JPH11138610A - Method and apparatus for forecasting shape of finished molding - Google Patents
Method and apparatus for forecasting shape of finished moldingInfo
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- JPH11138610A JPH11138610A JP31050897A JP31050897A JPH11138610A JP H11138610 A JPH11138610 A JP H11138610A JP 31050897 A JP31050897 A JP 31050897A JP 31050897 A JP31050897 A JP 31050897A JP H11138610 A JPH11138610 A JP H11138610A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形法や圧縮
成形法あるいは射出圧縮成形法によって製作される成形
品に対し、金型形状や成形条件などの最適化を行い得る
成形品の仕上がり形状予測方法およびその装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a finished shape of a molded product which can optimize a mold shape and molding conditions for a molded product produced by an injection molding method, a compression molding method or an injection compression molding method. The present invention relates to a prediction method and an apparatus therefor.
【0002】[0002]
【従来の技術】各種成形材料を所定形状に射出成形する
に際し、この射出成形によって加工される成形品の冷却
に伴う変形解析を予め行い、最適な金型形状や成形条件
を設定することは、寸法精度の良好な成形品を得る上で
極めて重要である。2. Description of the Related Art In injection molding various molding materials into a predetermined shape, it is necessary to perform a deformation analysis in advance of cooling of a molded product processed by the injection molding and to set an optimal mold shape and molding conditions. It is extremely important for obtaining a molded product having good dimensional accuracy.
【0003】このような冷却に伴う成形品の変形解析を
行う場合、従来では成形品の所定の場所の温度が流動停
止温度や固化温度あるいはガラス転移点温度などの予め
決められた温度になった時点の成形品内の温度分布を初
期状態と設定し、この初期状態の温度分布と、成形品を
金型から取り出すまでの温度差と、成形品の線膨張係数
とから成形品の変形量を予測している。[0003] In the case of performing a deformation analysis of a molded article due to such cooling, conventionally, the temperature of a predetermined location of the molded article has reached a predetermined temperature such as a flow stop temperature, a solidification temperature, or a glass transition temperature. The temperature distribution in the molded article at the time is set as the initial state, and the deformation amount of the molded article is calculated from the temperature distribution in the initial state, the temperature difference until the molded article is removed from the mold, and the linear expansion coefficient of the molded article. I predict.
【0004】また、特公平6−22840号公報で提案
されているシミュレーションシステムでは、上述した初
期状態から、成形品を金型から取り出すまでの温度を細
分化し、これら細分化した微小温度範囲における熱歪み
量を、各微小温度範囲にそれぞれ対応して変化する線膨
張係数や比熱, 熱伝導率, ヤング率に基づいて計算し、
それぞれの微小温度範囲での熱歪み量を累積させ、その
累積総和を最終的な成形品の変形量として予測するよう
にしている。In the simulation system proposed in Japanese Patent Publication No. Hei 6-22840, the temperature from the initial state to the time when the molded product is taken out of the mold is subdivided, and the heat in the subdivided minute temperature range is reduced. Calculate the amount of strain based on the coefficient of linear expansion, specific heat, thermal conductivity, and Young's modulus that change corresponding to each minute temperature range,
The amount of thermal strain in each minute temperature range is accumulated, and the accumulated sum is predicted as the final deformation of the molded product.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】冷却に伴って発生する
成形品の変形を解析する場合、従来では、初期状態から
最終温度まで成形品全体が一様に冷却されるという前提
に立脚しており、そこに経時的な概念が導入されていな
いため、冷却勾配や成形サイクルが大きく異なる場合に
は、得られる成形品の変形量が実際には大きく異なって
しまうのに対し、算出される結果は同一になってしまう
という矛盾が生ずる。Conventionally, when analyzing the deformation of a molded article caused by cooling, it is based on the premise that the entire molded article is uniformly cooled from an initial state to a final temperature. However, since the concept of aging over time has not been introduced, if the cooling gradient or the molding cycle is significantly different, the amount of deformation of the obtained molded product will actually differ greatly, whereas the calculated result will be There is a contradiction that they become the same.
【0006】また、成形品の所定の場所が流動停止温度
や固化温度あるいはガラス転移点温度になった時点での
成形品の温度分布を初期状態として設定しているが、こ
の成形品の特定の場所を設定する基準は、各シミュレー
ションソフトによってまちまちである。しかも、設定し
た初期状態までは成形品に収縮が起こらず、例え、成形
品に特定温度以上の箇所があったとしても、所定の場所
が特定温度以下になった場合には、成形品全体が一様に
収縮するという考え方のため、極めて不自然である。Further, the temperature distribution of the molded article at the time when a predetermined place of the molded article reaches the flow stop temperature, the solidification temperature, or the glass transition point temperature is set as an initial state. The criteria for setting the location varies depending on the simulation software. Moreover, the molded product does not shrink until the set initial state, and even if the molded product has a temperature higher than the specific temperature, if the predetermined location is lower than the specific temperature, the entire molded product will not be shrunk. It is extremely unnatural because of the idea of shrinking uniformly.
【0007】一方、特公平6−22840号公報に開示
されたシミュレーションシステムでは、初期状態の成形
品の温度と金型から取り出された時の成形品の温度との
差分から熱歪みを算出するか、あるいは金型から取り出
した後に成形品全体が均一な温度、例えば室温になるま
での温度差に基づいて熱歪みを算出していることから明
らかなように、成形品全体が均一に冷却されていること
が前提になっている。また、このような算出方法では、
成形品が常に均一に冷却されるので、初期状態での温度
分布が熱歪みの大きさを決定してしまい、初期状態以降
の冷却履歴に左右されることなく、常に一定の熱歪みし
か算出されないことになる。On the other hand, in a simulation system disclosed in Japanese Patent Publication No. Hei 6-22840, thermal strain is calculated from the difference between the temperature of a molded product in an initial state and the temperature of a molded product when it is removed from a mold. Or, after taking out from the mold, the entire molded article has a uniform temperature, for example, as is clear from calculating the thermal strain based on the temperature difference until reaching room temperature, the entire molded article is uniformly cooled. It is assumed that there is. Also, in such a calculation method,
Since the molded product is always cooled uniformly, the temperature distribution in the initial state determines the magnitude of the thermal strain, and only the constant thermal strain is calculated without being affected by the cooling history after the initial state. Will be.
【0008】ところで、一眼レフレックスカメラやVT
Rカメラの撮影レンズ、あるいはレーザービームプリン
タの結像レンズなどの光学レンズを射出成形によって製
作する場合、光学面の形状転写精度がサブミクロンオー
ダーであるため、局部的なミクロンオーダーのヒケは、
光学性能上、大きな問題となる。このため、上述の如き
全体が一様に収縮することが前提の解析方法では、成形
品の変形量を正確に評価することができない。しかも、
初期状態と最終的な温度状態が同じでも、冷却時間の長
短および冷却勾配の大小などの冷却履歴や、圧力履歴な
どによって、最終的な成形品の変形量が大きく変化する
ことは、周知の通りであり、上述した従来のシミュレー
ションシステムでは、最終成形品の精度を正確に予測す
ることが不可能であった。By the way, single-lens reflex cameras and VT
When manufacturing an optical lens such as a photographing lens of an R camera or an imaging lens of a laser beam printer by injection molding, since the shape transfer accuracy of the optical surface is on the submicron order, the local sink on the micron order is:
This is a major problem in optical performance. For this reason, in the analysis method on the premise that the whole contracts uniformly as described above, the deformation amount of the molded product cannot be accurately evaluated. Moreover,
It is well known that even if the initial temperature state is the same as the final temperature state, the final molded product deforms greatly depending on the cooling history such as the length of the cooling time and the magnitude of the cooling gradient and the pressure history. However, the conventional simulation system described above cannot accurately predict the accuracy of the final molded product.
【0009】[0009]
【発明の目的】本発明の目的は、射出成形法や圧縮成形
法あるいは射出圧縮成形法によって製作される成形品の
仕上がり形状を予測することによって、金型形状や成形
条件などの最適化を行い得る方法およびその装置を提供
することにある。An object of the present invention is to optimize a mold shape and molding conditions by predicting a finished shape of a molded product manufactured by an injection molding method, a compression molding method, or an injection compression molding method. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for obtaining the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明による第1の形態
は、射出成形法あるいは圧縮成形法あるいは射出圧縮成
形法によって製作される成形品に対し、その製作時間の
履歴に沿った微小時間における金型および前記成形品の
温度変化を算出するステップと、算出された温度変化に
対応して前記金型および前記成形品に発生する熱歪み量
を算出するステップと、算出された熱歪み量と、温度−
時間換算則に基づいて予め作成した応力緩和データとか
ら前記成形品の内部応力を算出するステップと、この算
出結果に基づいて前記成形品の最終的な形状を予測する
ステップとを具えたことを特徴とする成形品の仕上がり
形状予測方法にある。According to a first aspect of the present invention, a molded article manufactured by an injection molding method, a compression molding method, or an injection compression molding method is used in a short time along a history of the manufacturing time. Calculating the temperature change of the mold and the molded article, calculating the amount of thermal strain generated in the mold and the molded article corresponding to the calculated temperature change, and calculating the calculated amount of thermal strain. , Temperature-
A step of calculating an internal stress of the molded article from stress relaxation data created in advance based on a time conversion rule, and a step of predicting a final shape of the molded article based on the calculation result. The feature lies in a method for predicting the finished shape of a molded product.
【0011】また、本発明による第2の形態は、射出成
形法あるいは圧縮成形法あるいは射出圧縮成形法によっ
て製作される成形品に対し、その製作時間の履歴に沿っ
た微小時間における金型および前記成形品の温度変化を
算出する温度変化算出手段と、この温度変化算出手段に
よって算出された温度変化に対応して前記金型および前
記成形品に発生する熱歪み量を算出する熱歪み量算出手
段と、温度−時間換算則に基づいて予め作成された応力
緩和データを記憶するデータ記憶部と、このデータ記憶
部に記憶された前記応力緩和データと、前記熱歪み量算
出手段によって算出された熱歪み量とから前記成形品の
内部応力を算出する内部応力算出手段と、この内部応力
算出手段による算出結果に基づいて前記成形品の最終的
な形状を予測する最終形状予測手段とを具えたことを特
徴とする成形品の仕上がり形状予測装置にある。In a second aspect of the present invention, a mold manufactured by an injection molding method, a compression molding method, or an injection compression molding method for a minute time along a history of the production time and the mold and Temperature change calculating means for calculating a temperature change of a molded article, and thermal distortion amount calculating means for calculating an amount of thermal strain generated in the mold and the molded article in accordance with the temperature change calculated by the temperature change calculating means A data storage unit that stores stress relaxation data created in advance based on a temperature-time conversion rule; the stress relaxation data stored in the data storage unit; and a heat calculated by the thermal strain amount calculation unit. An internal stress calculating means for calculating the internal stress of the molded article from the amount of strain, and predicting a final shape of the molded article based on a calculation result by the internal stress calculating means. In moldings finished shape predicting apparatus being characterized in that comprises a final shape prediction unit.
【0012】本発明によると、射出成形法や圧縮成形法
あるい射出圧縮成形法によって製作される成形品に対
し、その製作時間の履歴に沿った微小時間における金型
および成形品の温度変化が温度変化算出手段によって算
出される。この温度変化算出手段によって算出された温
度変化に対応して金型および成形品に発生する熱歪み量
が熱歪み量算出手段によって算出される。この熱歪み量
算出手段によって算出された熱歪み量と、データ記憶部
に記憶された温度−時間換算則に基づく応力緩和データ
とから成形品の内部応力が内部応力算出手段によって算
出される。そして、この算出結果に基づき、成形品の最
終的な形状が最終形状予測手段によって予測される。According to the present invention, for a molded product manufactured by an injection molding method, a compression molding method, or an injection compression molding method, a temperature change of a mold and a molded product in a very short time along a history of the manufacturing time. It is calculated by the temperature change calculating means. The amount of thermal strain generated in the mold and the molded product corresponding to the temperature change calculated by the temperature change calculating means is calculated by the thermal strain amount calculating means. The internal stress of the molded article is calculated by the internal stress calculating means from the thermal strain calculated by the thermal strain calculating means and the stress relaxation data based on the temperature-time conversion rule stored in the data storage unit. Then, based on the calculation result, the final shape of the molded article is predicted by the final shape prediction means.
【0013】つまり、成形材料のガラス転移点温度以下
の固体相における粘弾性試験と、ガラス転移点温度以上
の溶融相における粘弾性試験とを行い、その両者のデー
タを繋ぎ合わせて連続した緩和弾性係数のマスターカー
ブと、温度−時間換算則を導入した温度シフトファクタ
ーとがデータ記憶部に記憶されている。そして、微小時
間における熱歪みに対し、それにより発生する応力の時
間経過による綬和現象を反映させ、全冷却時間に亙って
これを履歴積分することにより、冷却中の温度や圧力の
履歴を取り扱うようにしている。That is, a viscoelasticity test in a solid phase below the glass transition temperature of the molding material and a viscoelasticity test in a molten phase above the glass transition temperature are performed, and the data of both are joined to form a continuous relaxation elasticity. A coefficient master curve and a temperature shift factor introducing a temperature-time conversion rule are stored in the data storage unit. Then, the thermal strain during the short time is reflected by the aging process of the stress generated by the time, and the history of the temperature and pressure during cooling is integrated by integrating the history over the entire cooling time. I am handling it.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の第1および第2の形態に
おいて、成形品が複数の光学面を有するレンズであり、
これら複数の光学面のうち、最大の有効面積を持つ光学
面がその全面に亙って圧縮面であり、この圧縮面の外周
が成形品の外周と一致しているものであってもよい。同
様に、金型が複数の光学面を有するレンズを成形するた
めのものであり、複数の光学面のうち、最大の有効面積
を持つ光学面が全面に亙って圧縮面であり、この圧縮面
の外周が成形品の外周と一致しているものであってもよ
い。In the first and second embodiments of the present invention, the molded article is a lens having a plurality of optical surfaces,
Of these optical surfaces, the optical surface having the largest effective area may be a compression surface over the entire surface, and the outer periphery of the compression surface may coincide with the outer periphery of the molded product. Similarly, the mold is for molding a lens having a plurality of optical surfaces, and among the plurality of optical surfaces, the optical surface having the largest effective area is a compression surface over the entire surface. The outer periphery of the surface may coincide with the outer periphery of the molded product.
【0015】また、圧縮成形法は、成形品となる成形材
料の重量に基づいて圧縮量を変化させるものであっても
よい。この場合、圧縮量の変化量は、基準となる成形材
料の重量と実際の成形材料の重量との差と、成形材料の
比重との積を、金型の圧縮面の圧縮方向に沿った投影面
積で除した値であってもよい。この場合、成形材料の比
重は、温度と圧力とに基づいて予め記憶した比重データ
から算出するものであってもよい。In the compression molding method, the amount of compression may be changed based on the weight of the molding material to be molded. In this case, the amount of change in the compression amount is obtained by projecting the product of the difference between the reference molding material weight and the actual molding material weight and the specific gravity of the molding material along the compression direction of the compression surface of the mold. The value may be divided by the area. In this case, the specific gravity of the molding material may be calculated from specific gravity data stored in advance based on the temperature and the pressure.
【0016】なお、成形材料の重量は、成形材料を金型
に投入した後、圧縮工程に入る前に計量されるものであ
ってもよい。The weight of the molding material may be measured after the molding material is put into a mold and before the compression step.
【0017】[0017]
【実施例】本発明による成形品の仕上がり形状予測方法
を実施し得る装置をVTRカメラの撮影レンズを構成す
る光学レンズの圧縮成形に応用した実施例について、図
1〜図10を参照しながら詳細に説明するが、本発明は
このような実施例に限らず、同様な課題を内包する他の
分野の技術にも応用することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which an apparatus capable of implementing the method for predicting a finished shape of a molded article according to the present invention is applied to compression molding of an optical lens constituting a taking lens of a VTR camera will be described in detail with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and can be applied to technologies in other fields that include similar problems.
【0018】本実施例の概略構成を表す図1に示すよう
に、データ入力部11には、第1データ記憶部12に記
憶された成形対象となる光学レンズLおよびその金型
(図2参照)の形状や、圧力条件および冷却条件などの
データが入力されるが、形状に関するデータは、光学レ
ンズLおよび金型全体を微細領域に分割し、有限要素法
で取り扱うことができる形式に設定されている。As shown in FIG. 1 showing a schematic configuration of the present embodiment, an optical lens L to be molded and its mold (see FIG. 2) stored in a first data storage section 12 are provided in a data input section 11. ), Data such as pressure conditions and cooling conditions are input. Data relating to the shape is set in a format that divides the entire optical lens L and the mold into fine regions and can be handled by the finite element method. ing.
【0019】ただし、光学レンズLは、一般に光軸Cを
対称軸とする回転対称体であるので、計算コストと計算
時間とを省力化するため、図2に示すような光軸Cを対
称軸とする軸対称三次元1/2モデルに対して解析を行
うようにしている。また、後述する収束計算回数をでき
るだけ減らして計算効率を上げるため、金型寸法を実際
の設計寸法よりもこの成形材料の収縮率分を見込んで多
少大きな寸法に設定している。具体的には、本実施例に
おける金型寸法は、光学レンズLの実際の設計寸法に対
して例えば1.006倍の大きさに設定され、この値が第1
データ記憶部12に記憶されている。また、本実施例で
の初期条件は成形圧力が85MPa 、温度条件は樹脂の射
出温度が260℃、114℃の1次冷却水による冷却時
間を10分間、80℃の2次冷却水による冷却時間を8
分間とし、2次冷却が終了した時点で金型から成形され
た光学レンズ取り出し、室温(23℃)で空冷するもの
として設定した。However, since the optical lens L is generally a rotationally symmetric body having the optical axis C as a symmetry axis, the optical axis C as shown in FIG. The analysis is performed on an axisymmetric three-dimensional 1 / model. Also, in order to reduce the number of convergence calculations described below as much as possible and to increase the calculation efficiency, the dimensions of the mold are set slightly larger than the actual design dimensions in view of the shrinkage of the molding material. Specifically, the mold size in the present embodiment is set to, for example, 1.006 times the actual design size of the optical lens L, and this value is set to the first value.
It is stored in the data storage unit 12. In this embodiment, the initial condition is that the molding pressure is 85 MPa, the temperature condition is that the resin injection temperature is 260 ° C., the cooling time with 114 ° C. primary cooling water is 10 minutes, and the cooling time with 80 ° C. secondary cooling water is 10 minutes. 8
When the secondary cooling was completed, the molded optical lens was taken out from the mold at the time of completion of the secondary cooling, and was set to be air-cooled at room temperature (23 ° C.).
【0020】本発明によるデータ記憶部としての第2デ
ータ記憶部13には、成形材料の比容積データおよび粘
弾性データなどの各種物性値が入力され、記憶されてい
る。本実施例では、成形材料としてPMMA(ポリメチ
ルメタクリレート)樹脂を採用しており、その熱歪みの
計算に大きな影響を及ぼす線膨張率は、圧力と体積と温
度との関係を表すPVTデータから、圧力と温度に依存
した図3に示す如き関数α(P,T) として近似換算されて
いる。また、粘弾性データは、粘弾性試験機で測定した
データを処理して図4に示す如き緩和弾性係数G(t) に
関するマスターカーブを作成し、各温度における温度シ
フトファクターaT(T)もこの第2データ記憶部13に記
憶されている。上述した粘弾性データは、ガラス転移点
温度以下の固体物性試験およびガラス転移点温度以上の
溶融物性試験の2種類のデータを換算して繋ぎ合わせ、
室温から射出成形温度、本実施例では20℃から300
℃の範囲で連続したマスターカーブを作成している。Various physical property values such as specific volume data and viscoelasticity data of a molding material are input and stored in a second data storage section 13 as a data storage section according to the present invention. In the present embodiment, PMMA (polymethyl methacrylate) resin is employed as a molding material, and the linear expansion coefficient that greatly affects the calculation of the thermal strain is calculated from PVT data representing the relationship between pressure, volume, and temperature. Approximately converted as a function α (P, T) as shown in FIG. 3 depending on pressure and temperature. Further, the viscoelastic data, processes the data measured by the viscoelasticity tester to create a master curve on mitigation modulus G (t) as shown in FIG. 4, the temperature shift factor a T (T) is also at each temperature This is stored in the second data storage unit 13. The above-mentioned viscoelasticity data is converted into two kinds of data of a solid property test below the glass transition point temperature and a melt property test above the glass transition point temperature and joined together.
From room temperature to the injection molding temperature, in this embodiment from 20 ° C. to 300
A continuous master curve is created in the range of ° C.
【0021】温度分布演算部14は、本発明における温
度変化算出手段に対応するものであり、データ入力部1
1からの成形形状および加工条件に関するデータと、第
2データ記憶部13からの成形材料に関するデータとに
基づき、金型の成形キャビティ内に射出される成形材料
の熱伝導解析を行い、その温度分布を演算する。The temperature distribution calculating section 14 corresponds to the temperature change calculating means in the present invention, and the data input section 1
Based on the data relating to the molding shape and the processing conditions from No. 1 and the data relating to the molding material from the second data storage unit 13, a heat conduction analysis of the molding material injected into the molding cavity of the mold is performed, and its temperature distribution is determined. Is calculated.
【0022】熱歪み・応力緩和演算部15は、本発明に
おける熱歪み量算出手段および内部応力算出手段に対応
するものであり、温度分布演算部14によって算出され
た金型内の成形材料の温度分布と、第2データ記憶部1
3に記憶された粘弾性データとに基づき、応力緩和を考
慮に入れて金型内の成形材料の熱収縮に伴うその収縮歪
みを算出し、これを演算結果記憶部16に出力する。The thermal strain / stress relaxation calculating section 15 corresponds to the thermal strain amount calculating means and the internal stress calculating means in the present invention, and the temperature of the molding material in the mold calculated by the temperature distribution calculating section 14. Distribution and second data storage unit 1
Based on the viscoelasticity data stored in No. 3 and taking into account stress relaxation, a shrinkage strain due to thermal shrinkage of the molding material in the mold is calculated, and this is output to the calculation result storage unit 16.
【0023】演算結果記憶部16は、本発明による最終
形状予測手段に対応するものであり、熱歪み・応力緩和
演算部15にて算出された金型内の成形材料の熱収縮に
伴うその収縮歪みを記憶し、データ入力部11に入力さ
れた光学レンズLの設計形状と、成形によって得られる
光学レンズLの光学面との形状誤差を算出してそのデー
タを演算結果表示部17に出力する。The calculation result storage section 16 corresponds to the final shape prediction means according to the present invention, and the shrinkage due to the heat shrinkage of the molding material in the mold calculated by the thermal strain / stress relaxation calculation section 15. The distortion is stored, a shape error between the design shape of the optical lens L input to the data input unit 11 and the optical surface of the optical lens L obtained by molding is calculated, and the data is output to the calculation result display unit 17. .
【0024】演算結果表示部17は、演算結果記憶部1
6に記憶されたデータを成形によって得られる光学レン
ズLの光学面の面精度を図5に示すような干渉縞によっ
て表示する。The operation result display section 17 is provided in the operation result storage section 1.
The surface accuracy of the optical surface of the optical lens L obtained by molding the data stored in 6 is displayed by interference fringes as shown in FIG.
【0025】この場合、上述した初期条件では金型のキ
ャビティに対する樹脂の収縮率が合致しておらず、光学
面の曲率半径の誤差に加えて歪みが発生してしまってい
る。この曲率半径誤差と歪み量とが許容範囲内に収まっ
ていれば問題ないが、許容範囲を越えている場合には、
所望の設計形状の光学レンズLを得るために成形条件の
修正を行う必要がある。In this case, the shrinkage ratio of the resin to the cavity of the mold does not match under the above-mentioned initial conditions, and distortion occurs in addition to the error in the radius of curvature of the optical surface. There is no problem if the curvature radius error and the distortion amount are within the allowable range.
In order to obtain an optical lens L having a desired design shape, it is necessary to modify molding conditions.
【0026】具体的には、演算結果記憶部16に記憶さ
れた設計形状に対する形状誤差に基づき、初期条件の変
更を検討する。この場合、曲率半径の誤差は樹脂の収縮
量で決定されるため、その成形条件の変更では対応し切
れない(キャビティ寸法の変更や成形材料の変更が必要
となる)ことから、歪みが最小となるような成形条件を
得るために本実施例では冷却温度をそのパラメータとし
て選択し、これをデータ入力部11に再入力して上述の
処理を繰り返した。この場合、初期条件として1次冷却
水の温度のみを116℃に変更し、他の条件を先の初期
条件と同一に設定した。これによる演算結果を演算結果
表示部17にて表示し、図6に示すような結果が得られ
た。Specifically, based on the shape error with respect to the design shape stored in the calculation result storage unit 16, a change in the initial condition is examined. In this case, the error in the radius of curvature is determined by the amount of shrinkage of the resin, and cannot be dealt with by changing the molding conditions (changes in cavity dimensions and molding material are required). In this embodiment, in order to obtain such molding conditions, the cooling temperature was selected as the parameter, and the parameter was input to the data input unit 11 again, and the above-described processing was repeated. In this case, only the temperature of the primary cooling water was changed to 116 ° C. as initial conditions, and other conditions were set to be the same as the previous initial conditions. The calculation result is displayed on the calculation result display section 17, and the result as shown in FIG. 6 is obtained.
【0027】この図6から明らかなように、最初の成形
条件による場合よりも光学面の歪み量は減っているもの
の、0になってはいない。そこで、さらに良好な面精度
が得られる条件を探るため、1次冷却水温度を118℃
に変更し、他の条件を先の場合と同一に設定して上述し
た再処理を試みることにした。As is apparent from FIG. 6, although the distortion amount of the optical surface is smaller than that under the initial molding conditions, it is not zero. Therefore, in order to find a condition for obtaining a better surface accuracy, the primary cooling water temperature is set to 118 ° C.
And the other conditions are set to be the same as the previous case, and the reprocessing described above is attempted.
【0028】これによる演算結果を図7に示す。この結
果と先の図6の結果とを比較すると、2回目の成形条件
の方が歪み量が小さいことが判る。従って、本実施例で
の成形条件は、成形圧力85MPa 、射出温度260℃、
116℃の1次冷却水による10分間の冷却、80℃の
2次冷却水による8分間の冷却、2次冷却が終了した時
点で金型から取り出し、室温(23℃)で空冷という条
件が最適であることが判明した。FIG. 7 shows the calculation result. Comparing this result with the result of FIG. 6, it can be seen that the distortion amount is smaller under the second molding condition. Therefore, the molding conditions in the present embodiment are as follows: molding pressure 85 MPa, injection temperature 260 ° C.
Cooling for 10 minutes with primary cooling water at 116 ° C, cooling for 8 minutes with secondary cooling water at 80 ° C, take out from the mold when secondary cooling is completed, and air cooling at room temperature (23 ° C) are optimal. Turned out to be.
【0029】上述した実施例では、1次冷却水の水温を
変更したが、他の条件、例えばその冷却時間や2次冷却
水温およびその冷却時間などを変更するようにしてもよ
い。何れの場合においても、溶融温度域から固化領域に
至るまでの間に従来技術にみられるような固化初期状態
の設定を不要にすることができる。In the above-described embodiment, the temperature of the primary cooling water is changed. However, other conditions such as the cooling time, the secondary cooling water temperature, and the cooling time may be changed. In any case, it is not necessary to set the initial solidification state as in the related art between the melting temperature range and the solidification region.
【0030】図8〜図10は、図5〜図7の成形条件に
よって実際に光学レンズLを成形した場合の光学面の面
精度を干渉縞によって表したものであり、図8が図5、
図9が図6、図10が図7にそれぞれ対応している。こ
れらの結果から明らかなように、本発明による解析評価
と実際の加工結果とが一致していることを認識できよ
う。これは、一般的な熱歪み解析ではなく、応力緩和と
いう粘弾性概念を導入することで、実際に近い加工精度
をシミュレートできることを示しており、本発明による
評価方法を用いることで、実際に金型を使用して成形作
業を行う前に成形条件の最適化を図り、最適な水管配置
などの金型構造を最適化させることも可能である。FIGS. 8 to 10 show the surface accuracy of the optical surface when the optical lens L is actually molded under the molding conditions of FIGS. 5 to 7 by interference fringes.
FIG. 9 corresponds to FIG. 6, and FIG. 10 corresponds to FIG. As is apparent from these results, it can be recognized that the analysis and evaluation according to the present invention and the actual processing results match. This shows that it is possible to simulate processing accuracy close to actuality by introducing a viscoelastic concept called stress relaxation instead of general thermal strain analysis, and by using the evaluation method according to the present invention, It is also possible to optimize the molding conditions before performing the molding operation using the mold, and to optimize the mold structure such as the optimal water pipe arrangement.
【0031】ところで、樹脂製の光学レンズは、その光
学面の外周縁部に光学機能を有しないフランジ部が一般
に形成されており、圧縮成形や射出圧縮成形によってこ
のような光学レンズを製造する場合、一対の光学面を形
成するための何れか一方の鏡面コアを作動させてキャビ
ティ内の樹脂に圧縮力を付加するようにしている。この
ため、冷却が進行して金型のキャビティ内の樹脂が収縮
して行く過程で、光学面と不連続につながっているフラ
ンジ部は、光学面の収縮方向に追従することができず、
金型によってその収縮が拘束される状態となる。この結
果、フランジ部に圧縮力が付加される側の光学面の精度
は出るものの、フランジ部に圧縮力が付加されない側の
光学面の精度が低下してしまうという不具合が生じてい
る。Incidentally, an optical lens made of resin generally has a flange portion having no optical function formed on an outer peripheral portion of an optical surface thereof. Such an optical lens is manufactured by compression molding or injection compression molding. One of the mirror cores for forming a pair of optical surfaces is operated to apply a compressive force to the resin in the cavity. For this reason, in the process of cooling and the resin in the cavity of the mold shrinking, the flange portion discontinuously connected to the optical surface cannot follow the contraction direction of the optical surface,
The contraction is restricted by the mold. As a result, although the accuracy of the optical surface on the side where the compressive force is applied to the flange portion is improved, the accuracy of the optical surface on the side where the compressive force is not applied to the flange portion is deteriorated.
【0032】これは、圧縮方向に垂直な断面でのレンズ
形状の偏肉度が大きい場合に顕著である。例えば、製造
される光学レンズが光軸中心部の肉厚よりも外周縁部の
肉厚が薄い凸レンズの場合、その金型内に充填された樹
脂の温度分布を表す図11,12に示すように、金型に
接している部分から冷却が進行する上、相対的に肉厚の
薄い外周縁部に位置するフランジ部LF が相対的に肉厚
の厚い光学レンズLの中心部よりも早くガラス転移点温
度以下の温度になってしまう。周知のように、樹脂など
の高分子材料では、ガラス転移点温度の近傍の弾性率が
指数関数的に変化するため、ガラス転移点温度以上の中
心部が流動状態にあるにも拘らず、ガラス転移点温度以
下となったフランジ部LF は固化状態となってしまい、
圧縮力を発生させるための可動側インサート21の圧縮
力を集中的に受けてしまう。このため、可動側インサー
ト21からの圧縮力はこの可動側インサート21と反対
側の固定側インサート22によって成形される光学面L
O に伝わらず、この光学面LO の外周縁近傍が圧縮力不
足となり、中心部と比較して収縮量が大きくなってしま
い、金型内での最終成形状態を表す図13, 図14に示
すように、樹脂の収縮に伴って固定側インサート22と
樹脂とが分離する結果、金型より取り出された光学レン
ズは、圧縮力を発生させるための可動側インサート21
と対向する固定側インサート22によって成形される光
学面LO の外周縁部がだれた面精度の悪いものとなる。This is remarkable when the thickness of the lens shape in the section perpendicular to the compression direction is large. For example, when the manufactured optical lens is a convex lens whose outer peripheral edge portion is thinner than the optical axis center portion, as shown in FIGS. 11 and 12 showing the temperature distribution of the resin filled in the mold. in, order to proceed cooling from the portion in contact with the mold, faster than the center portion of the flange portion L F is relatively thick for a thick optical lens L is located in the thin outer peripheral edge portion of the relatively thick The temperature will be lower than the glass transition temperature. As is well known, in a polymer material such as a resin, the elastic modulus near the glass transition point temperature changes exponentially, so that the glass at a temperature higher than the glass transition point temperature is in a flowing state. flanges L F became transition temperature below becomes a solidified state,
The compressive force of the movable insert 21 for generating the compressive force is intensively received. For this reason, the compressive force from the movable insert 21 is applied to the optical surface L formed by the fixed insert 22 opposite to the movable insert 21.
The compression force is insufficient in the vicinity of the outer peripheral edge of the optical surface L O without being transmitted to O , and the amount of shrinkage is larger than that in the central portion, and FIGS. 13 and 14 showing the final molding state in the mold. As shown in the drawing, as the fixed-side insert 22 and the resin are separated from each other as the resin contracts, the optical lens taken out of the mold becomes a movable-side insert 21 for generating a compressive force.
The outer peripheral edge of the optical surface L O formed by the fixed insert 22 opposed to the above-mentioned surface insert has a reduced surface accuracy.
【0033】フランジ部LF に圧縮力を負荷することが
できれば、その収縮を抑制することが可能であるが、フ
ランジ部LF を圧縮するためには光学面を成形するため
の可動側インサート21と、この可動側インサート21
を保持してフランジ部LF を成形するための可動側抱き
駒23とを一体に移動させるか、あるいはこれらを一体
的に製造しなければならず、このような成形駒の製作が
極めて困難であることは周知の通りである。[0033] If it is possible to load a compressive force to the flange portion L F, it is possible to suppress the shrinkage, the movable insert 21 for in order to compress the flange portion L F is for molding the optical surface And the movable side insert 21
Or move together with the movable-side embracing piece 23 for molding a flange portion L F and hold, or these must be integrally manufactured, the fabrication of such molded piece is very difficult This is well known.
【0034】次に、このような不具合を解決し得る本発
明の実施に好適な光学レンズ製造用金型について、図1
5〜図20を参照しながら説明する。Next, a mold for manufacturing an optical lens suitable for carrying out the present invention which can solve such a problem will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS.
【0035】図15は、メニスカス凸レンズを射出成形
するための金型の断面構造を表しており、図示しない成
形機射出シリンダ側プラテンに連結される固定側金型2
4と、図示しない型開き装置側プラテンに連結されてパ
ーティング面PLを境に固定側金型24と分離可能な可
動側金型25とを具え、これらの間に射出成形(射出圧
縮成形)されるべきメニスカス凸レンズと対応した形状
の成形キャビティ26が形成される。FIG. 15 shows a cross-sectional structure of a mold for injection-molding a meniscus convex lens. The fixed-side mold 2 is connected to a not-shown molding machine injection cylinder-side platen.
4 and a movable mold 25 which is connected to a mold opening device side platen (not shown) and is separable from the fixed mold 24 at the parting plane PL, and is injection-molded (injection compression molding) therebetween. A molding cavity 26 having a shape corresponding to the meniscus convex lens to be formed is formed.
【0036】固定側金型24は、固定側取り付け板27
と、固定側型板28と、固定側抱き駒29と、成形キャ
ビティ26に臨んでメニスカス凸レンズの凸光学面を形
成するための固定側インサート22とを有する。また、
可動側金型25は、可動側取り付け板30と、可動側型
板31と、可動側抱き駒23と、可動側受け板32と、
可動側スペーサブロック33と、成形キャビティ26に
臨んでメニスカス凸レンズの凹光学面を形成するための
可動側インサート21と、この可動側インサート21に
圧縮力を付加する可動側圧縮シリンダ34と、圧縮力測
定用の圧力センサ35とを有する。The fixed mold 24 includes a fixed mounting plate 27.
And a fixed side mold plate 28, a fixed side holding piece 29, and a fixed side insert 22 for forming a convex optical surface of a meniscus convex lens facing the molding cavity 26. Also,
The movable mold 25 includes a movable mounting plate 30, a movable mold plate 31, a movable holding piece 23, a movable receiving plate 32,
A movable-side spacer block 33; a movable-side insert 21 for forming a concave optical surface of the meniscus convex lens facing the molding cavity 26; a movable-side compression cylinder 34 for applying a compressive force to the movable-side insert 21; And a pressure sensor 35 for measurement.
【0037】抱き駒29, 23内には、温度調節用流体
を流すための温度調節流路36, 37がそれぞれ設けら
れ、インサート22, 21には、温度センサ38, 39
がそれぞれ組み込まれている。Temperature adjusting flow paths 36 and 37 for flowing a temperature adjusting fluid are provided in the holding pieces 29 and 23, and temperature sensors 38 and 39 are provided in the inserts 22 and 21, respectively.
Are respectively incorporated.
【0038】図16は、図15に示した装置によって製
造されるメニスカス凸レンズLの断面形状を表してお
り、具体的には外径40mm、中心肉厚8mm、外周端肉厚
5mmとなっており、外径が最大有効径となっている。FIG. 16 shows the cross-sectional shape of the meniscus convex lens L manufactured by the apparatus shown in FIG. 15, and specifically has an outer diameter of 40 mm, a center thickness of 8 mm, and an outer peripheral end thickness of 5 mm. , The outer diameter is the maximum effective diameter.
【0039】成形作業を開始するに際し、図示しない温
度調節機から供給される温度調節媒体(本実施例では
水)を金型内の温度調節流路36, 37に流すことによ
り、あらかじめ90℃の定常状態に保たれている。図示
しない型締め装置によって型締めされた金型24, 25
内に溶融状態にある所定量のPMMA樹脂を射出充填
し、80MPa で10秒間保圧した後、固定側シリンダ4
0および可動側圧縮シリンダ34に外部油圧発生源から
作動油を送り、可動側インサート21に取り付けた圧力
センサ35の指示値が20MPa となるように図示しない
圧力制御弁を調整し、シリンダ40, 34を駆動して可
動側インサート21により成形キャビティ26内のPM
MA樹脂を圧縮しながら約2分間冷却を行った。At the start of the molding operation, a temperature control medium (in this embodiment, water) supplied from a temperature controller (not shown) is supplied to the temperature control channels 36 and 37 in the mold, so that a temperature of 90 ° C. It is kept in a steady state. Dies 24, 25 clamped by a clamping device (not shown)
A predetermined amount of PMMA resin in a molten state is injected and filled therein, and the pressure is maintained at 80 MPa for 10 seconds.
Hydraulic oil is sent from the external oil pressure source to the 0 and movable side compression cylinders 34, and a pressure control valve (not shown) is adjusted so that the indicated value of the pressure sensor 35 attached to the movable side insert 21 becomes 20 MPa. And the PM in the molding cavity 26 is
Cooling was performed for about 2 minutes while compressing the MA resin.
【0040】圧縮冷却されたメニスカス凸レンズLは、
全体が熱変形温度(PMMAの場合、100℃)以下の
温度になった時点で、型開き前の型締めされた状態で油
圧発生源から可動側圧縮シリンダ34への作動油の供給
を停止し、逃がし弁を解放して可動側インサート21に
よる圧縮を停止する。その後、射出成形機の型開き装置
によって金型の型開きを行い、金型から取り出す。The meniscus convex lens L that has been compression-cooled is
When the temperature of the whole becomes lower than the heat deformation temperature (100 ° C. in the case of PMMA), the supply of the hydraulic oil from the hydraulic pressure source to the movable compression cylinder 34 is stopped in a state where the mold is closed before the mold is opened. Then, the relief valve is released and the compression by the movable insert 21 is stopped. Thereafter, the mold is opened by the mold opening device of the injection molding machine, and the mold is taken out of the mold.
【0041】このようにして射出成形されるメニスカス
凸レンズLの外周縁にはフランジ部が存在しないため、
一対の光学面の一方側(凹光学面側)からの圧縮にも拘
らず、樹脂の収縮に伴って可動側インサート21を追従
させることが可能となり、固定側インサート22側にも
圧縮力を効果的に伝達することができ、インサート2
1, 22に形成された光学面の転写が精度良く行われ
る。Since there is no flange at the outer peripheral edge of the meniscus convex lens L injection-molded in this manner,
Despite compression from one side (concave optical surface side) of the pair of optical surfaces, the movable insert 21 can follow the shrinkage of the resin, and the compressive force is also exerted on the fixed insert 22 side. Insert 2
The transfer of the optical surfaces formed on 1, 22 is performed with high accuracy.
【0042】上述した例では、フランジ部を有しないメ
ニスカス凸レンズLについて説明したが、一対の光学面
の片側にのみ光軸に対して垂直な平面部を形成したメニ
スカス凸レンズに対しても高精度な転写を行うことがで
きる。In the above-described example, the meniscus convex lens L having no flange portion has been described. However, a highly accurate meniscus convex lens having a plane portion perpendicular to the optical axis on only one side of a pair of optical surfaces can be obtained. Transfer can be performed.
【0043】このような金型構造の他の例を図17に示
すが、図15に示した先の例と同一機能の部材にはこれ
と同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するもの
とする。すなわち、この例では固定側インサート22の
外径よりも可動側インサート21の外径を大きく設定し
ており、可動側インサート21と固定側抱き駒29との
間でフランジ部に相当する平面部がメニスカス凸レンズ
の外周縁部に形成される。Another example of such a mold structure is shown in FIG. 17, but members having the same functions as those in the previous example shown in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and overlapping description is omitted. Shall be. That is, in this example, the outer diameter of the movable side insert 21 is set to be larger than the outer diameter of the fixed side insert 22, and a flat portion corresponding to a flange portion between the movable side insert 21 and the fixed side holding piece 29 is formed. It is formed on the outer peripheral edge of the meniscus convex lens.
【0044】図12は、図11に示した装置によって製
造されるメニスカス凸レンズLの断面形状を表してお
り、具体的には外径40mm、中心肉厚10mm、外周端肉
厚6mmとなっており、固定側インサート22によって成
形される凸光学面の有効径は34mm、可動側インサート
21によって成形される凹光学面の有効径は、外径寸法
と同じ40mmである。そして、凸光学面の外周縁部に光
軸に対して垂直なリング状の平面部LP が形成される。FIG. 12 shows a cross-sectional shape of the meniscus convex lens L manufactured by the apparatus shown in FIG. 11, and specifically has an outer diameter of 40 mm, a center thickness of 10 mm, and an outer peripheral end thickness of 6 mm. The effective diameter of the convex optical surface formed by the fixed insert 22 is 34 mm, and the effective diameter of the concave optical surface formed by the movable insert 21 is 40 mm, which is the same as the outer diameter. The flat portion L P perpendicular ring with respect to the optical axis to the outer peripheral edge of the convex optical surface is formed.
【0045】その成形条件は、PMMA樹脂を85MPa
で12秒間保圧する点と、圧力センサ35の指示値が2
5MPa になるようにした以外は、先の場合と同様であ
る。The molding conditions are as follows.
Pressure for 12 seconds, and the indicated value of the pressure sensor 35 is 2
It is the same as the previous case except that the pressure is changed to 5 MPa.
【0046】このようにして射出成形されるメニスカス
凸レンズLの凸光学面の外周縁部には、リング状の平面
部LP が存在するものの、可動側インサート21によっ
て圧縮力を受ける凹光学面側は、全面が単一曲率半径の
曲面で形成されており、これら全面が均一に圧縮される
ため、片側からの圧縮にも拘らず、樹脂の収縮に伴って
可動側インサート21を追従させることが可能となり、
凸光学面側にも圧縮力が効果的に伝達され、インサート
21, 22に形成された光学面の転写が精度良く行われ
る。[0046] The outer peripheral edge of the convex optical surface of the meniscus lens L to be injection molded Thus, although there is a ring-shaped flat portion L P, a concave optical surface for receiving a compression force by the movable-side insert 21 The entire surface is formed by a curved surface having a single radius of curvature, and since these surfaces are uniformly compressed, the movable side insert 21 can follow the shrinkage of the resin despite the compression from one side. Becomes possible,
The compressive force is also effectively transmitted to the convex optical surface side, and the optical surfaces formed on the inserts 21 and 22 are transferred with high accuracy.
【0047】上述した例では、メニスカス凸レンズLに
ついて説明したが、両凸レンズに対しても高精度な転写
を行うことができる。In the above-described example, the meniscus convex lens L has been described, but high-precision transfer can also be performed on a biconvex lens.
【0048】このような金型構造の他の例を図19に示
すが、図15, 図17に示した先の2例と同一機能の部
材には、これと同一符号を記すに止め、重複する説明は
省略するものとする。すなわち、本例においても固定側
インサート22の外径よりも可動側インサート21の外
径を大きく設定しており、可動側インサート21と固定
側抱き駒29との間でフランジ部に相当する平面部が両
凸レンズの一方の凸光学面の外周縁部に形成される。Another example of such a mold structure is shown in FIG. 19, and members having the same functions as those of the previous two examples shown in FIGS. The description of the operation will be omitted. That is, also in this example, the outer diameter of the movable side insert 21 is set to be larger than the outer diameter of the fixed side insert 22, and the flat portion corresponding to the flange portion between the movable side insert 21 and the fixed side holding piece 29. Is formed on the outer peripheral edge of one convex optical surface of the biconvex lens.
【0049】図20は、図19に示した装置によって製
造される両凸レンズLの断面形状を表しており、具体的
には外径40mm、中心肉厚16mm、外周端肉厚3mmとな
っており、固定側インサート22によって成形される凸
光学面の有効径は36mm、可動側インサート21によっ
て成形される凸光学面の有効径は、外径寸法と同じ40
mmである。そして、固定側インサート22によって成形
される凸光学面の外周縁部に光軸に対して垂直なリング
状の平面部LP が形成される。FIG. 20 shows the cross-sectional shape of the biconvex lens L manufactured by the apparatus shown in FIG. 19. Specifically, the outer diameter is 40 mm, the center thickness is 16 mm, and the outer end thickness is 3 mm. The effective diameter of the convex optical surface formed by the fixed-side insert 22 is 36 mm, and the effective diameter of the convex optical surface formed by the movable-side insert 21 is the same as the outer diameter of 40 mm.
mm. The flat portion L P perpendicular ring with respect to the optical axis to the outer peripheral edge of the convex optical surface which is molded is formed by the fixed-side insert 22.
【0050】その成形条件は、PMMA樹脂を95MPa
で20秒間保圧する点と、圧力センサ35の指示値が3
5MPa となるように圧縮力を調整した点と、冷却時間を
3分間にした以外は、先の場合と同様である。The molding conditions are as follows: PMMA resin is 95 MPa
Pressure for 20 seconds, and the indicated value of the pressure sensor 35 is 3
It is the same as the previous case except that the compression force was adjusted to be 5 MPa and the cooling time was set to 3 minutes.
【0051】このようにして射出成形される両凸レンズ
Lの一方の凸光学面の外周縁部には、リング状の平面部
LP が存在するものの、可動側インサート21によって
圧縮力を受ける凸光学面側は、全面が単一曲率半径の曲
面で形成されており、これら全面が均一に圧縮されるた
め、片側からの圧縮にも拘らず、樹脂の収縮に伴って可
動側インサート21を追従させることが可能となり、固
定側インサート22によって形成される凸光学面側にも
圧縮力が効果的に伝達され、インサート21,22に形
成された光学面の転写が精度良く行われる。[0051] The outer peripheral edge portion of one convex optical surfaces of the biconvex lens L to be injection molded Thus, although there is a ring-shaped flat portion L P, convex optical receiving a compressive force by the movable-side insert 21 On the surface side, the entire surface is formed by a curved surface having a single radius of curvature. Since the entire surface is uniformly compressed, the movable side insert 21 follows the shrinkage of the resin despite the compression from one side. Thus, the compressive force is also effectively transmitted to the convex optical surface side formed by the fixed insert 22, and the optical surfaces formed on the inserts 21 and 22 are transferred with high accuracy.
【0052】次に、このような光学レンズの製造システ
ムについて、図21, 図22を参照しながら以下に説明
するが、ここでは製品となる光学レンズの形状にほぼ対
応した形状にあらかじめ加工されたレンズブランクを上
述した金型に挿入して加熱、圧縮、冷却工程を経て製品
としての光学レンズ(以下、これを製品レンズ)を得る
圧縮形成方法の場合について述べる。Next, such an optical lens manufacturing system will be described below with reference to FIGS. 21 and 22. Here, the optical lens manufacturing system is preliminarily processed into a shape substantially corresponding to the shape of a product optical lens. A case of a compression forming method in which a lens blank is inserted into the above-described mold and subjected to heating, compression, and cooling steps to obtain an optical lens as a product (hereinafter, a product lens) will be described.
【0053】このシステムの概要を示す図21におい
て、41は上述したレンズブランクを成形するための射
出成形機、42は図22に概略を示す圧縮成形機、43
はレンズブランクを成形前に加熱しておく予備加熱室、
44は圧縮成形して最終的な加工を終えた製品レンズを
ストックするストッカ、45は射出成形機41と予備加
熱室43との間ならびに予備加熱室43と圧縮成形機4
2との間でのレンズブランクの受渡しをそれぞれ行い、
さらに圧縮成形機42とストッカ44との間での製品レ
ンズの受渡しを行うため、レンズブランクおよび製品レ
ンズを搬送するハンドリングロボット、46は射出成形
機41が連結されてレンズブランクを成形するための射
出成形用金型、47は圧縮成形機42に組み込まれてレ
ンズブランクを製品レンズに圧縮成形するための圧縮成
形用金型、48は射出成形用金型46および圧縮成形用
金型47の温度を設定温度に維持するように温度調節媒
体を各金型46, 47に供給するための温度調節器、4
9は製品レンズをストッカ44に収納するためのパレッ
ト、50はハンドリングロボット45によってレンズブ
ランクを予備加熱室43に投入するための投入口、51
はハンドリングロボット45によってレンズブランクを
予備加熱室43から取り出すための取り出し口である。In FIG. 21 showing the outline of this system, 41 is an injection molding machine for molding the above-mentioned lens blank, 42 is a compression molding machine schematically shown in FIG.
Is a preheating chamber where the lens blank is heated before molding,
44 is a stocker for stocking the product lens which has been subjected to the compression molding and final processing, and 45 is a space between the injection molding machine 41 and the preheating chamber 43 and between the preheating chamber 43 and the compression molding machine 4.
The lens blanks are transferred between
Further, in order to transfer the product lens between the compression molding machine 42 and the stocker 44, a handling robot 46 for transporting the lens blank and the product lens is connected to the injection molding machine 41 to perform injection for forming the lens blank. A molding die, 47 is a compression molding die incorporated in the compression molding machine 42 to compress the lens blank into a product lens, and 48 is a temperature of the injection molding die 46 and the compression molding die 47. A temperature controller for supplying a temperature control medium to each of the molds 46 and 47 so as to maintain the set temperature;
9 is a pallet for storing the product lens in the stocker 44, 50 is an input port for inputting a lens blank into the preheating chamber 43 by the handling robot 45, 51
Is a takeout port for taking out a lens blank from the preheating chamber 43 by the handling robot 45.
【0054】なお、上述した圧縮成形機42の概略構造
を図22に示すが、抱き駒29, 23にカートリッジヒ
ータ52, 53をそれぞれ埋設していること以外は、図
15, 17, 19に示したものと実質的に同一であり、
先の例と同一機能の部材にはこれと同一符号を記してい
る。The schematic structure of the above-described compression molding machine 42 is shown in FIG. 22, except that the cartridge heaters 52, 53 are embedded in the holding pieces 29, 23, respectively, as shown in FIGS. Is substantially the same as
Members having the same functions as in the previous example are denoted by the same reference numerals.
【0055】圧縮成形の準備が整った段階で、射出成形
によって予め加工されたレンズブランクを予備加熱室4
3に移送して100℃まで加熱しておく。一方、圧縮成
形用金型47は内蔵されたカートリッジヒータ52, 5
3によって固定側および可動側のインサート22, 21
の部分を180℃まで加熱する。各インサート22,2
1の加熱は、温度センサ38, 39により逐次温度を検
出しながら、設定温度に最短で到達するようにカートリ
ッジヒータ52, 53へ流す電流をPID制御によって
行い、温度センサ38, 39の指示温度が設定温度18
0℃になった時点でブランク投入信号をハンドリングロ
ボット45と圧縮成形機42とに送り、設定温度を維持
するようになっている。When the preparation for compression molding is completed, the lens blank previously processed by injection molding is removed from the preheating chamber 4.
Transfer to 3 and heat to 100 ° C. On the other hand, the compression molding die 47 has the built-in cartridge heaters 52 and 5.
3, the inserts 22 and 21 on the fixed side and the movable side
Is heated to 180 ° C. Each insert 22,2
In the heating of 1, the current flowing to the cartridge heaters 52 and 53 is performed by PID control so as to reach the set temperature in the shortest time while sequentially detecting the temperature by the temperature sensors 38 and 39, and the temperature indicated by the temperature sensors 38 and 39 is reduced. Set temperature 18
When the temperature reaches 0 ° C., a blank input signal is sent to the handling robot 45 and the compression molding machine 42 to maintain the set temperature.
【0056】温度センサ38, 39からの検出信号に基
づいてレンズブランク投入信号を受け取ったハンドリン
グロボット45は、予備加熱室43内のレンズブランク
を圧縮成形用金型47に移送する。レンズブランクが圧
縮成形用金型47の成形キャビティ26内の所定の位置
に収まったことを圧縮成形機42に設置した図示しない
ビデオカメラによって監視確認し、確認信号の出力を受
けて圧縮成形機42は圧縮成形用金型47のパーティン
グ面PLを閉じる。この際、インサート22,21とレ
ンズブランクとの間に過大な圧縮力が加わらないよう
に、可動側インサート21をレンズブランクと接触しな
い位置まで、あらかじめ退避移動させておく。The handling robot 45 that has received the lens blank input signal based on the detection signals from the temperature sensors 38 and 39 transfers the lens blank in the preheating chamber 43 to the compression mold 47. It is monitored and confirmed by a video camera (not shown) installed in the compression molding machine 42 that the lens blank is settled at a predetermined position in the molding cavity 26 of the compression molding die 47. Closes the parting surface PL of the compression molding die 47. At this time, the movable insert 21 is previously retracted to a position where it does not come into contact with the lens blank so that an excessive compressive force is not applied between the inserts 22 and 21 and the lens blank.
【0057】圧縮成形用金型47が完全に閉じた時点で
可動側インサート21を前進(上昇)させ、インサート
22, 21とレンズブランクとを接触させる。180℃
に加熱されたインサート22, 21との接触でレンズブ
ランクの表面温度が上昇し、これが軟化温度に到達する
までの間、インサート22, 21の温度を維持し続け
る。本実施例では、軟化させるレンズブランクの表面か
らの深さを(球面に対して)非球面量に相当する0. 2
mmに設定し、これを1分間保持している。インサート2
2, 21をレンズブランクに接触させてから1分間経過
した後、可動側インサート21の裏側に内蔵してある圧
力センサ35によって計測している荷重が250kgにな
るまで可動側圧縮シリンダ34により可動側インサート
21を前進させる。この可動側インサート21に組み込
まれた圧力センサ35の指示値が250kgになった時点
で、可動側インサート21の位置を保持し、カートリッ
ジヒータ52, 53への電流出力を遮断し、90℃に設
定された冷却水を温度調節流路36, 37に流して冷却
する。When the compression molding die 47 is completely closed, the movable insert 21 is advanced (raised), and the inserts 22 and 21 are brought into contact with the lens blank. 180 ° C
The surface temperature of the lens blank rises due to the contact with the heated inserts 22 and 21, and the temperature of the inserts 22 and 21 is maintained until the softening temperature is reached. In the present embodiment, the depth from the surface of the lens blank to be softened is 0.2 (corresponding to the aspherical amount) with respect to the spherical surface.
mm and hold for one minute. Insert 2
After one minute has passed after the lenses 2 and 21 were brought into contact with the lens blank, the movable side compression cylinder 34 used the movable side compression cylinder 34 until the load measured by the pressure sensor 35 built in the back side of the movable side insert 21 became 250 kg. The insert 21 is advanced. When the indicated value of the pressure sensor 35 incorporated in the movable side insert 21 reaches 250 kg, the position of the movable side insert 21 is maintained, the current output to the cartridge heaters 52 and 53 is cut off, and the temperature is set to 90 ° C. The cooled cooling water flows through the temperature control flow paths 36 and 37 to be cooled.
【0058】圧縮成形用金型47の温度が90℃になっ
た時点で、圧縮成形用金型47を型開きして製品レンズ
を圧縮成形用金型47から取り出す。When the temperature of the compression molding die 47 reaches 90 ° C., the compression molding die 47 is opened and the product lens is taken out from the compression molding die 47.
【0059】このように、相対する2面の光学面を有す
る光学レンズの場合、光学的に有効面積の大きい方の光
学面の有効径をその光学レンズの外径寸法と一致させて
不連続部のない曲面で構成し、成形キャビティ内に保持
された樹脂に対し、光学的に有効面積の大きい方の光学
面を形成する可動側インサートにより圧縮力を負荷する
ことにより、冷却に伴う収縮によって金型成形面から遊
離してゆく樹脂に対して均等な圧力を上記光学面全体お
よびその反対側の光学面に負荷することができるので、
可動側インサートを樹脂の収縮に追従させることがで
き、インサートに形成された光学面を射出成形される光
学レンズの光学面に精度良く転写することができる。そ
して、このようなシステムを用いて製品レンズの仕上が
り形状を予測すれば良い。As described above, in the case of an optical lens having two opposing optical surfaces, the effective diameter of the optical surface having the larger optically effective area is made to coincide with the outer diameter of the optical lens so that the discontinuous portion is formed. By applying a compressive force to the resin held in the molding cavity by the movable side insert that forms the optical surface with the larger optically effective area, the resin held in the molding cavity is compressed by the shrinkage accompanying cooling. Since uniform pressure can be applied to the entire optical surface and the optical surface on the opposite side to the resin that is released from the molding surface,
The movable insert can follow the shrinkage of the resin, and the optical surface formed on the insert can be accurately transferred to the optical surface of the injection-molded optical lens. Then, the finished shape of the product lens may be predicted using such a system.
【0060】ところで、上述のようにレンズブランクを
圧縮成形によって製品レンズに成形する場合、レンズブ
ランクに対してあらかじめ設定しておいた圧縮量を与え
ながら製品レンズに成形している。When the lens blank is formed into a product lens by compression molding as described above, the lens blank is formed into a product lens while giving a predetermined amount of compression to the lens blank.
【0061】この場合、レンズブランクは、圧縮成形用
金型の成形キャビティ内に干渉なく挿入でき、しかも決
められた圧縮成形プロセスで精度よく加工できるような
寸法精度で製作されている。また、レンズブランクは、
その加工費用を削減できるように、ラフな形状精度で製
作されているため、コスト的に制約のあるレンズブラン
クの仕上がり寸法には、ある程度の寸法ばらつきが存在
している。In this case, the lens blank is manufactured with dimensional accuracy such that it can be inserted into the molding cavity of the compression mold without interference, and can be processed with high precision by a predetermined compression molding process. Also, the lens blank is
Since the lens blank is manufactured with rough shape accuracy so as to reduce the processing cost, there is a certain degree of dimensional variation in the finished dimensions of the lens blank which is limited in cost.
【0062】このような寸法ばらつきのあるレンズブラ
ンクに対し、従来ではあらかじめ設定した圧縮成形条件
で一様に加工しているため、寸法がばらついたレンズブ
ランクに対して過圧縮あるいは圧縮不足となり、成形さ
れた製品レンズにひけが発生したり、過圧縮によるスプ
リングバックが起こり、光学面精度が崩れしまうという
不具合が発生する可能性があった。Conventionally, lens blanks having such dimensional variations are uniformly processed under preset compression molding conditions, so that lens blanks having variable dimensions are over-compressed or under-compressed. There is a possibility that a sink occurs in the manufactured product lens, a springback occurs due to overcompression, and a problem that optical surface accuracy is lost occurs.
【0063】このような成形不良を抑えるためには、こ
のレンズブランクの寸法ばらつきを少なくすれば良い
が、そのためにはレンズブランクの加工精度を厳しく管
理しなければならなくなる。レンズブランクの加工精度
を厳しく管理すると、自ずとレンズブランクの加工費用
が嵩んでしまい、製品レンズの製造コストが上昇するこ
とになる。In order to suppress such molding defects, it is only necessary to reduce the dimensional variation of the lens blank. However, for that purpose, the processing accuracy of the lens blank must be strictly controlled. If the processing accuracy of the lens blank is strictly controlled, the processing cost of the lens blank naturally increases, and the manufacturing cost of the product lens increases.
【0064】また、レンズブランクの寸法精度を厳しく
管理しないで、圧縮成形加工を行う前にレンズブランク
の寸法検査を行い、許容できないほど寸法精度がずれて
いるレンズブランクを排除する方法も考えられるが、排
除されたレンズブランクは製品レンズには使用できない
ので、結局廃棄されることになり、得られる製品レンズ
の製造コストが嵩んでしまうこととなる。It is also conceivable that the dimensional accuracy of the lens blank is not strictly controlled, and the dimensional inspection of the lens blank is performed before performing the compression molding process, and a lens blank whose dimensional accuracy is unacceptably shifted is removed. Since the removed lens blank cannot be used as a product lens, it is eventually discarded, and the production cost of the obtained product lens increases.
【0065】このような不具合を克服し得る圧縮成形方
法について、図23および図24を参照しながら以下に
説明するが、先のものと同一機能の部材には、これと同
一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとす
る。A compression molding method capable of overcoming such disadvantages will be described below with reference to FIGS. 23 and 24. Members having the same functions as those described above are denoted by the same reference numerals. , Overlapping description will be omitted.
【0066】この場合の圧縮成形システムの概念を表す
図23において、61はフレーム、62は型開きシリン
ダ、63は可動側圧縮シリンダ34を駆動するためのシ
リンダ加圧ロッド、64は加圧ロッド駆動用ボールね
じ、65はボールねじ駆動用サーボモータ、66はサー
ボモータ制御装置、67は圧縮成形機47の成形キャビ
ティ26に投入されるレンズブランクの重量を測定する
ためのブランク重量測定装置、68は測定されたレンズ
ブランクの重量と後述する基準ブランク重量とを比較し
て圧縮量を演算する演算装置である。In FIG. 23 showing the concept of the compression molding system in this case, 61 is a frame, 62 is a mold opening cylinder, 63 is a cylinder pressure rod for driving the movable side compression cylinder 34, and 64 is a pressure rod drive Ball screw, 65 is a servo motor for driving a ball screw, 66 is a servo motor control device, 67 is a blank weight measuring device for measuring the weight of a lens blank put into the molding cavity 26 of the compression molding machine 47, and 68 is a blank weight measuring device. This is an arithmetic unit that calculates the amount of compression by comparing the measured weight of the lens blank with a reference blank weight described later.
【0067】図21で示したような射出成形機41であ
らかじめ略製品レンズと対応した形状に成形されるレン
ズブランクを予備加熱室43(図22参照)に移送し、
100℃まで加熱しておく。一方、圧縮成形用金型47
は内蔵されたカートリッジヒータ52, 53(図22参
照)によって固定側および可動側インサート22, 21
を例えば174℃まで加熱する。インサート22, 21
の加熱は、温度センサ38, 39(図22参照)によっ
て逐次温度を検出しながら設定温度に最短で到達するよ
うにカートリッジヒータ52, 53へ流す電流をPID
制御によって行い、温度センサ38, 39の指示温度が
設定温度の174℃になった時点で、ブランク投入信号
をハンドリングロボット45と圧縮成形機に送り、設定
温度を維持するようになっている。A lens blank previously molded into a shape corresponding to a substantially product lens by an injection molding machine 41 as shown in FIG. 21 is transferred to a preheating chamber 43 (see FIG. 22).
Heat to 100 ° C. On the other hand, the compression molding die 47
Are fixed and movable inserts 22, 21 by built-in cartridge heaters 52, 53 (see FIG. 22).
Is heated to, for example, 174 ° C. Inserts 22, 21
Is heated by sequentially detecting the temperature by the temperature sensors 38 and 39 (see FIG. 22) and applying a current flowing through the cartridge heaters 52 and 53 to the set temperature in the shortest time by PID.
When the temperature indicated by the temperature sensors 38 and 39 reaches the set temperature of 174 ° C., a blank input signal is sent to the handling robot 45 and the compression molding machine to maintain the set temperature.
【0068】レンズブランク投入信号を受け取ったハン
ドリングロボット45は、予備加熱室43内で予備加熱
されているレンズブランクを取り出し口51に取りに行
く。取り出し口51内には、ブランク重量測定装置67
が設けられており、ハンドリングロボット45に引き渡
されるレンズブランクの重量を計測し、演算装置68に
その計量結果を転送する仕組みになっている。The handling robot 45 having received the lens blank input signal goes to the take-out port 51 for taking out the lens blank preheated in the preheating chamber 43. A blank weight measuring device 67 is provided in the outlet 51.
Is provided, and the weight of the lens blank transferred to the handling robot 45 is measured, and the measurement result is transferred to the arithmetic unit 68.
【0069】演算装置68には、あらかじめ多種多様な
成形試作によって設定された基準となるレンズブランク
(以下、これを基準ブランクと記述する)の重量と、こ
の基準ブランクに最適な圧縮量や冷却勾配が記憶されて
いる。本実施例での基準歩ランク重量は、14. 65g
に設定されている。The arithmetic unit 68 includes a weight of a reference lens blank (hereinafter, referred to as a reference blank) set in advance through various molding trials, an optimal compression amount and a cooling gradient for the reference blank. Is stored. The reference step rank weight in this embodiment is 14.65 g.
Is set to
【0070】ハンドリングロボット45は、計量された
レンズブランクを圧縮成形用金型47に搬送し、レンズ
ブランクが圧縮成形用金型47の成形キャビティ26内
の所定の位置に収まったことを圧縮成形機42に設置し
たビデオカメラによって監視確認し、確認信号の出力を
受けて圧縮成形機42は圧縮成形用金型47のパーティ
ング面を閉じる。The handling robot 45 conveys the weighed lens blank to the compression molding die 47, and confirms that the lens blank has been set at a predetermined position in the molding cavity 26 of the compression molding die 47. Monitoring and confirmation is performed by a video camera installed at 42, and upon receiving a confirmation signal output, the compression molding machine 42 closes the parting surface of the compression molding die 47.
【0071】可動側インサート21をレンズブランクに
接触させてから1分間経過した後、基準ブランクの場
合、0. 3mmだけ可動側インサート21を上昇して圧縮
力を加えることにより、製品レンズの形状に成形するよ
うになっている。この時、可動側インサート21に内蔵
してある圧力センサ35(図22参照)による計測値が
例えば60MPa となる。After one minute has passed since the movable insert 21 was brought into contact with the lens blank, in the case of a reference blank, the movable insert 21 was raised by 0.3 mm and a compressive force was applied to form the product lens. It is designed to be molded. At this time, the value measured by the pressure sensor 35 (see FIG. 22) built in the movable side insert 21 becomes, for example, 60 MPa.
【0072】ここで、圧縮成形用金型47に搬入された
レンズブランクの重量が14. 42gの場合、演算装置
68では基準ブランク重量とレンズブランクの重量との
差(14. 65−14. 42)=0. 23gを算出し、
演算装置68に記憶された図24に示す如き圧力と比容
積と温度との関係を表すPVTデータから、上述した重
量差を体積差に換算する。演算装置68には、基準ブラ
ンクの重量値14. 65gと基準成形条件における体積
値とが記憶されている。Here, when the weight of the lens blank carried into the compression molding die 47 is 14.42 g, the arithmetic unit 68 calculates the difference between the reference blank weight and the weight of the lens blank (14.65-14.42). ) = 0.23 g is calculated,
The above-mentioned weight difference is converted into a volume difference from the PVT data indicating the relationship between the pressure, the specific volume, and the temperature as shown in FIG. The arithmetic unit 68 stores a weight value of 14.65 g of the reference blank and a volume value under the reference molding conditions.
【0073】例えば、予備加熱されて圧縮成形用金型に
搬入される時点のレンズブランクの温度が96℃の場
合、その時点での比容積は0. 857cm3/gであり、ま
た加熱してレンズブランクが174℃になった時点で基
準成形条件により圧縮した場合、レンズブランクにかか
る圧力は60MPa であるから、この状態の比容積は0.
864cm3/gであることが判る。そこで、この174℃
で60MPa の圧力がかかった状態において、基準ブラン
クよりも0. 23g軽いレンズブランクの体積は、基準
ブランクの体積よりも約0. 2cm3 減少していると算出
され、体積差を−0. 2cm3 と記憶する。さらに、演算
装置68は求められた体積差を可動側インサート21の
圧縮方向投影面積で除し、体積差を圧縮量差として算出
する。For example, when the temperature of the lens blank at the time of being preheated and carried into the compression molding die is 96 ° C., the specific volume at that time is 0.857 cm 3 / g, and When the lens blank is compressed at 174 ° C. under the standard molding conditions, the pressure applied to the lens blank is 60 MPa, and the specific volume in this state is 0.1 MPa.
It turns out that it is 864 cm < 3 > / g. So, this 174 ℃
Under a pressure of 60 MPa, the volume of the lens blank that is 0.23 g lighter than the reference blank is calculated to be about 0.2 cm 3 smaller than the volume of the reference blank, and the volume difference is -0.2 cm. Remember 3 Further, the arithmetic unit 68 divides the determined volume difference by the projected area of the movable side insert 21 in the compression direction, and calculates the volume difference as a compression amount difference.
【0074】このようにして算出した圧縮量差を基準圧
縮量の0. 3mmから減算して今回の圧縮量を演算し、圧
縮用サーボモータの回転数を演算してサーボモータに指
令を出す。本実施例では、圧縮量差が約10μm とな
り、実際の可動側インサート21の移動量は0. 31mm
となっている。The compression amount difference thus calculated is subtracted from the reference compression amount of 0.3 mm to calculate the current compression amount, calculate the rotation speed of the compression servomotor, and issue a command to the servomotor. In the present embodiment, the difference in compression amount is about 10 μm, and the actual movement amount of the movable side insert 21 is 0.31 mm.
It has become.
【0075】このようにして圧縮された後、カートリッ
ジヒータ52, 53への電流出力を遮断し、90℃に設
定された冷却水を圧縮成形用金型47に流して冷却す
る。圧縮成形用金型47の温度が90℃になった時点
で、圧縮成形用金型47を型開きし、可動側インサート
21を1mm程度下降させ、成形された製品レンズを可動
側インサート21から離脱させる。その後、可動側イン
サート21を上昇して圧縮成形用金型47より離型す
る。After being compressed in this manner, the current output to the cartridge heaters 52 and 53 is shut off, and cooling water set at 90 ° C. is passed through the compression molding die 47 to cool it. When the temperature of the compression mold 47 reaches 90 ° C., the compression mold 47 is opened, the movable insert 21 is lowered by about 1 mm, and the molded product lens is detached from the movable insert 21. Let it. Thereafter, the movable side insert 21 is lifted and released from the compression molding die 47.
【0076】このように、製品レンズを成形する前にレ
ンズブランクの重量を計量し、基準となるレンズブラン
ク重量と比較して両者の重量差を求め、その重量差から
体積差を算出すると共に算出した体積差から圧縮量を演
算して個々のレンズブランクに対応した圧縮量を付加で
きるので、レンズブランクの製作精度に左右されず、常
に一定した成形条件で製品レンズを高精度に安定させる
ことができる。しかも、レンズブランクの加工精度を厳
しく管理する必要がなくなり、その加工誤差を大きくき
るのでレンズブランクの加工費を安くすることが可能に
なる。そして、このようなシステムを用いて製品レンズ
の仕上がり形状を予測すれば良い。As described above, the weight of the lens blank is measured before molding the product lens, and the weight difference between the lens blank and the reference lens blank weight is determined. The volume difference is calculated and the volume difference is calculated from the weight difference. The amount of compression can be calculated from the volume difference calculated and the amount of compression corresponding to each lens blank can be added, making it possible to stabilize product lenses with high precision under constant molding conditions regardless of the manufacturing accuracy of the lens blank. it can. Moreover, it is not necessary to strictly control the processing accuracy of the lens blank, and the processing error can be increased, so that the processing cost of the lens blank can be reduced. Then, the finished shape of the product lens may be predicted using such a system.
【0077】[0077]
【発明の効果】本発明によると、冷却時間の長短や、冷
却水温度の高低、あるいは成形圧力の大小に対応して射
出成形される光学レンズの加工精度をほぼ正確に評価す
ることができるので、実際に金型を使用して成形作業を
行わなくても、その金型での最適成形条件を予測設定す
ることができる。このため、金型の設計段階において水
管のレイアウトや水管径、あるいは成形キャビティのレ
イアウトなどを適切に検討することが可能であり、対象
となる成形品に対して最適な金型を製作することができ
る。しかも、周辺設備の能力の確認や成形時間の予測も
可能となる。According to the present invention, it is possible to almost accurately evaluate the processing accuracy of an optical lens to be injection-molded in accordance with the length of cooling time, the level of cooling water, or the level of molding pressure. Even if a molding operation is not actually performed using a mold, it is possible to predict and set optimum molding conditions in the mold. Therefore, it is possible to properly examine the layout of the water pipe, the diameter of the water pipe, the layout of the molding cavity, etc. at the mold design stage, and to manufacture the optimal mold for the target molded product. Can be. In addition, it is possible to confirm the capabilities of the peripheral equipment and to predict the molding time.
【0078】このように、実際に金型を製作する前に成
形品の加工精度を予測したり、設備の能力を予測するこ
とができるので、金型の修正作業や、作り直し、あるい
は設備の補充などを回避することができ、経済的にも時
間的にも多大な負荷を削減することができる。As described above, since it is possible to predict the processing accuracy of a molded product and the capacity of equipment before actually manufacturing a metal mold, it is possible to correct the mold, rework the equipment, or replenish the equipment. And the like can be avoided, and a great load can be reduced both economically and temporally.
【図1】本発明による成形品の仕上がり形状予測装置の
一実施例の概略構成を表すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a device for predicting a finished shape of a molded article according to the present invention.
【図2】図1に示す実施例における金型および光学レン
ズの解析モデルを表す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an analysis model of a mold and an optical lens in the embodiment shown in FIG.
【図3】図1に示す実施例で用いた成形材料に関する温
度と線膨張係数との関係を表すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a temperature and a linear expansion coefficient of a molding material used in the example shown in FIG.
【図4】図1に示す実施例で用いた成形材料に関する時
間と緩和弾性係数との関係を表すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between time and relaxation modulus of a molding material used in the example shown in FIG.
【図5】1次冷却水温を114℃に設定した場合におけ
る光学レンズの光学面の予測精度を表す干渉縞のパター
ン図である。FIG. 5 is a pattern diagram of interference fringes showing the prediction accuracy of the optical surface of the optical lens when the primary cooling water temperature is set to 114 ° C.
【図6】1次冷却水温を116℃に設定した場合におけ
る光学レンズの光学面の予測精度を表す干渉縞のパター
ン図である。FIG. 6 is a pattern diagram of interference fringes showing the prediction accuracy of the optical surface of the optical lens when the primary cooling water temperature is set to 116 ° C.
【図7】1次冷却水温を118℃に設定した場合におけ
る光学レンズの光学面の予測精度を表す干渉縞のパター
ン図である。FIG. 7 is a pattern diagram of interference fringes showing the prediction accuracy of the optical surface of the optical lens when the primary cooling water temperature is set to 118 ° C.
【図8】1次冷却水温を114℃に設定した場合に実際
に成形される光学レンズの光学面の精度を表す干渉縞の
パターン図である。FIG. 8 is an interference fringe pattern diagram showing the accuracy of the optical surface of an optical lens actually formed when the primary cooling water temperature is set to 114 ° C.
【図9】1次冷却水温を116℃に設定した場合に実際
に成形される光学レンズの光学面の精度を表す干渉縞の
パターン図である。FIG. 9 is a pattern diagram of interference fringes representing the accuracy of the optical surface of the optical lens actually formed when the primary cooling water temperature is set to 116 ° C.
【図10】1次冷却水温を118℃に設定した場合に実
際に成形される光学レンズの光学面の精度を表す干渉縞
のパターン図である。FIG. 10 is a pattern diagram of interference fringes representing the accuracy of the optical surface of the optical lens actually formed when the primary cooling water temperature is set to 118 ° C.
【図11】フランジ部を有するメニスカス凸レンズを成
形した場合における冷却途中での温度分布を等高線で示
す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing contours of a temperature distribution during cooling when a meniscus convex lens having a flange portion is molded.
【図12】フランジ部を有する両凸レンズを成形した場
合における冷却途中での温度分布を等高線で示す断面図
である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing, with contour lines, a temperature distribution during cooling when a biconvex lens having a flange portion is molded.
【図13】図11に示すメニスカス凸レンズを従来の方
法で成形した場合における収縮状態を誇張して描いた断
面図である。FIG. 13 is an exaggerated cross-sectional view of the contracted state when the meniscus convex lens shown in FIG. 11 is molded by a conventional method.
【図14】図12に示す両凸レンズを従来の方法で成形
した場合における収縮状態を誇張して描いた断面図であ
る。FIG. 14 is an exaggerated cross-sectional view showing a contracted state when the biconvex lens shown in FIG. 12 is molded by a conventional method.
【図15】本発明の対象となった射出成形用金型の一例
を表す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating an example of an injection mold used as an object of the present invention.
【図16】図15に示した射出成形用金型によって成形
されるメニスカス凸レンズの形状を表す断面図である。16 is a cross-sectional view illustrating a shape of a meniscus convex lens formed by the injection mold illustrated in FIG.
【図17】本発明の対象となった射出成形用金型の他の
例を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing another example of the injection mold used in the present invention.
【図18】図17に示した射出成形用金型によって成形
されるメニスカス凸レンズの形状を表す断面図である。18 is a cross-sectional view illustrating a shape of a meniscus convex lens formed by the injection mold shown in FIG.
【図19】本発明の対象となった射出成形用金型の別な
例を示す断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view showing another example of the injection mold used in the present invention.
【図20】図18に示した射出成形用金型によって成形
される両凸レンズの形状を表す断面図である。20 is a cross-sectional view illustrating a shape of a biconvex lens formed by the injection molding die illustrated in FIG.
【図21】本発明を実施し得るレンズ製造システムの概
念図である。FIG. 21 is a conceptual diagram of a lens manufacturing system that can implement the present invention.
【図22】図21に示したレンズ製造システムにおける
圧縮成形機の概略構造を表す断面図である。22 is a cross-sectional view illustrating a schematic structure of a compression molding machine in the lens manufacturing system illustrated in FIG.
【図23】本発明の対象となった圧縮成形用金型を用い
る圧縮成形システムの一例を表す概念図である。FIG. 23 is a conceptual diagram illustrating an example of a compression molding system using a compression molding die according to the present invention.
【図24】図23に示したシステムに使用した樹脂の温
度と比容積と圧力との関係を表すグラフである。FIG. 24 is a graph showing the relationship between the temperature, specific volume, and pressure of the resin used in the system shown in FIG. 23.
11 データ入力部 12 第1データ記憶部 L レンズ C 光軸 13 第2データ記憶部 14 温度分布演算部 15 熱歪み・応力緩和演算部 16 演算結果記憶部 17 演算結果表示部 LF フランジ部 21 可動側インサート 22 固定側インサート LO 光学面 23 可動側抱き駒 24 固定側金型 PL パーティング面 25 可動側金型 26 成形キャビティ 27 固定側取り付け板 28 固定側型板 29 固定側抱き駒 30 可動側取り付け板 31 可動側型板 32 可動側受け板 33 可動側スペーサブロック 34 可動側圧縮シリンダ 35 圧力センサ 36, 37 温度調節流路 38, 39 温度センサ 40 固定側シリンダ LP 平面部 41 射出成形機 42 圧縮成形機 43 予備加熱室 44 ストッカ 45 ハンドリングロボット 46 射出成形用金型 47 圧縮成形用金型 48 温度調節器 49 パレット 50 投入口 51 取り出し口 52, 53 カートリッジヒータ 61 フレーム 62 型開きシリンダ 63 シリンダ加圧ロッド 64 加圧ロッド駆動用ボールねじ 65 ボールねじ駆動用サーボモータ 66 サーボモータ制御装置 67 ブランク重量測定装置 68 演算装置11 data input unit 12 first data storage unit L lens C optical axis 13 second data storage unit 14 the temperature distribution calculator 15 thermal distortion, stress relieving operation unit 16 operation result storage unit 17 calculation result display unit L F flange 21 movable Side insert 22 Fixed side insert L O optical surface 23 Movable side holding piece 24 Fixed side mold PL Parting surface 25 Movable side mold 26 Molding cavity 27 Fixed side mounting plate 28 Fixed side mold plate 29 Fixed side holding piece 30 Moving side Mounting plate 31 Movable mold plate 32 Movable receiving plate 33 Movable spacer block 34 Movable compression cylinder 35 Pressure sensor 36, 37 Temperature control flow path 38, 39 Temperature sensor 40 Fixed cylinder L P plane 41 Injection molding machine 42 Compression molding machine 43 Preheating chamber 44 Stocker 45 Handling robot 46 Injection mold 7 Mold for compression molding 48 Temperature controller 49 Pallet 50 Input port 51 Removal port 52, 53 Cartridge heater 61 Frame 62 Mold opening cylinder 63 Cylinder pressure rod 64 Ball screw for driving pressure rod 65 Servo motor for driving ball screw 66 Servo motor control device 67 Blank weight measuring device 68 Computing device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29C 45/56 B29C 45/56 B29D 11/00 B29D 11/00 G02B 1/04 G02B 1/04 3/00 3/00 Z ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI B29C 45/56 B29C 45/56 B29D 11/00 B29D 11/00 G02B 1/04 G02B 1/04 3/00 3/00 Z
Claims (14)
射出圧縮成形法によって製作される成形品に対し、その
製作時間の履歴に沿った微小時間における金型および前
記成形品の温度変化を算出するステップと、 算出された温度変化に対応して前記金型および前記成形
品に発生する熱歪み量を算出するステップと、 算出された熱歪み量と、温度−時間換算則に基づいて予
め作成した応力緩和データとから前記成形品の内部応力
を算出するステップと、 この算出結果に基づいて前記成形品の最終的な形状を予
測するステップとを具えたことを特徴とする成形品の仕
上がり形状予測方法。1. A step of calculating a temperature change of a mold and a molded product in a short time according to a history of the production time for a molded product manufactured by an injection molding method, a compression molding method, or an injection compression molding method. Calculating the amount of thermal strain generated in the mold and the molded product in accordance with the calculated temperature change; and the calculated amount of thermal strain and the stress created in advance based on the temperature-time conversion rule. Calculating the internal stress of the molded article from the relaxation data; and predicting the final shape of the molded article based on the calculation result. .
ンズであり、これら複数の光学面のうち、最大の有効面
積を持つ光学面がその全面に亙って圧縮面であり、この
圧縮面の外周が前記成形品の外周と一致していることを
特徴とする請求項1に記載の成形品の仕上がり形状予測
方法。2. The molded article is a lens having a plurality of optical surfaces, and among the plurality of optical surfaces, the optical surface having the largest effective area is a compression surface over the entire surface. 2. The method for predicting a finished shape of a molded product according to claim 1, wherein the outer periphery of the surface coincides with the outer periphery of the molded product.
ズを成形するためのものであり、前記複数の光学面のう
ち、最大の有効面積を持つ光学面が全面に亙って圧縮面
であり、この圧縮面の外周が前記成形品の外周と一致し
ていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の成形品の仕上がり形状予測方法。3. The mold for molding a lens having a plurality of optical surfaces, wherein the optical surface having the largest effective area among the plurality of optical surfaces is a compression surface over the entire surface. 3. The method for predicting a finished shape of a molded product according to claim 1, wherein an outer periphery of the compression surface coincides with an outer periphery of the molded product.
形材料の重量に基づいて圧縮量を変化させるものである
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載
の成形品の仕上がり形状予測方法。4. The molding method according to claim 1, wherein the compression molding method changes a compression amount based on a weight of a molding material to be the molded article. Product shape prediction method.
成形材料の重量と実際の前記成形材料の重量との差と、
前記成形材料の比重との積を、前記金型の圧縮面の圧縮
方向に沿った投影面積で除した値と等しいことを特徴と
する請求項4に記載の成形品の仕上がり形状予測方法。5. The change amount of the compression amount is a difference between a reference weight of the molding material and an actual weight of the molding material,
The method according to claim 4, wherein the product of the specific gravity of the molding material and the product is divided by a projection area of the compression surface of the mold along a compression direction.
基づいて予め記憶した比重データから算出するものであ
ることを特徴とする請求項5に記載の成形品の仕上がり
形状予測方法。6. The method according to claim 5, wherein the specific gravity of the molding material is calculated from specific gravity data stored in advance based on temperature and pressure.
金型に投入した後、圧縮工程に入る前に計量されるもの
であることを特徴とする請求項4から請求項6の何れか
に記載の成形品の仕上がり形状予測方法。7. The method according to claim 4, wherein the weight of the molding material is measured after the molding material is charged into a mold and before a compression process is started. 3. A method for predicting a finished shape of a molded article according to the above.
射出圧縮成形法によって製作される成形品に対し、その
製作時間の履歴に沿った微小時間における金型および前
記成形品の温度変化を算出する温度変化算出手段と、 この温度変化算出手段によって算出された温度変化に対
応して前記金型および前記成形品に発生する熱歪み量を
算出する熱歪み量算出手段と、 温度−時間換算則に基づいて予め作成された応力緩和デ
ータを記憶するデータ記憶部と、 このデータ記憶部に記憶された前記応力緩和データと、
前記熱歪み量算出手段によって算出された熱歪み量とか
ら前記成形品の内部応力を算出する内部応力算出手段
と、 この内部応力算出手段による算出結果に基づいて前記成
形品の最終的な形状を予測する最終形状予測手段とを具
えたことを特徴とする成形品の仕上がり形状予測装置。8. For a molded product manufactured by an injection molding method, a compression molding method, or an injection compression molding method, a temperature at which a temperature change of a mold and a temperature of the molded product in a short time along a history of the manufacturing time is calculated. Change calculating means, thermal strain calculating means for calculating the amount of thermal strain generated in the mold and the molded article in accordance with the temperature change calculated by the temperature change calculating means, and based on a temperature-time conversion rule. A data storage unit for storing stress relaxation data created in advance, and the stress relaxation data stored in the data storage unit;
An internal stress calculating means for calculating an internal stress of the molded article from the thermal strain amount calculated by the thermal strain calculating means; and a final shape of the molded article based on a calculation result by the internal stress calculating means. A finished shape predicting device for a molded article, comprising: a final shape predicting means for predicting the finished shape.
ンズであり、これら複数の光学面のうち、最大の有効面
積を持つ光学面がその全面に亙って圧縮面であり、この
圧縮面の外周が前記成形品の外周と一致していることを
特徴とする請求項8に記載の成形品の仕上がり形状予測
装置。9. The molded article is a lens having a plurality of optical surfaces, and among the plurality of optical surfaces, the optical surface having the largest effective area is a compression surface over the entire surface. 9. The device for predicting a finished shape of a molded product according to claim 8, wherein the outer periphery of the surface coincides with the outer periphery of the molded product.
ンズを成形するためのものであり、前記複数の光学面の
うち、最大の有効面積を持つ光学面が全面に亙って圧縮
面であり、この圧縮面の外周が前記成形品の外周と一致
していることを特徴とする請求項8または請求項9に記
載の成形品の仕上がり形状予測装置。10. The mold for molding a lens having a plurality of optical surfaces, wherein the optical surface having the largest effective area among the plurality of optical surfaces is a compression surface over the entire surface. 10. The finished shape predicting device for a molded product according to claim 8, wherein an outer periphery of the compression surface coincides with an outer periphery of the molded product.
成形材料の重量に基づいて圧縮量を変化させるものであ
ることを特徴とする請求項8から請求項10の何れかに
記載の成形品の仕上がり形状予測装置。11. The molding method according to claim 8, wherein the compression molding method changes a compression amount based on a weight of a molding material to be the molded article. Product finish shape prediction device.
記成形材料の重量と実際の前記成形材料の重量との差
と、前記成形材料の比重との積を、前記金型の圧縮面の
圧縮方向に沿った投影面積で除した値と等しいことを特
徴とする請求項11に記載の成形品の仕上がり形状予測
装置。12. The amount of change in the amount of compression is obtained by multiplying a product of a difference between a reference weight of the molding material and an actual weight of the molding material and a specific gravity of the molding material by a compression surface of the mold. The finished shape estimating device for a molded product according to claim 11, wherein the value is equal to a value obtained by dividing by a projected area along the compression direction.
に基づいて予め記憶した比重データから算出するもので
あることを特徴とする請求項12に記載の成形品の仕上
がり形状予測装置。13. The apparatus according to claim 12, wherein the specific gravity of the molding material is calculated from specific gravity data stored in advance based on temperature and pressure.
を金型に投入した後、圧縮工程に入る前に計量されるも
のであることを特徴とする請求項11から請求項13の
何れかに記載の成形品の仕上がり形状予測装置。14. The method according to claim 11, wherein the weight of the molding material is measured after the molding material is charged into a mold and before a compression step is started. 3. A device for predicting the finished shape of a molded product according to item 1.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006001184A (en) * | 2004-06-18 | 2006-01-05 | Hoya Corp | Method for designing molding tool, molding tool and optical lens |
WO2011086646A1 (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-21 | パナソニック株式会社 | Plastic lens, photographing lens, image pickup apparatus, and portable apparatus |
DE102014205510A1 (en) * | 2013-03-25 | 2014-09-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Computer-aided mold design device |
CN110605845A (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 汉达精密电子(昆山)有限公司 | Hot press molding device and hot press molding method |
-
1997
- 1997-11-12 JP JP31050897A patent/JP3392023B2/en not_active Expired - Fee Related
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DE102014205510A1 (en) * | 2013-03-25 | 2014-09-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Computer-aided mold design device |
JP2014186636A (en) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Honda Motor Co Ltd | Computer aided mold design device |
CN110605845A (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 汉达精密电子(昆山)有限公司 | Hot press molding device and hot press molding method |
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