專利名稱：微小形狀模制方法及其裝置的制作方法
微小形狀模制方法及其裝置
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種通過注模模制微小形狀的方法及其裝置。 近年來已使用通過使用模具模制諸如光學(xué)部件的在表面上具有微小不平 形狀的產(chǎn)品的方法。但是，為了沿形成在模具模制表面上的微小不平形狀來模 制產(chǎn)品，需要在高溫下將樹脂注入模具的空腔內(nèi)。因此，已知這樣一種模制方 法就在模具剛要被完全夾緊之前停止模具的夾緊操作，在該階段將樹脂注入 模具內(nèi)部，且此后完全夾緊模具以由此根據(jù)模具的微小不平形狀將樹脂模制成
形。(例如，見日本專利申請公開第5-8267)
根據(jù)該微小形狀模制方法，即使注入模具空腔的樹脂不沿微小不平形狀精 確地遍布在空腔內(nèi)，也能夠使樹脂遍布到微小不平形狀的內(nèi)部，并通過用夾緊 力夾緊模具而精確地將微小不平形狀轉(zhuǎn)錄到產(chǎn)品上。
但是，在上述模制方法中，有在樹脂注入模具后要將模具再次夾緊，且因 此產(chǎn)品的模制時間變長的問題。此外，為了形成微小不平形狀，需要精確地設(shè) 置模具的溫度，且因此對于為使產(chǎn)品固化而已冷卻到預(yù)定溫度的模具進(jìn)行加熱 而用于下次模制所需要的時間較長。也就是說，部分地將模具加熱到高溫以在 短時間內(nèi)升高模具的溫度是不理想的。模具的加熱應(yīng)當(dāng)使其整體都實(shí)現(xiàn)預(yù)定溫 度分布。部分由于需要進(jìn)行這種加熱，所以產(chǎn)品的模制時間較長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述問題，并提供一種微小形狀模制方法及其裝置， 通過該方法，可縮短產(chǎn)品的模制循環(huán)時間，且在樹脂注入后再次進(jìn)行模具夾緊 的模制方法中可精確地模制微小形狀。
一種模制微小形狀的方法，其中彼此相對設(shè)置的一對模具中的至少一個是
在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分的模具(此后稱為"轉(zhuǎn)錄模具")， 就在模具剛要被夾緊機(jī)構(gòu)完全夾緊之前停止對該對模具的夾緊，將樹脂注入由該對模具形成的空腔內(nèi)，且此后將模具完全夾緊以由此將不平部分的形狀轉(zhuǎn)錄 到樹脂上，所述方法包括制備多個轉(zhuǎn)錄模具；在通過使用轉(zhuǎn)錄模具之一模制 產(chǎn)品的同時通過加熱單元加熱轉(zhuǎn)錄模具中的另一個；在模制產(chǎn)品后，將成對模 具中的至少轉(zhuǎn)錄模具移動到加熱單元；同時將通過加熱單元加熱的另一轉(zhuǎn)錄模 具移動到夾緊機(jī)構(gòu)；以及通過使用另一轉(zhuǎn)錄模具模制產(chǎn)品。
當(dāng)通過夾緊機(jī)構(gòu)打開成對模具并從模具取出產(chǎn)品時，將其模制表面上設(shè)有 微小形狀的不平部分的模具、即轉(zhuǎn)錄模具移動到加熱單元，且將已通過加熱單 元加熱到預(yù)定溫度狀態(tài)的轉(zhuǎn)錄模具中的另一個移動到夾緊機(jī)構(gòu)。
于是，在夾緊機(jī)構(gòu)中能夠通過使用被加熱的轉(zhuǎn)錄模具來組合一對模具，并 將樹脂注入空腔以由此立即進(jìn)行下一產(chǎn)品的模制過程。
因而，就能夠縮短將模具溫度升高到進(jìn)行模制需要的預(yù)定溫度狀態(tài)所需要 的時間，即使通過進(jìn)行兩次模具夾緊的模制方法也是如此，就能夠縮短產(chǎn)品的 模制循環(huán)時間。通過加熱單元加熱轉(zhuǎn)錄模具，且因此就能夠有效地并以精確溫 度狀態(tài)加熱模具，并高度精確地模制具有微小不平形狀的產(chǎn)品。
將在以下說明書中闡述本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，部分會從說明書中顯現(xiàn) 出來或通過發(fā)明實(shí)踐得以了解。通過此后具體指出的方法和組合可實(shí)現(xiàn)和得到 本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。


包含在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并與 以上給出的總說明和以下給出的實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原 理。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的模制設(shè)備的實(shí)施例的平面圖。 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的模具的剖視圖。 圖3是示出圖2所示模具的剖視圖。 圖4是示出圖2所示模具的剖視圖。 圖5是示出圖2所示模具的剖視圖。 圖6是用于解釋圖l所示模制設(shè)備的操作的平面圖。 圖7是用于解釋圖1所示模制設(shè)備的操作的平面圖。圖8是用于解釋圖1所示模制設(shè)備的操作的平面圖。
圖9是用于解釋圖1所示模制設(shè)備的操作的平面圖。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的模制設(shè)備的實(shí)施例的另一平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的模制設(shè)備的實(shí)施例。模制設(shè)備10如 圖1所示包括模具12、夾緊機(jī)構(gòu)14、設(shè)置在夾緊機(jī)構(gòu)14兩側(cè)上的加熱單元16 和18、注入機(jī)構(gòu)20等。圖1是模制設(shè)備10的平面圖。
模具12由彼此相對的一對模具構(gòu)成，并由在空腔內(nèi)具有微小形狀的不平 部分的第一模具(其為"轉(zhuǎn)錄模具")13和與第一模具13成對的第三模具17 形成。此外，具有與第一模具13相同形狀的第二模具15設(shè)置在圖1的左側(cè)， 且第二模具15也與第三模具17成對，以由此構(gòu)成成對模具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狀的部分，厚度約幾pm至幾 百pm，且是用于形成例如衍射光柵的表面的不平部分。
夾緊機(jī)構(gòu)14包括可動側(cè)安裝壓板22和固定側(cè)安裝壓板24，可動側(cè)安裝 壓板22設(shè)有穿過冷卻基底28的固定件23，而固定側(cè)安裝壓板24設(shè)有穿過冷 卻基底30的固定件25。固定件23與第一模具13或第二模具15的端部件配合， 并可拆卸地將第一模具13或第二模具15固定到可動側(cè)安裝壓板22。固定件 25與第三模具17的端部配合，并將第三模具17固定到固定側(cè)安裝壓板24。
冷卻基底28和30各在其內(nèi)部設(shè)有冷卻劑路徑(未示出)，且當(dāng)冷卻劑穿 過冷卻劑路徑時，通過固定件23等固定的第一模具13等被冷卻。
此外，夾緊機(jī)構(gòu)14在其四個角部處設(shè)有電動驅(qū)動氣缸26，上下(實(shí)際上 水平)驅(qū)動可動側(cè)安裝壓板22，并相對于第三模具17移動第一模具13或第二 模具15。于是， 一對模具12適當(dāng)?shù)卮蜷_或關(guān)閉。附帶說一下，驅(qū)動氣缸26 也可液壓驅(qū)動。
此外，夾緊機(jī)構(gòu)14具有就在模具12剛要完全關(guān)閉之前停止可動側(cè)安裝壓 板22的運(yùn)動的功能，并就在剛要完全關(guān)閉狀態(tài)之前將夾緊操作保持在該狀態(tài)。 第一模具13等和第三模具17之間的間隙是對應(yīng)于形成在第一模具13等上微 小不平部分的深度或形狀的值。此外，夾緊機(jī)構(gòu)14再從如上所述模具12就要完全關(guān)閉之前停止壓板22的狀態(tài)來驅(qū)動可動側(cè)安裝壓板22，并以預(yù)定壓力關(guān) 閉模具12。
注入機(jī)構(gòu)20包括桶32、設(shè)置在桶32上的螺釘34、以及用于驅(qū)動螺釘34 的驅(qū)動機(jī)構(gòu)36，并設(shè)置成整個注入機(jī)構(gòu)20可靠近夾緊機(jī)構(gòu)14或可通過移動機(jī) 構(gòu)(未示出)來與其分開。螺釘34設(shè)置成其可圍繞桶32的軸線旋轉(zhuǎn)，并可軸 向往復(fù)運(yùn)動。驅(qū)動機(jī)構(gòu)36使螺釘34在桶32內(nèi)以預(yù)定轉(zhuǎn)速圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，并 使螺釘34以預(yù)定速度軸向往復(fù)運(yùn)動。
桶32設(shè)有料斗38，通過螺釘34的轉(zhuǎn)動將沉積在料斗38內(nèi)的樹脂材料引 入桶32內(nèi)。當(dāng)螺釘34在桶32內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，螺釘34擠壓導(dǎo)致流入桶32的樹脂， 且樹脂由于伴隨擠壓而產(chǎn)生的熱量、來自外部的加熱等而熔化。此外，當(dāng)螺釘 34由驅(qū)動機(jī)構(gòu)36按壓而軸向向前移動時，熔化的樹脂以預(yù)定壓力和所要求的 量注入由夾緊機(jī)構(gòu)14夾緊的閉合模具12。
此外，第一加熱單元16設(shè)置在夾緊機(jī)構(gòu)14的右側(cè)上，且第二加熱單元 18設(shè)置在其左側(cè)上。各加熱單元由電加熱器、加熱燈等構(gòu)成，并設(shè)有溫度傳感 器(未示出)，探測從夾緊機(jī)構(gòu)14移動的第一模具13等的溫度，并加熱第一 模具13等，從而使第一模具13等達(dá)到預(yù)定溫度，并進(jìn)入預(yù)定溫度狀態(tài)。
此外，在夾緊機(jī)構(gòu)14通過使用第二模具15和第三模具17而模制產(chǎn)品的 同時，第一加熱單元16將第一模具13加熱到預(yù)定溫度狀態(tài)。附帶說一下，諸 如加熱單元16等的加熱裝置并不限于電加熱器或加熱燈，加熱單元的加熱方 法不特定限制，也就是說，也可使用加熱流體穿過內(nèi)部的方法、通過感應(yīng)加熱 進(jìn)行加熱的方法等。
移動機(jī)構(gòu)40設(shè)置在夾緊機(jī)構(gòu)14和第一加熱單元16之間以及夾緊機(jī)構(gòu)14 和第二加熱單元18之間。移動機(jī)構(gòu)40使第一模具13在第一加熱單元16和夾 緊機(jī)構(gòu)14之間往復(fù)運(yùn)動，并使第二模具15在第二加熱單元18和夾緊機(jī)構(gòu)14 之間往復(fù)運(yùn)動。第一模具13的移動操作和第二模具15的移動操作彼此關(guān)聯(lián)進(jìn) 行，且第一模具13和第二模具15交替地向夾緊機(jī)構(gòu)14移動。附帶說一下， 移動機(jī)構(gòu)41不限于使第一模具13等水平往復(fù)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，且如圖10所示， 可以是用于使它們轉(zhuǎn)動的機(jī)構(gòu)。此外，移動機(jī)構(gòu)40用于移動第一模具13等的 方法并不受到特定限制。第三模具17為第一模具13和第二模具15所共有，并通過上述固定件25 固定到夾緊機(jī)構(gòu)24的固定側(cè)安裝壓板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構(gòu)成成對模具12。
接著，下文將描述模制設(shè)備10的功能和操作。
圖2示出模具12。模具12是由用作轉(zhuǎn)錄模具的第一模具13和第三模具 17的組合而構(gòu)成的成對模具，并附連到夾緊機(jī)構(gòu)14。當(dāng)開始模制操作時，夾 緊機(jī)構(gòu)14驅(qū)動可動側(cè)安裝壓板22，并關(guān)閉模具12。但是，就在模具12剛要 完全關(guān)閉之前，夾緊機(jī)構(gòu)14停止可動側(cè)安裝壓板22的夾緊操作，如圖3所示。
在該狀態(tài)下，注入機(jī)構(gòu)20的螺釘34在桶32內(nèi)前進(jìn)，且樹脂注入模具12 的空腔內(nèi)。樹脂注入空腔，注入的方式是樹脂的量足以使樹脂遍布在整個空腔 內(nèi)，并填充到模具12的空腔內(nèi)。但是，考慮到在某些情況下從注入機(jī)構(gòu)20注 入模具的樹脂并不完全流入具有微小形狀的不平部分的每個角落，如圖4所示。
此外，在通過注入機(jī)構(gòu)20注入樹脂完成的階段，樹脂仍然是軟的，且再 次驅(qū)動夾緊機(jī)構(gòu)14以完全關(guān)閉模具12，如圖5所示。然后，樹脂通過模具12 的夾緊經(jīng)受髙壓，且樹脂精確地擠入形成在第一模具13上微小不平部分內(nèi)的 每個角落，如圖5所示。
然后，冷卻劑穿過冷卻基底28和30的冷卻劑路徑，而將模具12冷卻到 預(yù)定溫度。在冷卻模具12時，夾緊機(jī)構(gòu)14驅(qū)動驅(qū)動氣缸26來移動可動側(cè)安 裝壓板22。然后，將模具12如圖6所示打開，并從模具12取出產(chǎn)品。
當(dāng)從模具12取出產(chǎn)品時，然后夾緊機(jī)構(gòu)14操作固定件23，且因此將第 一模具13與可動側(cè)安裝壓板22分開。與可動側(cè)安裝壓板22分開的第一模具 13通過移動機(jī)構(gòu)40移動到第一加熱單元16，如圖7所示。
此外，基本上在第一模具13移動到第一加熱單元16的同時，已移動到第 二加熱單元18的第二模具15通過移動機(jī)構(gòu)40移動到夾緊機(jī)構(gòu)14，如圖8所 示。已移動到夾緊機(jī)構(gòu)14的第二模具15通過固定件23固定到可動側(cè)安裝壓 板22，且將可動側(cè)安裝壓板22如圖9所示地驅(qū)動，由此關(guān)閉作為成對模具12 的第二模具15和第三模具17。已通過第二加熱單元18將第二模具15加熱到 預(yù)定溫度狀態(tài)，因此，只要將第二模具15固定到可動側(cè)安裝壓板22，就可進(jìn) 行產(chǎn)品的模制操作。另一方面，在如上所述使用第二模具模制產(chǎn)品的同時，通過第一加熱單元
16將其中己完成產(chǎn)品模制的第一模具13加熱到預(yù)定溫度狀態(tài)。在由第二模具 15和第三模具17的組合形成的模具12模制產(chǎn)品之前，第一加熱單元16將第 一模具13加熱到預(yù)定溫度狀態(tài)。此外，在冷卻第二模具15并取出產(chǎn)品時，將 第二模具15移動到第二加熱單元18，且基本上同時，將第一模具13從第一加 熱單元16移動到夾緊機(jī)構(gòu)14。
此外，夾緊機(jī)構(gòu)14再次通過將從第一加熱單元16移動到夾緊機(jī)構(gòu)14的 第一模具13與第三模具17彼此組合而形成模具12，并將樹脂從注入機(jī)構(gòu)20 注入模具12的空腔內(nèi)以進(jìn)行下一產(chǎn)品的模制。第一模具12已通過第一加熱單 元16加熱到預(yù)定溫度狀態(tài)，因此，可立即通過與上述相同的步驟進(jìn)行產(chǎn)品的 模制。這樣，重復(fù)進(jìn)行模制。
附帶說一下，第三模具17通過常規(guī)加熱方法加熱。例如，第三模具17 通過使加熱流體穿過冷卻基底30或通過其它方法加熱。這是因為，第三模具 17的空腔沒有微小不平的形狀，例如為平坦表面，且在很多情況下能夠通過常 規(guī)加熱方法解決第三模具17的加熱。在第三模具17的空腔內(nèi)也設(shè)有微小不平 部分時，可將第三模具17在第一模具13等經(jīng)受加熱的情況時移動到加熱單元。
因而，即使注入空腔的樹脂不分布到不平部分的角落時，在將樹脂注入模 具12的空腔之后，再進(jìn)行模具12的夾緊，因此，通過第二夾緊操作對樹脂施 加高壓，將樹脂擠入縫隙內(nèi)，也可在產(chǎn)品的表面上形成微小不平形狀。
此外，通過使用第一模具13和第二模具15之一來進(jìn)行模制時，通過第一 加熱單元16或第二加熱單元18加熱另一模具，因此，即使通過模具12剛要 完全夾緊之前就停止模具12的夾緊，且在將樹脂注入模具12之后再進(jìn)行夾緊， 也能夠在完成產(chǎn)品的模制之后彼此互換第一模具13和第二模具15，立即模制 產(chǎn)品并縮短產(chǎn)品的模制時間。
此后，對模具單獨(dú)加熱，例如，第一模具13等由第一加熱單元16加熱， 因此可根據(jù)模具設(shè)置加熱單元，且可在短時間內(nèi)將第三模具13等精確地加熱 到預(yù)定溫度狀態(tài)。這就能夠精確模制具有微小形狀的產(chǎn)品。
附帶說一下，在模制設(shè)備10中，當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)14進(jìn)行第二次夾緊時，通過 使用吸氣單元等去除模具12內(nèi)的空氣。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說易于有其它優(yōu)點(diǎn)和更改。因此，本發(fā)明在其更寬 泛的方面并不限于本文所示和所描述的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因而，可進(jìn) 行各種更改而不背離由所附權(quán)利要求書和其同等物所限定的總發(fā)明概念的精 神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種模制微小形狀的方法，其中彼此相對設(shè)置的一對模具中的至少一個是在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分的模具，就在所述模具要被夾緊機(jī)構(gòu)完全夾緊之前停止對所述成對模具的夾緊，將樹脂注入由所述成對模具形成的空腔內(nèi)，且此后所述模具完全夾緊以由此將所述不平部分的形狀轉(zhuǎn)錄到所述樹脂上，所述方法包括準(zhǔn)備多個模具(13、15)，所述模具各在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分；在通過使用在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分的所述模具(13、15)中的一個模具模制產(chǎn)品的同時，通過加熱單元(16、18)加熱在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分的所述模具(13、15)中的另一個模具；在模制產(chǎn)品之后，將所述成對模具(12)中的至少是其模制表面設(shè)有微小形狀的不平部分的所述模具(13、13)移動到加熱單元(16、18)；同時，將所述加熱單元(16、18)加熱的、在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分的所述另一個模具(13、15)移動到所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)；以及通過使用在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分的所述另一個模具(13、15)來模制產(chǎn)品。
2. —種模制微小形狀的設(shè)備，其中彼此相對設(shè)置的一對模具中的至少一 個是其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分的模具，就在所述模具要被夾緊機(jī)構(gòu)完全夾緊之前停止對該對模具的夾緊，將樹脂注入由所述成對模具形成的空 腔內(nèi)，且此后將所述模具完全夾緊以由此將所述不平部分的形狀轉(zhuǎn)錄到所述樹 脂上，所述設(shè)備包括夾緊機(jī)構(gòu)(14)，所述夾緊機(jī)構(gòu)用于夾緊所述成對模具(12);注入機(jī)構(gòu)(20)，所述注入機(jī)構(gòu)用于將樹脂注入所述夾緊的模具(12)的 空腔內(nèi)；至少兩個模具(13、 15)，所述模具各在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不 平部分；加熱單元(16、 18)，所述加熱單元用于加熱在其模制表面上設(shè)有微小形 狀的不平部分的所述模具(13、 15);以及移動機(jī)構(gòu)(40)，所述移動機(jī)構(gòu)用于將已被用來在所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)內(nèi)模制產(chǎn)品的、其模制表面設(shè)有微小形狀的不平部分的所述模具(12)中的所述模具(13、 15)移動到加熱單元(16、 18)，并將通過所述加熱單元(16、 18) 加熱到預(yù)定溫度狀態(tài)的、其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分的另一個模具 (13、 15)移動到所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)。
3. 如權(quán)利要求2所述的微小形狀模制設(shè)備，其特征在于，所述加熱單元 (16、 18)設(shè)置在所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)的兩側(cè)上，在其模制表面上各設(shè)有微小形狀的不平部分的至少兩個模具(13、 15)設(shè)置在所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)處和所 述加熱單元(16、 18)之一處，在模制產(chǎn)品之后將其模制表面上設(shè)有微小形狀 的不平部分的所述模具(13、 15)從所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)移動到所述加熱單元 (16、 18)，且同時，將由所述加熱單元(16、 18)之一加熱的、在其模制表 面上設(shè)有微小形狀的不平部分的所述模具(13、 15)從所述加熱單元(16、 18) 移動到所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)。
4. 如權(quán)利要求2所述的微小形狀模制設(shè)備，其特征在于，其模制表面上 各設(shè)有微小形狀的不平部分的多個模具(13、 15)是附連到轉(zhuǎn)動件上的，且通 過所述轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)動交替地將其模制表面上各設(shè)有微小形狀的不平部分的所 述模具(13、 15)從所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)移動到所述加熱單元(16、 18) /從所 述加熱單元(16、 18)移動到所述夾緊機(jī)構(gòu)(14)。
全文摘要
一種模制微小形狀的方法，其中一對模具中的至少一個在其模制表面上設(shè)有微小形狀的不平部分，就在模具剛要被完全夾緊之前停止對該對模具的夾緊，將樹脂注入空腔內(nèi)，且此后將模具完全夾緊以由此將不平部分的形狀轉(zhuǎn)錄到樹脂上，所述方法包括制備多個轉(zhuǎn)錄模具，各轉(zhuǎn)錄模具在其模制表面上設(shè)有不平部分，通過加熱單元(16、18)加熱未被用來模制產(chǎn)品的轉(zhuǎn)錄模具(13、15)之一，在模制完成時，將轉(zhuǎn)錄模具(13、15)互換，以由此連續(xù)地模制產(chǎn)品。
文檔編號B29C45/73GK101428459SQ20081017615
公開日2009年5月13日 申請日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者小池純, 竹本充志 申請人:東芝機(jī)械株式會社