专利名称：用于注入成型塑料物件的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及如CD或DVD这样的信息载体的塑料物件的注入成型。对于这种类型的信息载体，使用的是塑料盘，该塑料盘是具有小凹坑的螺旋轨迹的结构，其中小凹坑中存储相关的信息，如一般用于重制声音、图像或软件。还可以是其它几何形状的结构或组合。
在生产这种信息载体的过程中，在高压下将热的流体塑料注入模型中。该模型通常包括一主盘，该主盘在最终产品中包含轨迹的阴极。为了能够以正确的方式在塑料上重制，使用相对较高的压力，即使对轨迹上与模型注入口相距最大的部分。
模型，特别是容纳模型在其中的装置，必须能够承受高压。为此，在注入成型过程中在非常高的预应力下将制成模型的模型部件一个压在另一个之上。该预应力通常由功率较大的液压活塞/缸设备提供。但在约300巴的液压压力下由这些活塞/缸设备在装置中产生的力是如此高，以至于虽然装置的结构较重，仍产生明显的变形。
另外还发现，当在高压下注入塑料时，高预应力并不总是满足将模型部件一个压到另一个之上的要求。模型部件仍会相对于彼此(轴向)移开，以及在短时间内相对于彼此在横向(径向)移动，该现象又必须以其它方式补偿。因此必须接受在所生产的产品质量上的相当大的变化。在最坏的情况下，甚至不能获得上述的结构。这意味着，虽然通常使用的是较重且昂贵的装置，也不能获得最佳的生产工艺。
对于本发明的方法，省略了在非常高的预应力下保持相互夹持的模型部件的步骤。除此之外，模型部件由定位装置保持在一特定的所需位置，这产生了所期望的模腔。有了这种结构，模型部件可以一定的预应力下相互接触。还可以设想，将模型部件以一定的相互间隙相对于彼此定位，在这种情况下必须考虑在注入过程中及时打断输送。
尽管热的、融化的塑料在例如200·105N/m的高压下被注入，根据本发明的方法，在塑料流出模型部件之间时压力将下降。正常的大气压力作用在流出塑料的“前面”，于是即使当模型部件不能完全合闭时，也能够稳定控制填充的程度。
在任何情况下都必须确保，当实施本发明方法的过程中保持模型半部的平面平行性。这可通过以所需方式操作定位装置。与现有技术不同，平面平行性不是通过实体上将模型半部彼此压靠而实现。这意味着，根据本发明，模型半部相对于彼此对准不是通过彼此压靠在一起而实现的，而是通过用致动器，特别是螺旋致动器相对于彼此定位而实现的。
由于模型部件相对于彼此精确保持，也可以在注入过程中或之后立即调节相对于彼此的位置。例如与补偿冷却塑料材料的收缩地相关联，这可能是期望的。
根据本发明的方法可特别用于处理塑料。它们可以是热塑性塑料或者热固性塑料。另外，不仅能够加工具有相对较低粘度的物质，处理如熔融塑料，而且还能加工粘度更大的可塑物质，如陶瓷。
根据本发明的方法可特别用于生产信息载体。因此在本文中，本发明还涉及用于CD或DVD的信息载体的注入成型，包括提供一模型，其一个模型半部包含一主盘，该主盘包含螺旋轨迹的突起或凹坑，从而在信息载体上形成对应的镜面图形轨迹，以及在塑料注入期间将模型部件彼此相对移动的步骤。在此操作期间，模腔在尺寸上一定程度上减小。通过后者运动所移动的距离大约例如是120纳米。
将模型部件朝彼此移动一非常小的距离足以确保主盘上的突起适当地压入塑料材料中。
通常由镍制造的主盘容纳于模型中。该主盘的厚度尺寸同样对由其生产的产品的尺寸产生控制。主盘尺寸上的任何不规则都可由定位装置补偿。
另外，如果需要，可在生产过程中调节装置。本文中，根据本发明的方法还包括根据在前面周期中注入成型的物件的至少一个厚度测量结果控制定位装置。
有了这个过程，可在若干个位置测量物件的厚度，以生产出具有均匀厚度的物件。
本发明还涉及注入成型例如CD或DVD这样的信息载体的塑料物件的装置，包括具有两个模型部件的模型，与模型部件的相互定位相联系的定位装置，及注入装置，用于将热熔塑料注入模腔中。
上述方法可借助于这种装置来完成。
定位装置优选地包括螺旋致动器，每个螺旋致动器可由其自身电机驱动。这种螺旋致动器能够以可靠和稳定的方式克服注入成型的塑料材料的压力而保持模型部件。还可以通过这些致动器完成非常细微的调节运动。驱动优选地由伺服电机实现。
每个螺旋致动器具有一螺母，该螺母通过一轴承支承在一块上，使其能够转动，该块承载一个模型部件，模腔以及用于输送热熔塑料的通道也可定位在该块中。另外，每个螺旋致动器可具有一联接到一轭上的螺旋轴，该轭以这样一种方式承载另一模型部件，可通过操作螺旋致动器而使上述另一部件移动靠近和离开块中的模型部件。
例如由钢制造的该块向模型和螺旋致动器提供了一个稳定和尺寸上稳定的支承。结合高内部预应力的取消，这产生了相对简单和可靠的结构。
本文中同样重要的是，该块包含一空腔，一个模型部件定位在其中，其中另一个模型部件可通过螺旋致动器以紧配合方式移动。
螺旋轴可分别与一柱联接，一线性轴承配合在该柱上，该块通过线性轴承以可移动方式被支承。
下面结合为实现本发明的方法的附图中所示的装置对本发明作更详细的描述。
图1示出沿图2中I-I线穿过装置的一剖面。
图2示出该装置的透视图。
图3示出当实现本发明时模腔的局部视图。
具体实施例方式
图1和图2中所示的用于注入成型如CD或DVD的本发明的装置，包括一模型，该模型包括模型部件2和3，并整体上用1表示。该模型容纳于轭8与由4表示的块之间。一输送通道5延伸穿过轭8，用于输送热熔的塑料材料通过模型半部2进入模型部件2、3之间的模腔6中。在注入成型过程中移动的空气可通过环绕模型部件2的弹性压缩排气环28逸出。
模型部件2刚性地容纳在轭8上，而轭8又刚性支承在底座30上。另一模型部件3容纳在块4上，块4通过支架31支承在底座30上，使它能够相对于轭8移动。
块4的移动能力通过四个螺旋致动器9确保，其中两个螺旋致动器9在图1中以剖视图示出。
每个螺旋致动器9具有一通过到轭8上的柱14被固定的螺旋轴10。
柱14被容纳于轭8中的孔17中，使它们牢固地装配。特别地，每个柱14具有一台肩18，该台肩18与环绕孔17的轭8的材料接触，而邻接台肩18的变窄部分19设有一螺纹端20，一张力螺母21在每种情况下配合在该螺纹端20上。这样柱14分别在预应力下固定到轭8上。
每个螺旋致动器9还具有一螺母13，该螺母13通过本身已公知的带槽的辊与螺旋轴10(滚动螺旋)交会。螺母13刚性固定到整体上用22表示的伺服电机的转子32上。其定子33相对于块4固定。
包括螺母13和转子32的单元通过双列角接触球轴承34和单列球轴承35支承，使它能够相对于块4移动。柱14还通过一线性球轴承16滑动支承在块4中。线性轴承16位于块4的一突出轴环36中。这样的优点在于，轴承16侧向地环绕模型2、3，结果确保了对模型非常稳定的支承，不会有任何摆动的趋势。
在致动电机22时，转动螺母13，结果通过轴承34、35联接到其上的块4相对于螺旋轴10、柱14并因而相对于轭8线性移动。在该移动过程中，块4通过线性球轴承16相对于轭8保持精确定位，线性球轴承16在本实施例中构造成球轴承衬套。
螺旋致动器9可分别由控制装置23以这种方式控制，使模型部件2和3以一特定距离间隔开固定。模型部件2、3在该位置不相互夹持。尽管通过通道5输入模腔6中的热熔材料的高压，但通过控制装置23的快速控制动作，可以保持所需的相互间隔。
如果需要，当用塑料材料顺序填充模腔时，甚至可以用控制装置23动态操作螺旋致动器9，以补偿压力，且如果需要，朝彼此略微移动模型部件2、3。
特别当生产数据载体时这是有用的，其中必须在塑料表面上形成大量的小凹坑、槽等。
如图3中所示，一主盘24容纳在模腔中，一具有突起的螺旋图案呈现在上述主盘24上面向模腔6的表面25上。
但作为替换方案，还可以生产具有不同形状，如矩形的数据载体。该图案可包括成列的凹坑等。
当塑料材料6通过通道5注射时，塑料材料穿过由前部27限定的上述模腔6扩散。
在该操作过程中模型半部2、3保持静止，且如果需要甚至可以间隔开一定距离，以获得所需厚度的模腔6。
在模型半部件3和主盘24中有同轴孔，销状元件37以紧配合穿过这些同轴孔。当弹出完成产品以及当在其中形成一中心孔时，上述元件起作用。
虽然在附图中所示的装置中图出了带有螺旋致动器的四个柱，但不同数量，如带有螺旋致动器的三个柱也足够了。
除信息载体如CD和DVD之外，还可以用根据本发明的方法和装置生产出带有塑料制成的集成处理器、封装集成电路的卡(智能卡)这样的产品，以及软焦点透镜组这样的光学产品。还可以用这种方式生产格栅，具有波长小于光的几何元件(纳米技术)的全息光学元件(HOEs)。
权利要求
1.用于注入成型诸如CD和DVD的塑料物件的方法，包括下列步骤—提供一个模型(1)，该模型(1)具有两个可相对于彼此移动的模型部件(2，3)；—提供定位装置(9，22)，用于在指定的相互位置将模型部件(2，3)相对于彼此定位，从而获得模腔(6)，该指定位置可在注入过程中或者之后立即调节；—在压力下将加热的流体材料(26)注入模腔中；—对定位装置(9，22)进行这样的控制，即当在压力下将材料(26)注入模腔(6)中时保持模腔(6)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以一定的间隔距离将模型部件(2，3)定位，在其间封闭一窄缝。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括将模型部件(2，3)相对于彼此定位，使它们平面平行。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，包括在压力下将塑料材料注入模腔(6)的过程中或之后，将模型部件(2，3)朝彼此移动一小距离，以补偿在塑料材料(26)冷却过程中的收缩。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用于注入成型如CD或DVD这样的信息载体，包括提供模型(1)，其一个模型部件(3)包含主盘(24)，该主盘(24)包含一螺旋的系列突起或凹坑，从而在信息载体上形成对应系列的凹陷或隆起，包括将模型部件(2，3)朝彼此例如移动大约120纳米的距离地步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括根据主盘(24)的厚度尺寸控制定位装置(9，22)。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，包括根据在前面周期中注入成型的物件的至少一个厚度测量结果控制定位装置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括在多个位置测量物件的厚度。
9.一种根据前述权利要求中的一项的方法注入成型诸如CD和DVD的塑料物件的装置，包括模型(1)，该模型(1)具有两个可相对于彼此移动的模型部件(2，3)，定位装置(9，22)，用于在指定的相互位置相对于彼此定位模型部件(2，3)，以及注入装置(5)，用于将热熔塑料(26)注入模腔(6)中。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，其中该定位装置包括螺旋致动器(9)，每个螺旋致动器(9)可由其自身电机(22)驱动。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，其中一个模型部件(2)固定到一刚性设置的轭(8)上，另一个模型部件(3)固定到可相对于该轭(8)线性移动的块(4)上。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，其中每个螺旋致动器(9)具有刚性固定到轭(8)上的螺旋轴，和一个安装在块(4)中使它能够转动的螺母(13)。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，其中块(4)通过线性球轴承(16)支承在柱(14)上。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，其中每个线性球轴承(16)位于块(4)的一个突出轴环(36)中，模型部件(2，3)位于上述轴环(36)之间。
15.根据权利要求9-14中的一项所述的装置，其特征在于，其中一个模型部件(2)由一弹性压靠在另一模型部件上的排气环(28)环绕。
16.根据权利要求9-15中的一项所述的装置，其特征在于，其中每个电机(22)是一伺服电机。
全文摘要
用于注入成型如CD或DVD的塑料物件的方法，包括下列步骤提供一个模型(1)，该模型(1)具有两个可相对于彼此移动的模型部件(2，3)，提供定位装置(9，22)，用于在指定的相互位置相对于彼此以指定的间距定位模型部件(2，3)，从而获得模腔(6)，在压力下将流体材料(26)注入模腔中，以这样一种方式控制定位装置(9，22)，当在压力下将材料(26)注入模腔(6)中时保持模型部件的指定相互间隔。
文档编号B29C45/56GK1427760SQ01809193
公开日2003年7月2日 申请日期2001年5月9日 优先权日2000年5月9日
发明者罗纳德斯·约安内斯·科内利斯·玛丽亚·科克, 米凯尔·安德里安努斯·特奥多鲁斯·奥姆波斯, 马里纳斯·弗朗西斯科斯·约翰内斯·埃弗斯 申请人:O.T.B.集团公司