(57)【要約】【課題】  樹脂成形された主体部品と樹脂成形された付属部品との固定箇所に溶融樹脂を注入して固定させる作業を、金型を介することなく行える射出成形機を提供する。【解決手段】  平面内をＸ軸−Ｙ軸方向に移動自在な下型板３ｂを設け、この下型板３ｂに主体部品と付属部品を組み合わせたワークを固定する。架台６にＺ軸方向に昇降自在な射出装置２を設け、ノズル２ｂに位置検出手段を設ける。製品の固定箇所にスプール治具７を付接してワークを押さえ、該位置検出手段で捕捉した画像により、ワークの固定箇所を平面内で移動させてノズル２ｂの位置に合わせる。ノズルタッチ装置５の作動によりノズルをスプール治具７に突接させ、溶融樹脂をワークの固定箇所に射出成形し、主体部品と付属部品とを固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型装置を介することなく製品内の空間に溶融樹脂を直接射出して成形する射出成形機において、
前記製品を平面上（Ｘ軸−Ｙ軸上）の任意の位置に移動させ溶融樹脂を射出するノズルを上下方向（Ｚ軸上）の任意の位置に移動させる移動装置と、
前記製品の任意の樹脂注入口にスプール治具を付接しノズルの圧力を保持制御するノズルタッチ装置と、
スプール治具検出手段を装備し自動認識により前記スプール治具の中心位置情報を取り込みノズルの位置を制御する自動位置制御装置を配備した射出成形機であって、１台の射出装置のノズルで複数の３次元位置の樹脂注入口に溶融樹脂を射出し成形することを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記ノズルタッチ装置は、樹脂注入口に付接したスプール治具にノズルを突接させ、ノズルタッチの圧力を保持制御すると共に製品を固定し、溶融樹脂を製品に射出し成形することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記自動位置制御装置は、スプール治具の検出機能により位置および成形条件を呼出し、スプール治具検出手段でスプール治具の自動認識により実際の位置情報を取り込み、ノズルをスプール治具に自動位置制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記製品と溶融樹脂の材質が同一の場合は製品表面と溶融樹脂の境界が判然としない状態で強固に締結し、前記製品と溶融樹脂の材質が異なる場合は異層成形を行うことを特徴とする請求項１から請求項３までに記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、樹脂材料により成形加工された主体部品と、樹脂加工により成形加工された付属部品とを固定させる際に、これら部品の固定部に樹脂材料を介在させておこなうための射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】  樹脂製の主体部品に樹脂製の付属部品を固定させることは、種々の部品や製品で要求される組立構造である。これら部品間の固定には、例えば、両部品に貫通させた固定ネジと固定ナットを組み合わせ、一方の部品に雌ねじ部を形成して、他方の部品の一部を貫通させた固定ネジをこの雌ねじ部に締め付けて固定することにより行われている。【０００３】  図８は、半導体ウェーハを収容する基板収納容器２０を、蓋体２１を分離して示す上方からの斜視図である。この基板収納容器２０には、その内部壁面に形成された複数個の棚板２０ａのそれぞれに載置されて半導体シリコンウェーハが収容され、前面に着脱自在に前記蓋体２１に嵌め込まれて閉じられる。【０００４】  前記基板収納容器２０を主体部品としてその上壁２０ｂの外面には、該基板収納容器２０を天井コンベヤにより搬送させるための付属部品であるトップフランジ２２が組み付けられ、左右の壁２０ｃの外面には一対の容器把手２３が付属部品として組み付けられ、底壁２０ｄの外面には付属部品であるボトムプレートが組み付けられる。基板収納容器２０は射出成形によって合成樹脂により形成されるものであるが、この基板収納容器２０の成形時に前記トップフランジ２２等の付属部品を同時に成形加工することは金型構造が複雑となり、煩雑な工程を要するのでコストを上昇させてしまうため、個別に成形加工して組み立てる。【０００５】  ところで、前記主体部品に前記付属部品を組み付ける手段として、前述した固定ネジと固定ナットとの組合せや、部品に加工した雌ねじに固定ネジを締め付けて固定させる構造では、ネジが緩んでしまうおそれがある。特に、搬送中に振動や衝撃を受けた場合には緩みの程度が進行して締め付け力を失い、場合によって脱落するおそれがある。【０００６】  また、主体部品に付属部品を組み付ける組立工程では、主体部品に対して付属部品の位置決めを行い、所定の大きさのトルクにより固定ネジの締め付けを行うため、複雑な組立作業となって作業時間が長くなってしまう恐れがある。【０００７】  この様な問題を考慮し、図９に示すように、基板収納容器２０の上部に設けた差込部２４にトップフランジ２２等の付属品を差込み固定し、前記差込部２４の貫通孔２５に上方から溶融樹脂Ｐを注入して、前記貫通孔２５の内周面に溶融樹脂Ｐを充填させて基板収納容器２０とトップフランジ２２との樹脂部材同士を締結する締結構造を提案している（特許文献１参照）。【０００８】  前述した締結構造における溶融樹脂Ｐの注入を、従前の成形装置のような金型を用いて成形加工を行うものでは、金型構造が複雑になるため主体部品に付属部品を固定させることは困難であった。【０００９】  ところで、射出装置の数よりも金型装置の数が多く配設された射出成形機及び射出成形機の制御方法が、特許文献２に開示されている。この射出成形機は、射出装置の数より金型装置の数の方が多く配設された射出成形機において、前記キャビティに溶融樹脂を射出開始後に該キャビティにガスまたは液体のいずれかの流体を注入する流体供給機構と、前記金型装置のキャビティと樹脂注入孔との間の樹脂通路を閉塞する閉塞機構と、前記樹脂通路閉塞後に前記金型装置または前記射出装置の少��くとも一方を移動させ射出装置を別の金型装置に対してノズルタッチさせる移動機構とが備えられたものである。【００１０】  また、特許文献３には、直線状で狭ピッチにて配置された比較的容積が小さい複数のキャビティに対し、溶融樹脂を充填して均一な樹脂製品を確実に多数個取りできる比較的小型の多点式射出成形装置として、内側に溶融樹脂の流路を有し外周面にヒータを巻き付けたノズルハウジングと、該ノズルハウジングの先端側に位置するゲートを開閉して上記流路の中心部を軸方向に沿って進退するバルブステムと、該バルブステムの後端に接続されたピストンを含むエアシリンダとを備えた単位ホットランナーノズルを直線状で並列に複数個配置した多点式射出成形装置であって、上記単位ホットランナーノズルごとのエアシリンダを構成するピストンおよびシリンダは、上記バルブステムの軸方向と直交する方向に沿って互いに平行な長軸または長辺を有し、互いに相似形の長円形、楕円形、あるいは長方形状である構成によるものが開示されている。
【先行技術文献】
【００１１】
【特許文献１】  国際公開ＷＯ２０１４／０８７４８６号
【特許文献２】  特開２００８−１７９０６１号公報
【特許文献３】  特開２０１３−１５４４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００１２】  前述したように、従前の成形装置では、溶融樹脂を用いて主体部品に付属部品を固定させることは難しい。このため、この溶融樹脂の注入作業は、例えば、必要な固定箇所に人手により行っていた。【００１３】  しかしながら、人手による場合には、熟練の程度に依存せざるを得ないため、均一の固定状態を確保することが困難であるから、保持（固定）力の精度が要求される固定箇所には溶融樹脂による固定構造を採用しにくかった。しかも、注入作業に時間を要するため、生産効率の向上には限界があった。【００１４】  そこで、この発明は、主体部品と付属部品とを溶融樹脂により固定させる作業を行うための射出成形機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る射出成形機は、金型装置を介することなく製品内の空間に溶融樹脂を直接射出して成形する射出成形機において、前記製品を平面上（Ｘ軸−Ｙ軸上）の任意の位置に移動させ溶融樹脂を射出するノズルを上下方向（Ｚ軸上）の任意の位置に移動させる移動装置と、前記製品の任意の樹脂注入口にスプール治具を付接しノズルの圧力を保持制御するノズルタッチ装置と、ノズルにカメラを装備し前記スプール治具の自動認識により位置情報を取り込みノズルの位置を制御する自動位置制御装置を配備した射出成形機であって、１台の射出装置のノズルで複数の３次元位置の樹脂注入口に溶融樹脂を射出し成形することを特徴としている。【００１６】  溶融樹脂が注入される製品の主体部品に付属部品を保持させた状態で、一の固定箇所に前記スプール治具を付接させ、前記カメラにより捕捉された画像に基づいて前記自動位置制御装置により前記ノズルを下降させてスプール治具に位置させて前記ノズルタッチ装置によりスプール治具に接続させる。この状態で溶融樹脂を前記樹脂注入口から溶融樹脂を射出する。【００１７】  次いで、前記ノズルと前記スプール治具を上昇させ、前記製品の他の固定箇所を該スプール治具が臨む位置まで平面上を移動させる。その後、スプール治具を該他の固定箇所に付接させ、ノズルをスプール治具に接続させて、溶融樹脂を射出する。【００１８】  すなわち、製品を平面上で移動させることにより所望の固定箇所をスプール治具に臨ませて固定箇所に溶融樹脂を射出するものである。固定箇所の確認は前記カメラで行ってノズルがスプール治具と接続できる位置まで、製品を移動させる。【００１９】  また、本発明に係る射出成形機では、前記ノズルタッチ装置は、樹脂注入口に付接したスプール治具にノズルを突接させ、ノズルタッチの圧力を保持制御すると共に製品を固定し、溶融樹脂を製品に射出し成形することを特徴としている。【００２０】  すなわち、製品の固定箇所に溶融樹脂を射出する際には、前記ノズルタッチ装置によりスプール治具に接続させて、ノズルタッチの圧力を保持させると共に、製品を当該位置に固定するようにしたものである。【００２１】  また、請求項３の発明に係る射出成形機は、前記自動位置制御装置は、スプール治具の検出機能により位置および成形条件を呼出し、ノズルに装備したカメラでスプール治具の自動認識により実際の位置情報を取り込み、自動位置制御することを特徴としている。【００２２】  自動位置制御装置により、スプール治具が捕捉する情報に基づいて前記カメラで捕捉した画像から固定箇所に関する位置情報によって、製品の位置決めとノズルの接合とを行うようにしたものである。【００２３】  また、請求項４の発明に係る射出成形機は、前記製品と溶融樹脂の材質が同一の場合は製品表面と溶融樹脂の境界が判然としない状態で強固に締結し、前記製品と溶融樹脂の材質が異なる場合は異層成形を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】  この発明に係る射出成形機によれば、金型を要することなく主体部品と付属部品との固定をこれら部品の固定箇所に溶融樹脂を注入するので、組立作業時間を大幅に短縮することができる。【００２５】  また、製品の主体部品と付属部品とを平面内で移動させ、ノズルを上下方向に移動させることにより該ノズルを固定箇所に位置させるため、製品の組立を高精度に行うことができ、主体部品と付属部品との固定構造の汎用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る射出成形機の概略正面図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態に係る射出成形機におけるノズルタッチの状態を説明する図である。
【図３】  本発明の第２の実施形態に係る射出成形機の概略正面図である。
【図４】  本発明に係る射出成形機により付属部品が固定される主体部品としての半導体ウェーハを収容する基板収納容器を示す上方からの斜視図であり、蓋体を分離して示してある。
【図５】  本発明に係る射出成形機により基板収納器の上壁の外面にトップフランジを溶融樹脂で固定した状態を示す一部省略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】  第１の実施形態について、この発明に係る射出成形機を説明する。図１〜図３には第１の実施形態を示し、図５〜図７には第２の実施形態を示している。また、この射出成形機によって固定させる主体部品と付属部品とは、図９に示す基盤収納容器２０とトップフランジ２２とを例示して説明する。
【００２８】  図１にはこの発明に係る射出成形機１の概略の正面図を示しており、この射出成形機１は、射出シリンダ２ａを主体とした射出装置２と、上型板３ａと下型板３ｂとを主体とした型締装置３とを備えている。
【００２９】  前記上型板３ａは、固定板４に設けられた型締シリンダ３ｃにより昇降され、下降時に前記下型板３ｂに固定された、主体部品である基板収納容器２０に付属部品であるトップフランジ２２を組み合わせて構成された、図４に示すようにワークＷを臨むようになっている。そして、この射出成形機１では、これら組み合わせられた状態にある前記貫通孔２５を固定箇所として、これら基板収納容器２０とトップフランジ２２とを固定させるための溶融樹脂を注入する。前記上型板３ａの昇降に伴われて前記射出シリンダ２ａも昇降する。また、上型板３ａにはノズルタッチシリンダ５が設けられており、図４に示すように、射出シリンダ３ｃのノズル２ｂが上型板３ａに具備されたスプール治具７に接触した際に、ノズル２ｂの状態を保持するようにしてある。
【００３０】  前記下型板３ｂは架台６に固定されており、この架台６が図１において紙面を貫く方向（この方向を「Ｙ方向」とする）に移動自在とされており、この架台板６の上面を前記下型板３ｂが、図１において左右方向（この方向を「Ｘ方向」とする）とに移動自在に支持されている。Ｘ方向の移動はＸ方向駆動シリンダ６ａにより行われ、Ｙ方向の移動はＹ方向駆動シリンダ６ｂにより行われる。
【００３１】  また、前記ノズル２ｂにはＣＣＤカメラ等の小型カメラによる撮影手段が装備されており、前記ワークＷの位置を撮影して、その画像を自動位置制御装置に送出するようにしてある。この自動位置制御装置から出力される駆動信号に基づいて、前記Ｘ方向駆動シリンダ６ａとＹ方向駆動シリンダ６ｂを作動させて、前記ノズル２ｂが臨む位置にワークＷを移動させる。このとき、ノズル２ｂから射出される溶融樹脂がワークＷの固定箇所となる前記貫通孔２５に注入されるように、架台６を移動させて、下型板３ｂに固定されているワークＷを位置させる。
【００３２】  以上により構成された第１の実施形態に係る射出成形機１の動作を以下に説明する。
【００３３】  前記下型板３ｂにワークＷを固定する。このワークＷは基板収納容器２０にトップフランジ２２を組み合わせて、前記貫通孔２５に溶融樹脂を注入してこれら基板収納容器２０とトップフランジ２２とを固定させるものである。前記架台６をＹ方向駆動シリンダ６ｂの作動により、前記下型板３ｂを前記Ｘ方向駆動シリンダ６ａにより、それぞれ移動させる。このとき、前記撮影手段によりワークＷの画像を捕捉してワークＷの位置を確認し、前記固定箇所である貫通孔２５がノズル２ｂに臨む位置となるように移動させる。
【００３４】  ワークＷの前記貫通孔２５が、ノズル２ｂが臨む位置に位置したならば、上型板３ａを下降させて、前記上型板３ａに具備されているスプール治具７をワークＷに接続させる。次いで、前記ノズルタッチシリンダ５を作動させてノズル２ｂを前進させてスプール治具７に接続させ、射出シリンダ２ａを作動させて溶融樹脂を貫通孔２５に注入する。
【００３５】  所定の量の溶融樹脂が注入されたならば、ノズル２ｂをスプール治具７から離脱させ、上型板３ａを上昇させる。次いで、架台６と下型板３ｂとをＸ−Ｙ方向に移動させて、次の固定箇所をノズル２ｂが臨む位置まで移動させ、上型板３ａを下降させてスプール治具７をワークＷに接続させる。そして、ノズル２ｂを前進させてスプール治具７に接続させて溶融樹脂を射出し、固定箇所に注入する。
【００３６】  これらの動作をワークＷの固定箇所に対して順次行うことにより、ワークＷを構成する主体部品と付属部品とが固定される。この主体部品が基板収納容器２０であれば、該基板収納容器２０に付属部品のトップフランジ２２が固定されることになる。
【００３７】  次に、図５〜図７に示す第２の実施形態に係る射出成形機１０を説明する。なお、第１の実施形態に係る射出成形機１と同一の部分については同一の符号を付してある。
【００３８】  第２の実施形態に係る射出成形機１０では、固定板４に対して、図５において左右方向すなわちＸ方向に移動自在に射出装置１１が設けられている。また、前記架台６にはＸ方向に２個の下型板１３ａ、１３ｂが並設されており、前記射出装置１１はＸ方向に移動することにより、これら下型板１３ａ、１３ｂのそれぞれに対向する位置に位置するようにしてある。また、この下型板１３ａ、１３ｂは架台６に対して、図５において紙面を貫くＹ方向に移動可能とされている。
【００３９】  この第２実施形態に係る射出成形機１０では、前記２個の下型板１３ａ、１３ｂの一方にワークＷが固定された状態で、前記射出装置１１を該ワークＷに臨む位置まで移動させ、ノズル２ｂを下降させて前記ノズルタッチシリンダ５を作動させてスプール治具７に接続させ、固定箇所に溶融樹脂を射出して、前記固定箇所に溶融樹脂を注入する。
【００４０】  一方の下型板１３ａにワークＷが固定されて、該ワークＷの固定箇所に溶融樹脂を射出する工程が行われている際には、他方の下型板１３ｂは射出工程が終了した完成品を取り外し、新たなワークＷを取り付けて待機させておく。これにより作業時間の効率化をはかることができる。
【符号の説明】
【００４１】１  ：射出成形機
２  ：射出装置
２ａ：射出シリンダ
２ｂ：ノズル
３  ：型締め装置
３ａ：上型板
３ｂ：下型板
３ｃ：型締シリンダ
４  ：固定板
５  ：ノズルタッチシリンダ
６  ：架台
６ａ：Ｘ方向駆動シリンダ
６ｂ：Ｙ方向駆動シリンダ
７  ：スプール治具
１０：射出成形機
１１：射出装置
１２：上型板
１３ａ、１３ｂ：下型板
２０：基板収納容器（主体部品）
２０ａ：棚板
２０ｂ：上壁
２０ｃ：側壁
２０ｄ：底壁
２１：蓋体
２２：トップフランジ（付属部品）
２３：把手（付属部品）
２４：差込部
２５：貫通孔
Ｐ  ：溶融樹脂
Ｗ  ：ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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