专利名称：微小形状模制方法及其装置的制作方法
微小形状模制方法及其装置
背景技术：
本发明涉及一种通过注模模制微小形状的方法及其装置。 近年来已使用通过使用模具模制诸如光学部件的在表面上具有微小不平 形状的产品的方法。但是，为了沿形成在模具模制表面上的微小不平形状来模 制产品，需要在高温下将树脂注入模具的空腔内。因此，已知这样一种模制方 法就在模具刚要被完全夹紧之前停止模具的夹紧操作，在该阶段将树脂注入 模具内部，且此后完全夹紧模具以由此根据模具的微小不平形状将树脂模制成
形。(例如，见日本专利申请公开第5-8267)
根据该微小形状模制方法，即使注入模具空腔的树脂不沿微小不平形状精 确地遍布在空腔内，也能够使树脂遍布到微小不平形状的内部，并通过用夹紧 力夹紧模具而精确地将微小不平形状转录到产品上。
但是，在上述模制方法中，有在树脂注入模具后要将模具再次夹紧，且因 此产品的模制时间变长的问题。此外，为了形成微小不平形状，需要精确地设 置模具的温度，且因此对于为使产品固化而已冷却到预定温度的模具进行加热 而用于下次模制所需要的时间较长。也就是说，部分地将模具加热到高温以在 短时间内升高模具的温度是不理想的。模具的加热应当使其整体都实现预定温 度分布。部分由于需要进行这种加热，所以产品的模制时间较长。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，并提供一种微小形状模制方法及其装置， 通过该方法，可縮短产品的模制循环时间，且在树脂注入后再次进行模具夹紧 的模制方法中可精确地模制微小形状。
一种模制微小形状的方法，其中彼此相对设置的一对模具中的至少一个是
在其模制表面上设有微小形状的不平部分的模具(此后称为"转录模具")， 就在模具刚要被夹紧机构完全夹紧之前停止对该对模具的夹紧，将树脂注入由该对模具形成的空腔内，且此后将模具完全夹紧以由此将不平部分的形状转录 到树脂上，所述方法包括制备多个转录模具；在通过使用转录模具之一模制 产品的同时通过加热单元加热转录模具中的另一个；在模制产品后，将成对模 具中的至少转录模具移动到加热单元；同时将通过加热单元加热的另一转录模 具移动到夹紧机构；以及通过使用另一转录模具模制产品。
当通过夹紧机构打开成对模具并从模具取出产品时，将其模制表面上设有 微小形状的不平部分的模具、即转录模具移动到加热单元，且将已通过加热单 元加热到预定温度状态的转录模具中的另一个移动到夹紧机构。
于是，在夹紧机构中能够通过使用被加热的转录模具来组合一对模具，并 将树脂注入空腔以由此立即进行下一产品的模制过程。
因而，就能够縮短将模具温度升高到进行模制需要的预定温度状态所需要 的时间，即使通过进行两次模具夹紧的模制方法也是如此，就能够縮短产品的 模制循环时间。通过加热单元加热转录模具，且因此就能够有效地并以精确温 度状态加热模具，并高度精确地模制具有微小不平形状的产品。
将在以下说明书中阐述本发明的其它目的和优点，部分会从说明书中显现 出来或通过发明实践得以了解。通过此后具体指出的方法和组合可实现和得到 本发明的目的和优点。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并与 以上给出的总说明和以下给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的原 理。
图1是示出根据本发明的模制设备的实施例的平面图。 图2是示出根据本发明的模具的剖视图。 图3是示出图2所示模具的剖视图。 图4是示出图2所示模具的剖视图。 图5是示出图2所示模具的剖视图。 图6是用于解释图l所示模制设备的操作的平面图。 图7是用于解释图1所示模制设备的操作的平面图。图8是用于解释图1所示模制设备的操作的平面图。
图9是用于解释图1所示模制设备的操作的平面图。
图10是示出根据本发明的模制设备的实施例的另一平面图。
具体实施例方式
以下将参照附图来描述根据本发明的模制设备的实施例。模制设备10如 图1所示包括模具12、夹紧机构14、设置在夹紧机构14两侧上的加热单元16 和18、注入机构20等。图1是模制设备10的平面图。
模具12由彼此相对的一对模具构成，并由在空腔内具有微小形状的不平 部分的第一模具(其为"转录模具")13和与第一模具13成对的第三模具17 形成。此外，具有与第一模具13相同形状的第二模具15设置在图1的左侧， 且第二模具15也与第三模具17成对，以由此构成成对模具12。第一模具13 或第二模具15上形成的不平部分是具有微小形状的部分，厚度约几pm至几 百pm，且是用于形成例如衍射光栅的表面的不平部分。
夹紧机构14包括可动侧安装压板22和固定侧安装压板24，可动侧安装 压板22设有穿过冷却基底28的固定件23，而固定侧安装压板24设有穿过冷 却基底30的固定件25。固定件23与第一模具13或第二模具15的端部件配合， 并可拆卸地将第一模具13或第二模具15固定到可动侧安装压板22。固定件 25与第三模具17的端部配合，并将第三模具17固定到固定侧安装压板24。
冷却基底28和30各在其内部设有冷却剂路径(未示出)，且当冷却剂穿 过冷却剂路径时，通过固定件23等固定的第一模具13等被冷却。
此外，夹紧机构14在其四个角部处设有电动驱动气缸26，上下(实际上 水平)驱动可动侧安装压板22，并相对于第三模具17移动第一模具13或第二 模具15。于是， 一对模具12适当地打开或关闭。附带说一下，驱动气缸26 也可液压驱动。
此外，夹紧机构14具有就在模具12刚要完全关闭之前停止可动侧安装压 板22的运动的功能，并就在刚要完全关闭状态之前将夹紧操作保持在该状态。 第一模具13等和第三模具17之间的间隙是对应于形成在第一模具13等上微 小不平部分的深度或形状的值。此外，夹紧机构14再从如上所述模具12就要完全关闭之前停止压板22的状态来驱动可动侧安装压板22，并以预定压力关 闭模具12。
注入机构20包括桶32、设置在桶32上的螺钉34、以及用于驱动螺钉34 的驱动机构36，并设置成整个注入机构20可靠近夹紧机构14或可通过移动机 构(未示出)来与其分开。螺钉34设置成其可围绕桶32的轴线旋转，并可轴 向往复运动。驱动机构36使螺钉34在桶32内以预定转速围绕轴线旋转，并 使螺钉34以预定速度轴向往复运动。
桶32设有料斗38，通过螺钉34的转动将沉积在料斗38内的树脂材料引 入桶32内。当螺钉34在桶32内旋转时，螺钉34挤压导致流入桶32的树脂， 且树脂由于伴随挤压而产生的热量、来自外部的加热等而熔化。此外，当螺钉 34由驱动机构36按压而轴向向前移动时，熔化的树脂以预定压力和所要求的 量注入由夹紧机构14夹紧的闭合模具12。
此外，第一加热单元16设置在夹紧机构14的右侧上，且第二加热单元 18设置在其左侧上。各加热单元由电加热器、加热灯等构成，并设有温度传感 器(未示出)，探测从夹紧机构14移动的第一模具13等的温度，并加热第一 模具13等，从而使第一模具13等达到预定温度，并进入预定温度状态。
此外，在夹紧机构14通过使用第二模具15和第三模具17而模制产品的 同时，第一加热单元16将第一模具13加热到预定温度状态。附带说一下，诸 如加热单元16等的加热装置并不限于电加热器或加热灯，加热单元的加热方 法不特定限制，也就是说，也可使用加热流体穿过内部的方法、通过感应加热 进行加热的方法等。
移动机构40设置在夹紧机构14和第一加热单元16之间以及夹紧机构14 和第二加热单元18之间。移动机构40使第一模具13在第一加热单元16和夹 紧机构14之间往复运动，并使第二模具15在第二加热单元18和夹紧机构14 之间往复运动。第一模具13的移动操作和第二模具15的移动操作彼此关联进 行，且第一模具13和第二模具15交替地向夹紧机构14移动。附带说一下， 移动机构41不限于使第一模具13等水平往复运动的机构，且如图10所示， 可以是用于使它们转动的机构。此外，移动机构40用于移动第一模具13等的 方法并不受到特定限制。第三模具17为第一模具13和第二模具15所共有，并通过上述固定件25 固定到夹紧机构24的固定侧安装压板24，且第三模具17和第一模具13或第 三模具17和第二模具15构成成对模具12。
接着，下文将描述模制设备10的功能和操作。
图2示出模具12。模具12是由用作转录模具的第一模具13和第三模具 17的组合而构成的成对模具，并附连到夹紧机构14。当开始模制操作时，夹 紧机构14驱动可动侧安装压板22，并关闭模具12。但是，就在模具12刚要 完全关闭之前，夹紧机构14停止可动侧安装压板22的夹紧操作，如图3所示。
在该状态下，注入机构20的螺钉34在桶32内前进，且树脂注入模具12 的空腔内。树脂注入空腔，注入的方式是树脂的量足以使树脂遍布在整个空腔 内，并填充到模具12的空腔内。但是，考虑到在某些情况下从注入机构20注 入模具的树脂并不完全流入具有微小形状的不平部分的每个角落，如图4所示。
此外，在通过注入机构20注入树脂完成的阶段，树脂仍然是软的，且再 次驱动夹紧机构14以完全关闭模具12，如图5所示。然后，树脂通过模具12 的夹紧经受髙压，且树脂精确地挤入形成在第一模具13上微小不平部分内的 每个角落，如图5所示。
然后，冷却剂穿过冷却基底28和30的冷却剂路径，而将模具12冷却到 预定温度。在冷却模具12时，夹紧机构14驱动驱动气缸26来移动可动侧安 装压板22。然后，将模具12如图6所示打开，并从模具12取出产品。
当从模具12取出产品时，然后夹紧机构14操作固定件23，且因此将第 一模具13与可动侧安装压板22分开。与可动侧安装压板22分开的第一模具 13通过移动机构40移动到第一加热单元16，如图7所示。
此外，基本上在第一模具13移动到第一加热单元16的同时，已移动到第 二加热单元18的第二模具15通过移动机构40移动到夹紧机构14，如图8所 示。已移动到夹紧机构14的第二模具15通过固定件23固定到可动侧安装压 板22，且将可动侧安装压板22如图9所示地驱动，由此关闭作为成对模具12 的第二模具15和第三模具17。已通过第二加热单元18将第二模具15加热到 预定温度状态，因此，只要将第二模具15固定到可动侧安装压板22，就可进 行产品的模制操作。另一方面，在如上所述使用第二模具模制产品的同时，通过第一加热单元
16将其中己完成产品模制的第一模具13加热到预定温度状态。在由第二模具 15和第三模具17的组合形成的模具12模制产品之前，第一加热单元16将第 一模具13加热到预定温度状态。此外，在冷却第二模具15并取出产品时，将 第二模具15移动到第二加热单元18，且基本上同时，将第一模具13从第一加 热单元16移动到夹紧机构14。
此外，夹紧机构14再次通过将从第一加热单元16移动到夹紧机构14的 第一模具13与第三模具17彼此组合而形成模具12，并将树脂从注入机构20 注入模具12的空腔内以进行下一产品的模制。第一模具12已通过第一加热单 元16加热到预定温度状态，因此，可立即通过与上述相同的步骤进行产品的 模制。这样，重复进行模制。
附带说一下，第三模具17通过常规加热方法加热。例如，第三模具17 通过使加热流体穿过冷却基底30或通过其它方法加热。这是因为，第三模具 17的空腔没有微小不平的形状，例如为平坦表面，且在很多情况下能够通过常 规加热方法解决第三模具17的加热。在第三模具17的空腔内也设有微小不平 部分时，可将第三模具17在第一模具13等经受加热的情况时移动到加热单元。
因而，即使注入空腔的树脂不分布到不平部分的角落时，在将树脂注入模 具12的空腔之后，再进行模具12的夹紧，因此，通过第二夹紧操作对树脂施 加高压，将树脂挤入缝隙内，也可在产品的表面上形成微小不平形状。
此外，通过使用第一模具13和第二模具15之一来进行模制时，通过第一 加热单元16或第二加热单元18加热另一模具，因此，即使通过模具12刚要 完全夹紧之前就停止模具12的夹紧，且在将树脂注入模具12之后再进行夹紧， 也能够在完成产品的模制之后彼此互换第一模具13和第二模具15，立即模制 产品并縮短产品的模制时间。
此后，对模具单独加热，例如，第一模具13等由第一加热单元16加热， 因此可根据模具设置加热单元，且可在短时间内将第三模具13等精确地加热 到预定温度状态。这就能够精确模制具有微小形状的产品。
附带说一下，在模制设备10中，当夹紧机构14进行第二次夹紧时，通过 使用吸气单元等去除模具12内的空气。对本领域的技术人员来说易于有其它优点和更改。因此，本发明在其更宽 泛的方面并不限于本文所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因而，可进 行各种更改而不背离由所附权利要求书和其同等物所限定的总发明概念的精 神和范围。
权利要求
1. 一种模制微小形状的方法，其中彼此相对设置的一对模具中的至少一个是在其模制表面上设有微小形状的不平部分的模具，就在所述模具要被夹紧机构完全夹紧之前停止对所述成对模具的夹紧，将树脂注入由所述成对模具形成的空腔内，且此后所述模具完全夹紧以由此将所述不平部分的形状转录到所述树脂上，所述方法包括准备多个模具(13、15)，所述模具各在其模制表面上设有微小形状的不平部分；在通过使用在其模制表面上设有微小形状的不平部分的所述模具(13、15)中的一个模具模制产品的同时，通过加热单元(16、18)加热在其模制表面上设有微小形状的不平部分的所述模具(13、15)中的另一个模具；在模制产品之后，将所述成对模具(12)中的至少是其模制表面设有微小形状的不平部分的所述模具(13、13)移动到加热单元(16、18)；同时，将所述加热单元(16、18)加热的、在其模制表面上设有微小形状的不平部分的所述另一个模具(13、15)移动到所述夹紧机构(14)；以及通过使用在其模制表面上设有微小形状的不平部分的所述另一个模具(13、15)来模制产品。
2. —种模制微小形状的设备，其中彼此相对设置的一对模具中的至少一 个是其模制表面上设有微小形状的不平部分的模具，就在所述模具要被夹紧机构完全夹紧之前停止对该对模具的夹紧，将树脂注入由所述成对模具形成的空 腔内，且此后将所述模具完全夹紧以由此将所述不平部分的形状转录到所述树 脂上，所述设备包括夹紧机构(14)，所述夹紧机构用于夹紧所述成对模具(12);注入机构(20)，所述注入机构用于将树脂注入所述夹紧的模具(12)的 空腔内；至少两个模具(13、 15)，所述模具各在其模制表面上设有微小形状的不 平部分；加热单元(16、 18)，所述加热单元用于加热在其模制表面上设有微小形 状的不平部分的所述模具(13、 15);以及移动机构(40)，所述移动机构用于将已被用来在所述夹紧机构(14)内模制产品的、其模制表面设有微小形状的不平部分的所述模具(12)中的所述模具(13、 15)移动到加热单元(16、 18)，并将通过所述加热单元(16、 18) 加热到预定温度状态的、其模制表面上设有微小形状的不平部分的另一个模具 (13、 15)移动到所述夹紧机构(14)。
3. 如权利要求2所述的微小形状模制设备，其特征在于，所述加热单元 (16、 18)设置在所述夹紧机构(14)的两侧上，在其模制表面上各设有微小形状的不平部分的至少两个模具(13、 15)设置在所述夹紧机构(14)处和所 述加热单元(16、 18)之一处，在模制产品之后将其模制表面上设有微小形状 的不平部分的所述模具(13、 15)从所述夹紧机构(14)移动到所述加热单元 (16、 18)，且同时，将由所述加热单元(16、 18)之一加热的、在其模制表 面上设有微小形状的不平部分的所述模具(13、 15)从所述加热单元(16、 18) 移动到所述夹紧机构(14)。
4. 如权利要求2所述的微小形状模制设备，其特征在于，其模制表面上 各设有微小形状的不平部分的多个模具(13、 15)是附连到转动件上的，且通 过所述转动件的转动交替地将其模制表面上各设有微小形状的不平部分的所 述模具(13、 15)从所述夹紧机构(14)移动到所述加热单元(16、 18) /从所 述加热单元(16、 18)移动到所述夹紧机构(14)。
全文摘要
一种模制微小形状的方法，其中一对模具中的至少一个在其模制表面上设有微小形状的不平部分，就在模具刚要被完全夹紧之前停止对该对模具的夹紧，将树脂注入空腔内，且此后将模具完全夹紧以由此将不平部分的形状转录到树脂上，所述方法包括制备多个转录模具，各转录模具在其模制表面上设有不平部分，通过加热单元(16、18)加热未被用来模制产品的转录模具(13、15)之一，在模制完成时，将转录模具(13、15)互换，以由此连续地模制产品。
文档编号B29C45/73GK101428459SQ20081017615
公开日2009年5月13日 申请日期2008年11月5日 优先权日2007年11月6日
发明者小池纯, 竹本充志 申请人:东芝机械株式会社