(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの成形型のうちの少なくとも一つを可動型とし、可動型と、可動型を案内する案内孔の間にクリアランスを設けた成形装置において、両成形型が接近するときに、両成形型の軸線同士が、互いに平行方向にずれたり、互いに傾斜することがなく、しかも、装置全体をコンパクトにすることが可能な成形装置を提供する。【解決手段】開閉される一対の成形型と；一端部に上記成形型の一方を有する円形断面のピストン体１８と；このピストン体を進退可能に挿入する円形断面の案内孔１７ａを有する案内部材と；上記ピストン体と案内部材１７のいずれか一方に、同一の軸方向断面内において、該ピストン体と案内孔の摺動面から径方向に向けて穿設した少なくとも二つの有底収納孔と；各有底収納孔内に挿入された球体２０及び該球体を上記有底収納孔を持たない案内部材の案内孔またはピストン体に当接するように付勢する付勢手段と；を備え、上記二つの有底収納孔は、各有底収納孔内の球体及び付勢手段２１によりピストン体を案内孔の周方向の一カ所で接触させる位置に向けられていることを特徴とする成形装置。【選択図】      図３
2004345305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉される一対の成形型と；
一端部に上記成形型の一方を有する円形断面のピストン体と；
このピストン体を進退可能に挿入する円形断面の案内孔を有する案内部材と；
上記ピストン体と案内部材のいずれか一方に、同一の軸方向断面内において、該ピストン体と案内孔の摺動面から径方向に向けて穿設した少なくとも二つの有底収納孔と；
各有底収納孔内に挿入された球体及び該球体を上記有底収納孔を持たない案内部材の案内孔またはピストン体に当接するように付勢する付勢手段と；
を備え、
上記二つの有底収納孔は、各有底収納孔内の球体及び付勢手段によりピストン体を案内孔の周方向の一カ所で接触させる位置に向けられていることを特徴とする成形装置。
【請求項２】
請求項１記載の成形装置において、同一軸方向断面内の少なくとも二つの有底収納孔は、軸線方向の異なる位置に揃えて備えられている成形装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の成形装置において、ピストン体の成形型に対応する他方の成形型は、型締め機構により該ピストン体に対して接近移動可能な型締めプレート上に支持されている成形装置。
【請求項４】
開閉される一対の成形型と；
一端部に上記成形型の一方を有する円形断面のピストン体と；
このピストン体を進退可能に挿入する円形断面の案内孔を有する案内部材と；
上記ピストン体と案内部材のいずれか一方に、軸方向位置を異ならせてかつ軸線を通る同一断面内において、該ピストン体と案内孔の摺動面から径方向に向けて穿設した少なくとも二つの有底収納孔と；
各有底収納孔内に挿入された球体及び該球体を上記有底収納孔を持たない案内部材の案内孔またはピストン体に当接するように付勢する付勢手段と；
を備えたことを特徴とする成形装置。
【請求項５】
請求項４記載の成形装置において、軸方向位置が異なる少なくとも二つの有底収納孔は、軸線を通る異なる二つの断面内であって、該有底収納孔内の球体及び付勢部材によりピストン体を案内孔の軸線方向の一カ所で線接触させる位置にそれぞれ備えられている成形装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の成形装置において、ピストン体の成形型に対応する他方の成形型は、型締め機構により該ピストン体に対して接近移動可能な型締めプレート上に支持されている成形装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の成形装置において、上記付勢手段が圧縮コイルばねである成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、光学素子等を成形するための成形装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
例えば光学素子を成形可能な成形装置の一例としては、互いに略同心をなすようにして上下に並べられ、相対的に上下方向に移動可能な上型と下型のそれぞれの対向面に、完成品である光学素子の成形凹部をそれぞれ凹設したものがある。そして、いずれか一方の成形凹部内に成形樹脂材料を入れた後に、上型と下型を接近移動させて両者の対向面を密着させることにより、上下の成形凹部によって形成された型内で樹脂を加圧し、さらに上型と下型を冷却して光学素子の完成品を成形し、その後に上型と下型を離間させて、下型の成形凹部内に残った光学素子を抜き取ることにより、光学素子の完成品を得ていた。
【０００３】
このような成形装置では、上型または下型の少なくとも一方を移動型とし、この移動型を固定部材に設けた案内孔に挿入することにより、移動型を案内孔の軸線に沿って直線移動可能としている。このため、移動型と案内孔の間には、所定のクリアランスを形成する必要がある。
【０００４】
しかし、このクリアランスが大きすぎると、上型と下型の軸線が、平行方向にずれた状態や、両軸線が互いに傾斜した状態で、上型と下型が接合してしまい、光学素子の完成品に許容できない精度誤差が生じてしまう。
【０００５】
その一方、このクリアランスを小さくしすぎると、移動型と案内孔の摺動抵抗が大きくなり、成形品の成形が困難になってしまう。
【０００６】
このため、例えば特許文献１の成型装置では、ともに移動型である上型と下型の両側方に、上型と下型の軸線に対して略直交する水平方向に往復移動自在な押圧部材を一対配設し、両押圧部材の対向面に、平面視で略Ｖ字形をなす係合溝を形成し、さらに、両押圧部材をピストンシリンダ等の駆動手段により、互いに接離する方向に移動させるようにしている。
そして、上型と下型により樹脂を加圧した状態で駆動手段を作動させて、両押圧部材の係合溝を、上型と下型の外周面に同時に接触させることにより、上型と下型の軸線を強制的に一致させ、精度誤差の少ない光学素子の完成品を得られるようにしている。
【０００７】
しかし、この特許文献１の成型装置では、押圧部材や駆動手段を小型化するのが難しく、そのため、成型装置全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１５７８５４号公報
【０００９】
【発明の目的】
本発明は、２つの成形型のうちの少なくとも一つを可動型とし、可動型と、可動型を案内する案内孔の間にクリアランスを設けた成形装置において、両成形型が接近するときに、両成形型の軸線同士が、互いに平行方向にずれたり、互いに傾斜することがなく、しかも、装置全体をコンパクトにすることが可能な成形装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【発明の概要】
本発明の成形装置は、開閉される一対の成形型と；一端部に上記成形型の一方を有する円形断面のピストン体と；このピストン体を進退可能に挿入する円形断面の案内孔を有する案内部材と；上記ピストン体と案内部材のいずれか一方に、同一の軸方向断面内において、該ピストン体と案内孔の摺動面から径方向に向けて穿設した少なくとも二つの有底収納孔と；各有底収納孔内に挿入された球体及び該球体を上記有底収納孔を持たない案内部材の案内孔またはピストン体に当接するように付勢する付勢手段と；を備え、上記二つの有底収納孔は、各有底収納孔内の球体及び付勢手段によりピストン体を案内孔の周方向の一カ所で接触させる位置に向けられていることを特徴としている。
【００１１】
同一軸方向断面内の少なくとも二つの有底収納孔は、軸線方向の異なる位置に揃えて備えられているのが好ましい。
【００１２】
ピストン体の成形型に対応する他方の成形型は、型締め機構により該ピストン体に対して接近移動可能な型締めプレート上に支持されているのが実際的である。
【００１３】
本発明の成形装置は、別の態様によると、開閉される一対の成形型と；一端部に上記成形型の一方を有する円形断面のピストン体と；このピストン体を進退可能に挿入する円形断面の案内孔を有する案内部材と；上記ピストン体と案内部材のいずれか一方に、軸方向位置を異ならせてかつ軸線を通る同一断面内において、該ピストン体と案内孔の摺動面から径方向に向けて穿設した少なくとも二つの有底収納孔と；各有底収納孔内に挿入された球体及び該球体を上記有底収納孔を持たない案内部材の案内孔またはピストン体に当接するように付勢する付勢手段と；を備えたことを特徴としている。
【００１４】
この態様では、軸方向位置が異なる少なくとも二つの有底収納孔は、軸線を通る異なる二つの断面内であって、該有底収納孔内の球体及び付勢部材によりピストン体を案内孔の軸線方向の一カ所で線接触させる位置にそれぞれ備えられているのが好ましい。
【００１５】
ピストン体の成形型に対応する他方の成形型は、型締め機構により該ピストン体に対して接近移動可能な型締めプレート上に支持されているのが実際的である。
【００１６】
いずれの態様でも、上記付勢手段を圧縮コイルばねとするのが実際的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を光学素子を成形するための圧縮成形装置（成形装置）１に適用した第１の実施形態について、図１から図３を参照しながら説明する。
まず、図１を参照しながら圧縮成形装置１の全体構成について説明する。
床面上に載置される底板２の両側部には、上下方向を向く側板３が立設されており、両側板３の上面間には、水平で底板２より上下幅が厚い支持板４が載置固定されている。この支持板４の中心部には、支持板４を上下方向に貫通する平面視円形の案内孔４ａが設けられている。
さらに、支持板４の下面には油圧式の型締めシリンダ（型締め機構）５が固着されており、型締めシリンダ５のロッド８が、支持板４に設けられた案内孔４ａを貫通して、支持板４の上方に突出している。
【００１８】
ロッド８の上端面には水平な可動板（型締めプレート）９が固定されており、可動板９の左右両側部には、可動板９を上下方向に貫通する案内孔９ａが設けられている。さらに、可動板９の上面には下型１０（成形型）が固着されており、この下型１０の水平な上面の中心部には成形凹部１０ａが凹設されている。
支持板４の上面の左右両側部には、上下方向を向く左右一対の案内ロッド１１が立設されており、左右の案内ロッド１１は、可動板９の左右の案内孔９ａにそれぞれ殆ど隙間無く嵌合している。このため、型締めシリンダ５を作動させると、下型１０は左右の案内ロッド１１に案内されながら、その中心軸Ａ１が通孔６ａの軸線と一致した状態で、中心軸Ａ１に沿って正確に上下方向に移動する。
【００１９】
左右の案内ロッド１１の上端面には水平な固定板１２の下面が載置固定されている。この固定板１２の中央部には、固定板１２を上下方向に貫通する通孔１２ａが穿設されており、さらに、固定板１２の上面中央部には油圧式の加圧シリンダ１３が固定されている。加圧シリンダ１３のロッド１６は固定板１２に設けられた通孔１２ａを貫通して、固定板１２の下方に突出している。
【００２０】
固定板１２の下面には案内部材１７が固着されており、案内部材１７の中心部には、案内部材１７を上下方向に貫通するとともに、通孔１２ａと連通する案内孔１７ａが形成されている。
通孔１２ａと案内孔１７ａの内部には上下方向を向くとともに、略円柱形状をなす可動式の上型（ピストン体）１８が収納されており、その上端部に形成された円盤状のフランジ部１８ａの上面に、ロッド１６の下端面が固着されている。
【００２１】
図２及び図３に示すように、この上型１８の断面径は案内孔１７ａの内径より小さく設定されている。さらに、上型１８の下端面には円柱形状の突部（成形型）１８ｂが形成されており、この突部１８ｂの下面には成形凹部１８ｃが凹設されている。
【００２２】
図２及び図３に示すように、案内部材１７の案内孔１７ａの内周面には、上案内孔１７ａの中心軸Ａ２に対して直交する第１平面Ｈ１上に位置し、かつ、中心軸Ａ２を中心とした径方向を向き、平面視で互いに直交する、２つの有底収納孔１９が形成されている。この両有底収納孔１９の内部にはそれぞれ、上型１８より硬度の低い材料からなる金属球体（球体）２０が収納されており、さらに、金属球体２０と有底収納孔１９の底面の間には圧縮コイルばね（付勢手段）２１が縮設されており、圧縮コイルばね２１が金属球体２０を中心軸Ａ２方向に常時付勢し、両金属球体２０を常時上型１８の外周面に圧接している。
【００２３】
さらに、案内部材１７の案内孔１７ａの内周面には、第１平面Ｈ１より下方に位置し、かつ、第１平面と平行をなす第２平面Ｈ２上に位置する、中心軸Ａ２を中心とした径方向を向くとともに、平面視で互いに直交する２つの有底収納孔２２が形成されている。さらに、これらの有底収納孔２２は、平面視で、第１平面Ｈ１上に位置する各有底収納孔１９とそれぞれ重なる位置にある。そして、これらの有底収納孔２２には、上記金属球体２０及び圧縮コイルばね２１と同一の金属球体（押圧部材）２０及び圧縮コイルばね（付勢手段）２１が収納されており、圧縮コイルばね２１が両金属球体２０を常時上型１８の外周面に圧接している。
【００２４】
なお、図示は省略してあるが、圧縮成形装置１の側方には、光学素子の原料となる加熱された樹脂を、下型１０の成形凹部１０ａに運ぶための原料供給装置と、上型１８と下型１０により樹脂を圧縮成形加工することにより得られた光学素子の完成品を、下型１０の成形凹部１０ａから取り去り、圧縮成形装置１の外部に搬送する搬送装置が配設されている。
【００２５】
次に、以上のような圧縮成形装置１、原料供給装置、及び搬送装置を用いた、光学素子の圧縮成形要領について説明する。
【００２６】
下型１０、案内部材１７、及び上型１８を加熱した後、型締めシリンダ５を作動させて、下型１０をその下限位置に移動させるとともに、加圧シリンダ１３を作動させて、上型１８をその上限位置まで移動させることにより、上型１８と下型１０の対向面の間に十分な空間を確保する。
次に、原料供給装置により、樹脂（図示略）を下型１０の成形凹部１０ａ内に入れ、その後に原料供給装置を、圧縮成形装置１の外側の初期位置に復帰させる。
そして、型締めシリンダ５を再度作動させて、下型１０をその上限位置（図１の位置）まで移動させ、型締めする。
【００２７】
次に、樹脂が加熱され溶融したら、加圧シリンダ１３を作動させて、そのピストン１６を下降させて、上型１８の突部１８ｂの下面を下型１０の上面より所定距離だけ上方に離れた設定位置まで下降させる。
この際、上述したように、４個の金属球体２０が上型１８の外周面を、案内孔の中心軸Ａ２方向に向けて付勢しているので、図３に示すように、上型１８の外周面の金属球体２０と反対側の母線Ｌ１が、案内孔１７ａの所定の母線Ｌ２に線接触し、この状態が保持される。そしてこの際に、上型１８の中心軸Ａ３が下型の中心軸Ａ１と一致する（図１参照）ように、有底収納孔１９、２２の位置、圧縮コイルばね２１の付勢力、及び金属球体２０大きさを設定しているので、上型１８と下型１０の成形凹部１８ｃ、１０ａ同士が正規の位置で対向し、所定の外形形状をなす型が構成される。そして、この型内で圧縮され冷却された光学素子（図示略）は、設計値からの誤差が小さい所望の形状となる。
【００２８】
最後に、加圧シリンダ１３と型締めシリンダ５を作動させて、上型１８と下型１０を上下方向に分離し、下型１０の成形凹部１０ａ内に残された光学素子を、搬送装置を用いて圧縮成形装置１の外部に搬送する。
【００２９】
このように本実施形態では、案内孔１７ａと上型１８の間に大きなクリアランスがあっても、圧縮コイルばね２１と金属球体２０を用いた簡単な構成により、上型１８の中心軸Ａ３を下型１０の中心軸Ａ１に常に一致させることができるので、上型１８と下型１０の中心軸Ａ１、Ａ３同士が、互いに平行方向にずれたり、互いに傾斜するのを防ぐことができる。従って、所望の形状の光学素子を成形可能となる。
さらに、中心軸Ａ２に直交するとともに上下方向の位置が異なる２平面Ｈ１、Ｈ２内で上型１８を案内孔１７ａの内周面に圧接しているので、中心軸Ａ２に直交する一平面内だけで上型１８を案内孔１７ａの内周面に押圧する場合に比べて、上型１８の中心軸Ａ３は下型１０の中心軸Ａ１と確実に一致する。
【００３０】
また、圧縮コイルばね２１と金属球体２０により、上型１８と下型１０の中心軸Ａ１、Ａ３を一致させているので、案内孔１７ａの上下寸法を短くしても、上型１８を安定して移動させることができ、このため、案内部材１７の上下寸法を従来に比べて短くすることが可能である。
さらに、金属球体２０と上型１８の摺動抵抗は小さいので、上型１８はスムーズに移動可能であり、しかも、金属球体２０の硬度が上型１８の硬度より低いので、金属球体２０によって上型１８が傷つけられるおそれはない。
【００３１】
また、案内孔１７ａと上型１８の間に比較的大きなクリアランスが出来るように設計されているので、案内孔１７ａに上型１８を簡単に挿入することができ、その結果、圧縮成形装置１を容易に組み立てられるようになっている。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態について、図４及び図５を参照しながら説明する。
なお、第１の実施形態と同じ部材には同じ符号を付すに止めて、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
本実施形態は、案内部材１７に有底収納孔を設ける代わりに、上型１８に有底収納孔を設けたことを特徴としている。
即ち、図４及び図５に示すように、上型１８の外周面には、ともに案内孔１７ａの中心軸Ａ２に対して直交する第１平面Ｈ１上に位置し、かつ、上型１８の中心軸Ａ３を中心とした径方向を向くとともに、この中心軸Ａ３方向に視たときに互いに直交する２つの有底収納孔２４が形成されている。この両有底収納孔２４の内部にはそれぞれ、案内部材１７より硬度の低い金属球体（球体）２５と圧縮コイルばね（付勢手段）２６が収納されており、圧縮コイルばね２６が金属球体２５を中心軸Ａ３を中心とする径方向外側に常時付勢し、両金属球体２５を常時案内孔１７ａの内周面に圧接している。このため、上型１８の外周面の金属球体２５と反対側の母線Ｌ１が、案内孔１７ａの所定の母線Ｌ２に線接触し、この状態が保持される。
【００３４】
さらに、上型１８の外周面には、第１平面Ｈ１より下方に位置するとともに、第１平面Ｈ１と平行をなす第２平面Ｈ２上に位置し、かつ、中心軸Ａ３を中心とした径方向を向く、平面視で互いに直交する２つの有底収納孔２７が形成されている。これらの有底収納孔２７は、平面視で、第１平面Ｈ１上に位置する各有底収納孔２４とそれぞれ重なる位置にあり、これらの有底収納孔２７にも、上記金属球体２６及び圧縮コイルばね２５と同一の金属球体（球体）２６及び圧縮コイルばね（付勢手段）２５が収納されており、圧縮コイルばね２５が両金属球体２６を常時案内孔１７ａの内周面に圧接している。
【００３５】
このような実施形態によっても、圧縮コイルばね２５と金属球体２６を用いた簡単な構成により、案内孔１７ａと上型１８の間に大きなクリアランスがあっても、上型１８の中心軸Ａ３を下型１０の中心軸Ａ１に常に一致させることができるので、所望形状の光学素子を成形可能である。
【００３６】
なお、いずれの実施形態でも、有底収納孔１９、２２、２４、２７の内部に配設する付勢手段として圧縮コイルばね２１、２５を用いたが、ゴム等の他の弾性体を用いることも可能である。
さらに、下型１０を移動型としたが固定型としてもよい。
【００３７】
また、有底収納孔１９、２２、２４、２７は各平面Ｈ１、Ｈ２ごとに２つずつとしたが、有底収納孔を３つ以上とし、各有底収納孔内に圧縮コイルばねと金属球体を収納してもよい。
さらに、本発明は、光学素子以外のものを成形するための成形装置や射出成形装置にも適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、２つの成形型のうちの少なくとも一つを可動型とし、可動型と、可動型を案内する案内孔の間にクリアランスを設けた成形装置において、両成形型が接近するときに、両成形型の軸線同士が、互いに平行方向にずれたり、互いに傾斜することがなく、しかも、装置全体をコンパクトにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の圧縮成形装置の全体構造を、一部を縦断して示した正面図である。
【図２】上型と案内部材の拡大縦断正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う拡大横断平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の図２と同様の拡大縦断正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う拡大横断平面図である。
【符号の説明】
１      圧縮成形装置（成形装置）
２      底板
３      側板
４      支持板
４ａ    案内孔
５      型締めシリンダ（型締め機構）
６      シリンダ
７      ピストン
８      ロッド
９      可動板（型締めプレート）
９ａ    案内孔
１０    下型（成形型）
１０ａ  成形凹部
１１    案内ロッド
１２    固定板
１２ａ  通孔
１３    加圧シリンダ
１４    シリンダ
１５    ピストン
１６    ロッド
１７    案内部材
１７ａ  案内孔
１８    上型（ピストン体）
１８ａ  フランジ部
１８ｂ  突部（成形型）
１８ｃ  成形凹部
１９    有底収納孔
２０    金属球体（球体）
２１    圧縮コイルばね（付勢手段）
２２    有底収納孔
２４    有底収納孔
２５    金属球体（球体）
２６    圧縮コイルばね（付勢手段）
２７    有底収納孔
Ａ１  Ａ２  Ａ３    中心軸
Ｈ１    第１平面
Ｈ２    第２平面
【図１】
2004345305.tif 000003
【図２】
2004345305.tif 000004
【図３】
2004345305.tif 000005
【図４】
2004345305.tif 000006
【図５】
2004345305.tif 000007