との間のクリアランスは、子金型120の長手方向(図3中上下方向)でs11、短手方向図3中左右方向)でs12となっている。

0034

本実施形態においては、親金型110を形成する材料は、線膨張係数の小さい材料であるステンレス鋼であり、また、子金型を形成する材料は、線膨張係数の大きい材料である炭素工具鋼である。金型101に溶融した樹脂を注入する直前に、樹脂の流動性を確保するために金型101の温度は樹脂の軟化温度以上の温度に予熱される。このため、熱膨張によって、親金型110の凹部112が広げられると共に、子金型120が膨張する。

0035

前述のように、子金型120に使用される炭素工具鋼の線膨張係数m1(約1.4×10−5[1/K])は、親金型110に使用されるステンレス鋼の線膨張係数m2(約1.1×10−5[1/K])よりも大きい。そのため、金型101を予熱すると、子金型120が、親金型110の凹部112よりもより大きく膨張して、親金型110と当接する。これによって、親金型110に対する子金型120の位置決めが行われる。

0036

本実施形態においては、子金型120の長手方向寸法x及び短手方向寸法y、並びにクリアランスs11、s12は、下記の数2を満たすように設定されており、金型101を予熱した時に確実に子金型120が親金型110に対して位置決めされるようになっている。なお、数2中のΔTは、金型101の予熱温度と常温との差である。

0037

0038

1、101金型
10、110親金型
12、112 凹部
20、120子金型
31、32 位置決めピン

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