(57)【要約】      （修正有）【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を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。【選択図】図１
2013188863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【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を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。
2013188863.tif 000007
【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。
2013188863.tif 000008
【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。
【発明の詳細な説明】
【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を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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３５９４３号公報
【発明の概要】
【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を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。
2013188863.tif 000003
【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。
2013188863.tif 000004
【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】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】図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【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方向に伸びるランナー溝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よりも細幅のゲート溝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】
【数１】
2013188863.tif 000005
【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】
【数２】
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【符号の説明】
【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
【図１】
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【図２】
2013188863.tif 000010
【図３】
2013188863.tif 000011