(57)【要約】  一端に射出成形機の射出口部に連結可能に形成された注入口１１、他端に金型に取付けた際に金型のキャビティに連結可能に形成された排出口１３を有するスプルー１２を本体内部に備え、スプルー１２を除く領域の一部に本体水路１４ａ，１４ｂ，１４ｃが埋設された円柱状のスプルーブッシュ本体６１と、スプルーブッシュ本体６１の注入口１１側端から張り出し、スプルーブッシュ本体６１に接続され、本体水路１４ａ，１４ｂ，１４ｃに連続し外部に通ずるフランンジ部水路１５ａ，１５ｂが埋設されたフランンジ部６０と、を備えるスプルーブッシュ１０。スプルーブッシュ１０によれば、スプルー１２内に充填された溶融材料を効率的に冷却するとともに、成形品の品質劣化を抑制することができる。
2008038694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に射出成形機の射出口部に連結可能に形成された注入口、他端に金型に取付けた際に前記金型のキャビティに連結可能に形成された排出口を有するスプルーを本体内部に備え、前記スプルーを除く領域の一部に本体水路が埋設された円柱状のスプルーブッシュ本体と、
前記スプルーブッシュ本体の前記注入口側端から張り出し、前記スプルーブッシュ本体に接続され、前記本体水路に連続し外部に通ずるフランンジ部水路が埋設されたフランンジ部と、
を備えることを特徴とするスプルーブッシュ。
【請求項２】
前記フランンジが、前記金型に取付けられた際の被支持面に前記フランンジ部水路に連続する給水口と排水口が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスプルーブッシュ。
【請求項３】
前記スプルーが、溶融材料の流れ方向の一端から他端に向かい径が大きくなる中空略円錐状であることを特徴とする請求項１記載のスプルーブッシュ。
【請求項４】
前記本体水路が、前記スプルーの排出口側において前記スプルーの周囲を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１記載のスプルーブッシュ。
【請求項５】
前記本体水路が、前記スプルーの溶融材料の流れ方向に直行して得られる断面形状が前記スプルー断面の円と同心円の弧を含む断面略Cの字状の領域で定義されるように、前記スプルーブッシュ本体の前記排出口側において前記スプルーの周囲を囲むように形成されていることを特徴とする請求項４記載のスプルーブッシュ。
【請求項６】
前記金型側の前記本体水路の容積が、前記注入口側の前記本体水路の容積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のスプルーブッシュ。
【請求項７】
溶融材料の流れ方向の一端から他端に向かい径が大きくなる中空略円錐状のスプルーが本体内部に設けられ、前記スプルーの小径側一端は射出成形機の射出口部に連結可能に注入口が形成され、前記スプルーの大径側他端は金型に取付けた際に前記金型のキャビティに連結可能に排出口が形成され、前記スプルーを除く領域の一部に前記スプルーの前記排出口側において前記スプルーの周囲を囲むように本体水路が埋設された円柱状のスプルーブッシュ本体と、
前記スプルーブッシュ本体の前記注入口側端から張り出し前記スプルーブッシュ本体に接続され、前記本体水路に連続し外部に通ずるようにフランンジ部水路が埋設され、前記金型に取付けられた際の被支持面に前記フランンジ部水路に連続する給水口と排水口が設けられたフランンジ部と、を備えることを特徴とするスプルーブッシュ。
【請求項８】
前記本体水路が、第１の前記本体水路、第２の前記本体水路、第３の前記本体水路を備え、前記第１の本体水路と前記第２の本体水路は、前記スプルーの溶融材料の流れ方向の中心軸に平行に形成され、前記第１の本体水路と前記第２の本体水路の一端は、それぞれ前記フランンジ部水路を介して前記給水口もしく前記排水口につながり、前記第１の本体水路と前記第２の本体水路の他端は、前記スプルーの前記排出口側において前記スプルーの周囲を囲むように形成された第３の本体水路で互いにつながっていることを特徴とする請求項７記載のスプルーブッシュ。
【請求項９】
前記第１の本体水路及び前記第２の本体水路が、前記スプルーの内壁に沿った勾配を有することを特徴とする請求項８に記載のスプルーブッシュ。
【請求項１０】
前記本体水路が、第１の前記本体水路、第４の前記本体水路、第５の前記本体水路を備え、前記スプルーの中心軸に平行に第１の本体水路が形成され、前記第１の本体水路の一端は、前記フランンジ部水路を介して前記給水口につながり、前記第１の本体水路の他端は、前記スプルーの溶融材料の流れ方向に直行して得られる断面形状が前記スプルー断面の円と同心円の弧を含む断面略Cの字状の領域で定義される前記スプルーの大径側において前記スプルーの周囲を囲むように形成された第４の本体水路につながり、前記第４の本体水路の他端は前記フランンジ部水路を介して前記排水口につながるように形成されていることを特徴とする請求項７記載のスプルーブッシュ。
【請求項１１】
金属粉末を塗布する工程と、
溶融材料の流れ方向の一端から他端に向かい径が大きくなる中空略円錐状のスプルーが本体内部に設けられ、前記スプルーの小径側一端は射出成形機の射出口部に連結可能に注入口が形成され、前記スプルーの大径側他端は金型に取付けた際に前記金型のキャビティに連結可能に排出口が形成され、前記スプルーを除く領域の一部に前記スプルーの前記排出口側において前記スプルーの周囲を囲むように本体水路が埋設された円柱状のスプルーブッシュ本体、
前記スプルーブッシュ本体の前記注入口側端から張り出し前記スプルーブッシュ本体に接続され、前記本体水路に連続し外部に通ずるようにフランンジ部水路が埋設され、前記金型に取付けられた際の被支持面に前記フランンジ部水路に連続する給水口と排水口が設けられたフランンジ部、を備えるスプルーブッシュの溶融材料の流れ方向に直行して得られる断面形状のパターンに基づき、前記スプルー、前記本体水路、前記フランンジ部水路、前記給水口、前記排水口に対応する部分を除いて、前記金属粉末にレーザー光照射による熱加工を行い一層一層焼結させて積み上げて立体形状を形成する工程と、
前記立体形状に切削加工を行う工程と、
を含むことを特徴とするスプルーブッシュの製造方法。
【請求項１２】
前記本体水路は、第１の前記本体水路、第２の前記本体水路、第３の前記本体水路を備え、前記第１の本体水路と前記第２の本体水路は、前記スプルーの溶融材料の流れ方向の中心軸に平行に形成され、前記第１の本体水路と前記第２の本体水路の一端は、それぞれ前記フランンジ部水路を介して前記給水口もしく前記排水口につながり、前記第１の本体水路と前記第２の本体水路の他端は、前記スプルーの前記排出口側において前記スプルーの周囲を囲むように形成された第３の本体水路で互いにつながっていることを特徴とする請求項１１記載のスプルーブッシュの製造方法。
【請求項１３】
前記第１の本体水路及び前記第２の本体水路は、前記スプルーの内壁に沿った勾配を有することを特徴とする請求項１１に記載のスプルーブッシュの製造方法。
【請求項１４】
前記本体水路は、第１の前記本体水路、第４の前記本体水路、第５の前記本体水路を備え、前記スプルーの中心軸に平行に第１の本体水路が形成され、前記第１の本体水路の一端は、前記フランンジ部水路を介して前記給水口につながり、前記第１の本体水路の他端は、前記スプルーの溶融材料の流れ方向に直行して得られる断面形状が前記スプルー断面の円と同心円の弧を含む断面略Cの字状の領域で定義される前記スプルーの大径側において前記スプルーの周囲を囲むように形成された第４の本体水路につながり、前記第４の本体水路の他端は前記フランンジ部水路を介して前記排水口につながるように形成されていることを特徴とする請求項１１記載のスプルーブッシュの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスプルーブッシュ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱によって溶融された材料（以下、溶融材料）を金型内に射出することによって、製品を成形する射出成形が一般的に広く知られている。【０００３】
具体的には、射出成形に用いられる金型は、溶融材料を射出する射出成形機の射出口部が押し当てられるスプルーブッシュと、成形品を形成する為の形状部を有する。金型は、溶融材料が注入される空間であるスプルーを有するスプルーブッシュ、溶融材料が充填される空間であるキャビティ、及び、溶融材料の流路であるランナーを有している。ランナーを介して、スプルーとキャビティがつながっている。【０００４】
このような射出成形用金型では、キャビティ内に充填された溶融材料が十分に冷却されて固まった後に、キャビティから成形品を取り出す。その際、成形品の取り出しは、スプルー及びランナー内に材料が残ることを防ぐために、スプルー及びランナー内に充填された溶融材料が十分に冷却されて固まってから行われる。【０００５】
一般的に、単位面積当りの容積は、スプルーやランナーの方がキャビティよりも大きい。したがって、スプルーやランナー内に充填された溶融材料が固まるまでに必要な時間は、キャビティに充填された溶融材料が固まるまでに必要な時間よりも長い。このため、スプルーやランナー内に充填された溶融材料が固まるまでに必要な時間の短縮が生産効率の向上に寄与する。【０００６】
これに対して、ランナーなどを形成する部材に冷却水の流路を形成することによって、ランナー内などに充填された溶融材料が固まるまでに必要な時間の短縮を図る射出成形用金型が提案されている（例えば、特許文献１）。【０００７】
ここで、ランナーを形成する部材やスプルーブッシュ（以下、スプルーブッシュ等）を冷却水によって冷却する場合には、スプルーブッシュ等の冷却効率を上げるために、スプルーブッシュ等の内部に冷却水の流路を形成することが好ましい。【０００８】
一方で、冷却水の流路内で冷却水を循環させるためには、冷却水を給水するための給水口や冷却水を排水するための排水口が必要となる。また、給水口や排水口は、スプルーブッシュ等の内部に形成された冷却水の流路とスプルーブッシュの外部とをつなぐ必要がある。【０００９】
しかしながら、給水口や排水口がスプルーブッシュの外部に連通しているため、給水口から給水された冷却水や排水口から給水された冷却水がスプルーブッシュの外面に沿って漏れる場合がある。このように、スプルーブッシュの外面に沿って漏れた冷却水がランナーやキャビティ内に入り込むと、成形品の品質劣化が起きる。
【特許文献１】特開２００２−１８９０９号公報（請求項１、図２など）
【発明の開示】
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、スプルー内に充填された溶融材料を効率的に冷却するとともに、成形品の品質劣化を抑制することを可能とするスプルーブッシュ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
（課題を解決するための手段）
本発明の第１の特徴は、一端に射出成形機の射出口部に連結可能に形成された注入口、他端に金型に取付けた際に金型のキャビティに連結可能に形成された排出口を有するスプルーを本体内部に備え、スプルーを除く領域の一部に本体水路が埋設された円柱状のスプルーブッシュ本体と、スプルーブッシュ本体の注入口側端から張り出し、スプルーブッシュ本体に接続され、本体水路に連続し外部に通ずるフランンジ部水路が埋設されたフランンジ部と、を備えるスプルーブッシュであることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第２の特徴は、金属粉末を塗布する工程と、溶融材料の流れ方向の一端から他端に向かい径が大きくなる中空略円錐状のスプルーが本体内部に設けられ、スプルーの小径側一端は射出成形機の射出口部に連結可能に注入口が形成され、スプルーの大径側他端は金型に取付けた際に金型のキャビティに連結可能に排出口が形成され、スプルーを除く領域の一部にスプルーの排出口側においてスプルーの周囲を囲むように本体水路が埋設された円柱状のスプルーブッシュ本体、スプルーブッシュ本体の注入口側端から張り出しスプルーブッシュ本体に接続され、本体水路に連続し外部に通ずるようにフランンジ部水路が埋設され、金型に取付けられた際の被支持面にフランンジ部水路に連続する給水口と排水口が設けられたフランンジ部、を備えるスプルーブッシュの溶融材料の流れ方向に直行して得られる断面形状のパターンに基づき、スプルー、本体水路、フランンジ部水路、給水口、排水口に対応する部分を除いて、金属粉末にレーザー光照射による熱加工を行い一層一層焼結させて積み上げて立体形状を形成する工程と、立体形状に切削加工を行う工程と、を含むスプルーブッシュの製造方法を要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の組み付けについて説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造方法を示すフロー図図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造工程図（製造装置概略図）である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造工程図（製造装置概略図）である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造工程図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造工程図（（ａ）上面図、（ｂ）断面図）である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造工程図（（ａ）上面図、（ｂ）断面図）である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造工程図（（ａ）上面図、（ｂ）断面図）である。
【図１２】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造工程図（（ａ）上面図、（ｂ）断面図）である。
【図１３】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造工程図（（ａ）上面図、（ｂ）断面図）である。
【図１４】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造方法を説明するための図である。
【図１５】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の断面図である。
【図１６】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の断面図である。
【図１７】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の断面図である。
【図１８】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の断面図である。
【図１９】本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係るスプルーブッシュ１０の斜視図である。
【図２１】本発明の第２実施形態に係るスプルーブッシュ１０の構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の第３実施形態に係るスプルーブッシュ１０の斜視図である。
【図２３】本発明の第３実施形態に係るスプルーブッシュ１０の構成を示す断面図である。
【図２４】本発明の第３実施形態に係るスプルーブッシュ１０の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るスプルーブッシュについて、図面を参照しながら説明するが本発明は実施形態に限定されることはない。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。尚、図１中、スプルーブッシュ１０内部の配置関係を明確にする観点より、スプルー１２、本体水路１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、フランンジ部水路１５ａ、１５ｂ、給水口１６ａ、排水口１６ｂを実線で示し、スプルーブッシュ本体６１とフランンジ部６０を二点鎖線で示す。図２０、図２４においても図１と同様とする。【００１５】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の斜視図を示す。【００１６】
図１に示すように、第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０は、溶融材料の流れ方向の一端から他端に向かい径が大きくなる中空略円錐状のスプルー１２が本体内部に設けられ、スプルー１２の小径側一端は射出成形機の射出口部に連結可能に注入口１１が形成され、スプルー１２の大径側他端は金型に取付けた際に金型のキャビティに連結可能に排出口１３が形成され、スプルー１２を除く領域の一部にスプルー１２の排出口１３側においてスプルー１２の周囲を囲むように本体水路１４ａ、１４ｂ、１４ｃが埋設された円柱状のスプルーブッシュ本体６１と、
スプルーブッシュ本体６１の注入口１１側端から張り出しスプルーブッシュ本体６１に接続され、本体水路１４ａ、１４ｂ、１４ｃに連続し外部に通ずるようにフランンジ部水路１５ａ、１５ｂが埋設され、金型に取付けられた際の被支持面にフランンジ部水路１５ａ、１５ｂに連続する給水口１６ａと排水口１６ｂが設けられたフランンジ部６０と、を備える。【００１７】
図２に示すように、本体水路１４は、第１の本体水路１４ａ、第２の本体水路１４ｂ、第３の本体水路１４ｃを備える。第１の本体水路１４ａと第２の本体水路１４ｂは、スプルー１２の溶融材料の流れ方向の中心軸に平行に形成される。図３（ａ）に示すように、第１の本体水路１４ａと第２の本体水路１４ｂの一端は、それぞれフランンジ部水路１５ａ，１５ｂを介して給水口１６ａもしく排水口１６ｂにつながっている。図３（ｂ）に示すように、第１の本体水路１４ａと第２の本体水路１４ｂの他端は、スプルーの排出口１６ｂ側においてスプルー１２の周囲を囲むように形成された第３の本体水路１４ｃで互いにつながっている。【００１８】
図３（ａ）に示すように、フランンジ部水路１５ａの少なくとも一部は、フランジ部分６０（フランジ部分６０ａ）内に形成されている。また、フランンジ部水路１５ａを介して、被支持面１０ｂに設けられた給水口１６ａと本体水路１４ａがつながっている。一方、フランンジ部水路１５ｂの少なくとも一部は、フランジ部分６０（フランジ部分６０ｂ）内に形成されている。また、フランンジ部水路１５ｂを介して、被支持面１０ｃに設けられた排水口１６ｂと本体水路１４ｂがつながっている。【００１９】
図３（ｂ）に示すように、本体水路１４ｃは、本体部分６１（本体部分６１ａ及び本体部分６１ｂ）に形成されている。本体水路１４ｃを介して、本体水路１４ａと本体水路１４ｂがつながっている。また、本体水路１４ｃは、スプルー１２を半周に亘って囲む半円弧状の形状を有している。【００２０】
（スプルーブッシュの組み付け）
第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の実際の使用の状態を示すスプルーブッシュ１０の組み付け図４を参照しながら、スプルーブッシュ１０についてより詳細に説明する。【００２１】
図４に示すように、スプルーブッシュ１０は、溶融材料を射出する射出口部２０が押し当てられる押当て面１０ａを有する。スプルーブッシュ１０は、被支持面１０ｂ及び被支持面１０ｃを介して、上金型３１（上金型３１ａ及び上金型３１ｂ）に組み付けられる。被支持面１０ｂには、冷却水を給水するための給水口１６ａが設けられている。被支持面１０ｃには、冷却水を排水するための排水口１６ｂが設けられている。【００２２】
スプルーブッシュ１０は、射出口部２０が射出口２１から射出する溶融材料の射出方向Ｐに沿って形成されたスプルー１２を有する。スプルー１２により、注入口１１から排出口１３につながる中空部がスプルーブッシュ１０内部に形成されている。また、スプルー１２は、スプルー１２内に材料残りが生じることを防ぐために、注入口１１から排出口１３に向けて徐々に広がる末広がり形状を有する。【００２３】
なお、注入口１１は、押当て面１０ａに形成されており、溶融材料が注入される開口である。また、排出口１３は、後述するランナー４０に向けて開口している。【００２４】
スプルーブッシュ１０は、溶融材料の射出方向Ｐに沿って形成された冷却水の流路である筒状の本体水路１４（本体水路１４ａ及び本体水路１４ｂ）を有する。【００２５】
スプルーブッシュ１０は、被支持面１０ｂ及び被支持面１０ｃに沿って形成された冷却水の流路である筒状のフランンジ部水路１５（フランンジ部水路１５ａ及びフランンジ部水路１５ｂ）を有する。フランンジ部水路１５ａを介して、被支持面１０ｂに設けられた給水口１６ａと本体水路１４ａがつながっている。フランンジ部水路１５ｂを介して、被支持面１０ｃに設けられた排水口１６ｂと本体水路１４ｂがつながっている。【００２６】
上金型３１ａは、給水口１６ａに冷却水を給水するための給水路３３ａを有する。上金型３１ｂは、排水口１６ｂから冷却水を排水するための排水路３３ｂを有する。【００２７】
被支持面１０ｂと上金型３１ａとの間には、給水口１６ａから給水される冷却水の漏れを防ぐためのパッキング部材１７ａ（例えば、オーリングなど）が設けられている。パッキング部材１７ａは、給水口１６ａの周囲を囲むように設けられる。一方、被支持面１０ｃと上金型３１ｂとの間には、排水口１６ｂから排水される冷却水の漏れを防ぐためのパッキング部材１７ｂ（例えば、オーリングなど）が設けられている。パッキング部材１７ｂは、給水口１６ａの周囲を囲むように設けられる。【００２８】
下金型３２と上金型３１ａとの間及び下金型３２とスプルーブッシュ１０との間には、ランナー４０が形成される。ランナー４０を介して、下金型３２と上金型３１ａとの間に形成されるキャビティ５０とスプルー１２がつながっている。【００２９】
このように、射出口部２０によって射出される溶融材料は、スプルー１２及びランナー４０を介してキャビティ５０に充填され、キャビティ５０内に充填された溶融材料は、冷却された後に成形品として取り出される。【００３０】
また、射出口部２０が押当て面１０ａに押し当てられる際にスプルーブッシュ１０に加えられる圧力が大きいため、フランジ部分６０ａ、フランジ部分６０ｂ、本体部分６１ａ及び本体部分６１ｂは、良好な強度を有する金属によって一体部材として構成されることが好ましい。【００３１】
第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０は、継目なく本体部分６１とフランジ部分６０が接続されている。即ちスプルーブッシュ１０は、本体部分６１とフランジ部分６０とを一体部材として備える。また、本体水路１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、本体部分６１内に形成されており、フランンジ部水路１５ａ，１５ｂは、フランジ部分６０内に形成されている。したがって、本体水路１４ａ、１４ｂ、１４ｃを流れる冷却水がスプルー１２内に充填される溶融材料を直接的に冷却し、スプルー１２内に充填される溶融材料の冷却効率が向上する。【００３２】
また、本体水路１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及びフランジ部分６０の外部につながるフランンジ部水路１５ａ，１５ｂが、被支持面１６ａ，１６ｂに沿って形成されている。さらに、射出成形機の射出口部が押当て面１０ａに押し当てられると、フランジ部分６０ａ、６０ｂに設けられた被支持面１６ａ，１６ｂが支持部材に押し付けられるため、被支持面１６ａ，１６ｂと支持部材とが密着する。したがって、本体水路１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及びフランンジ部水路１５ａ，１５ｂ内を流れる冷却水がスプルーブッシュ１０の側面に沿って漏れにくく、冷却水がランナーやキャビティ内に入り込むことを抑制することができる。【００３３】
このように、スプルー内に充填された溶融材料を効率的に冷却するとともに、成形品の品質劣化を抑制することができる。【００３４】
（スプルーブッシュの製造方法）
次に、スプルーブッシュ１０の製造方法について図面を参照しながらさらに説明する。図５は本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０の製造方法を示すフロー図である。図１４は図２のスプルーブッシュ１０の天地を逆転させたものである。図９（ａ）（ｂ）、図１０（ａ）（ｂ）、図１１（ａ）（ｂ）、図１２（ａ）（ｂ）、図１３（ａ）（ｂ）はスプルーブッシュ１０の製造工程図を示し、それぞれ図１４のスプルーブッシュ１０のＣ断面図（図１５）、Ｄ断面図（図１６）、Ｅ断面図（図１７）、Ｆ断面図（図１８）、Ｇ断面図（図１９）に対応している。なお、第１実施形態では、スプルーブッシュ１０は金属により構成されている。スプルーブッシュ１０が金属光造形複合加工法を用いて製造される例について説明する。ここで、「金属光造形複合加工法」とは、金属の粉末材料をＹＡＧレーザやＣＯ２レーザなどの熱加工で一層一層焼結させて積み上げ、立体形状を形成する金属光造形加工法において、その工程途中に切削加工を加え、寸法精度や表面粗さを向上させた加工法をいう。【００３５】
（イ）まず図６に示すような金属光造形複合加工装置８０を用意する。金属光造形複合加工装置８０は、ワークを保持する昇降可能なワークステージ８１と、ワークステージ８１に壁８４を挟んで配置された金属粉末９０を保持する昇降可能な金属粉末ステージ８２と、金属粉末９０の表面に配置されたブレード８３とを有する。金属光造形複合加工装置８０は、図７に示すようにさらにレーザ光を照射する光源８６と、加工機８５とを有する。尚、金属光造形複合加工装置としては金属光造形複合加工装置８０に特に制限されることなく種々の装置を用いることができる。【００３６】
（ロ）次に、図５に示すように、ステップＳ１０において、スプルーブッシュ１０の材料である金属粉末を所定厚みに亘って塗布する。例えば図６に示すように、ワークステージ８１及び金属粉末ステージ８２の少なくともいずれか一方を昇降させて相対的位置を変化させ、壁８４の上端よりも金属粉末９０の表面が高くなったところでブレード８３を作動させてワークステージ８１上に金属粉末を塗布する。【００３７】
（ハ）ステップＳ２０において、金属粉末が塗布された所定の部分に図８（ａ）の仮想線で定義された領域（パターン）に、光源８６からレーザ光を照射して金属粉末９１を焼結する。この場合、空洞とすべき部分（上述したスプルー１２、本体水路１４、フランンジ部水路１５、注入口１１、給水口１６ａ、排水口１６ｂ）に該当する部分）には、レーザ光を照射しない。すなわち、フランジ部分６０及び本体部分６１に該当する部分にのみレーザ光を照射する。これによって、図９（ａ）（ｂ）に示すように、金属粉末９１は、レーザ光の照射によって既に焼結された部分と一体となる。【００３８】
（ニ）ステップＳ１０と同様にして金属粉末９１を焼結体１０Ｃ上に塗布し、さらにステップＳ２０で図１０（ａ）（ｂ）に対応するパターンに従いレザー光を照射する。この場合、図１６に示すスプルー１２及びフランンジ部水路１５（フランンジ部水路１５ａ及びフランンジ部水路１５ｂ）に該当する部分にはレーザ光を照射せずに、フランジ部分６０及び本体部分６１に該当する部分にのみレーザ光を照射する。そして、図１０（ａ）（ｂ）に示すような焼結体１０Ｄを得る。このようなステップＳ１０，Ｓ２０を繰り返して図１１（ａ）（ｂ）、図１２（ａ）（ｂ）、図１３（ａ）（ｂ）に示すような焼結体１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇを形成し、最終的にスプルーブッシュ１０を得る。【００３９】
図１１（ａ）（ｂ）に示す工程においては、図１７に示すスプルー１２、本体水路１４（本体水路１４ａ及び本体水路１４ｂ）及びフランンジ部水路１５（フランンジ部水路１５ａ及びフランンジ部水路１５ｂ）に該当する部分にはレーザ光を照射せずに、フランジ部分６０及び本体部分６１に該当する部分にのみレーザ光を照射する。【００４０】
図１２（ａ）（ｂ）に示す工程においては、図１８に示すスプルー１２及び本体水路１４に該当する部分にはレーザ光を照射せずに、本体部分６１に該当する部分にのみレーザ光を照射する。【００４１】
図１３（ａ）（ｂ）に示す工程においては、図１９に示すスプルー１２及び本体水路１４（本体水路１４ｃ）に該当する部分にはレーザ光を照射せずに、本体部分６１に該当する部分にのみレーザ光を照射する。【００４２】
（ホ）ステップＳ３０において、ステップＳ１０及びステップＳ２０の処理を繰り返した回数（繰り返し回数）が所定回数に亘って繰り返したか否かを判定する。また、繰り返し回数が所定回数である場合には、ステップＳ４０の処理に移り、繰り返し回数が所定回数未満である場合には、ステップＳ１０の処理に戻る。【００４３】
（ヘ）ステップＳ４０において、既に焼結された部分について図７の加工機８５を作動させて切削加工などを行い形状を整える。【００４４】
（ト）ステップＳ５０において、スプルーブッシュ１０が完成したか否かを判定する。スプルーブッシュ１０が完成した場合には、一連の処理を終了し、スプルーブッシュ１０が完成していない場合には、ステップＳ１０の処理に戻る。【００４５】
このように、金属粉末の塗布及び焼結を繰り返すとともに、塗布及び焼結の繰り返し回数が所定回数となる毎に、既に焼結された部分の形状を整えて、スプルーブッシュ１０を製造する。【００４６】
図１５〜図１９に示したように、金属光造形複合加工法を用いることによって、複雑な形状を有するスプルーブッシュ１０を容易に製造することが可能である。【００４７】
（作用及び効果）
本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０によれば、スプルーブッシュ１０は、フランジ部分６０と本体部分６１とを一体部材として備える。即ちフランジ部分６０と本体部分６１は継目なく接続されている。また、本体水路１４は、本体部分６１内に形成されており、フランンジ部水路１５は、フランジ部分６０内に形成されている。したがって、本体部分６１を流れる冷却水の冷却力がスプルー１２内に充填される溶融材料に直接的に伝わり、スプルー１２内に充填される溶融材料の冷却効率が向上する。【００４８】
また、本体水路１４及び給水口１６ａ（又は排水口１６ｂ）につながるフランンジ部水路１５が、被支持面１０ｂ（又は、被支持面１０ｃ）に沿って形成されている。さらに、射出口部２０が押当て面１０ａに押し当てられると、フランジ部分６０に設けられた被支持面１０ｂ（又は、被支持面１０ｃ）が上金型３１に押し付けられるため、被支持面１０ｂ（又は、被支持面１０ｃ）と上金型３１とが密着する。したがって、本体水路１４及びフランンジ部水路１５内を流れる冷却水がスプルーブッシュ１０の側面に沿って漏れにくく、冷却水がランナー４０やキャビティ５０内に入り込むことを抑制することができる。【００４９】
このように、スプルー内に充填された溶融材料を効率的に冷却するとともに、成形品の品質劣化を抑制することができる。【００５０】
また、本発明の第１実施形態に係るスプルーブッシュ１０によれば、スプルー１２を半周に亘って囲む半円弧状の形状を有する本体水路１４ｃは、排出口１３側に設けられている。すなわち、排出口１３側の本体水路１４の容積は、注入口１１側の本体水路１４の容積よりも大きい。【００５１】
したがって、スプルー１２の容積が大きい排出口１３側において、本体水路１４を流れる冷却水の流量が増えるため、スプルー１２に充填された溶融材料の冷却効果を高めることができる。【００５２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について第１実施形態との相違点について主に説明する。【００５３】
第２実施形態に係るスプレーブッシュ１０１では、本体水路１４ｄ、本体水路１４ｅは、末広がり形状を有するスプルー１２の内壁に沿った勾配を有する。【００５４】
図２０に示すように、スプルー１２は、注入口１１から排出口１３に向けて徐々に広がる末広がり形状を有する。すなわち、図２１に示すように、スプルー１２の内壁１２ａの延長線Ｌ１は、溶融材料の射出方向と略平行な直線Ｌｐに対して勾配αを有する。また、スプルー１２の内壁１２ｂの延長線Ｌ２は、溶融材料の射出方向と略平行な直線Ｌｐに対して勾配βを有する。なお、勾配αと勾配βは、同一であってもよく、異なっていてもよい。【００５５】
本体水路１４ａは、スプルー１２の内壁１２ａに沿った勾配を有する。具体的には、本体水路１４ａの中心線Ｃ１は、内壁１２ａと同様に、溶融材料の射出方向と略平行な直線Ｌｐに対して勾配αを有する。すなわち、本体水路１４ａとスプルー１２の内壁１２ａとの距離が一定に保たれる。【００５６】
同様に、本体水路１４ｂは、スプルー１２の内壁１２ｂに沿った勾配を有する。具体的には、本体水路１４ｂの中心線Ｃ２は、内壁１２ｂと同様に、溶融材料の射出方向と略平行な直線Ｌｐに対して勾配βを有する。すなわち、本体水路１４ｂとスプルー１２の内壁１２ｂとの距離が一定に保たれる。【００５７】
（作用及び効果）
本発明の第２実施形態に係るスプルーブッシュ１０によれば、本体水路１４ａがスプルー１２の内壁１２ａに沿った勾配を有するため、本体水路１４ａとスプルー１２の内壁１２ａとの距離が一定に保たれ、スプルー１２内に充填される溶融材料の冷却むらを低減することができる。同様に、本体水路１４ｂがスプルー１２の内壁１２ｂに沿った勾配を有するため、本体水路１４ｂとスプルー１２の内壁１２ｂとの距離が一定に保たれ、スプルー１２内に充填される溶融材料の冷却むらを低減することができる。【００５８】
［第３実施形態］
以下において、本発明の第３実施形態について第１実施形態との相違点について主に説明する。【００５９】
図２２に示すように、本発明の第３実施形態に係るスプレーブッシュ１０２において、本体水路は、第１の本体水路１４ａ、第４の本体水路１４ｄ、第５の本体水路１４ｅを備える。第１の本体水路１４ａはスプルーの中心軸に平行に形成されている。第１の本体水路１４ａの一端は、フランンジ部水路を介して給水口につながり、第１の本体水路１４ａの他端は、スプルーの溶融材料の流れ方向に直行して得られる断面形状が前記スプルー断面の円と同心円の弧を含む断面略Cの字状の領域で定義されるスプルーの大径側においてスプルーの周囲を囲むように形成された第４の本体水路１４ｄにつながっている。第４の本体水路１４ｄの他端はフランンジ部水路１５ｂを介して排水口１６ｂにつながるように形成されている。【００６０】
上述した第１実施形態では、第１の本体水路１４ａと第２の本体水路１４ｂとをつなぐ第３の本体水路１４ｃは、スプルー１２を半周に亘って囲む半円弧状の形状を有する。これに対して、第３実施形態では、第１の本体水路１４ａと第５の本体水路１４ｅとをつなぐ第４の本体水路１４ｄは、スプルー１２を略全周に亘って囲む略円弧状の形状を有する。【００６１】
図２３及び図２４に示すように、第５の本体水路１４ｅは、スプルー１２に沿った螺旋状の形状を有する。また、第４の本体水路１４ｄは、スプルー１２を略全周に亘って囲む略円弧状の形状を有する。【００６２】
（作用及び効果）
本発明の第３実施形態に係るスプルーブッシュ１０によれば、第１の本体水路１４ａと第５の本体水路１４ｅとをつなぐ第４の本体水路１４ｄは、スプルー１２を略全周に亘って囲む略円弧状の形状を有する。また、第４の本体水路１４ｄは、排出口１３側に設けられている。すなわち、排出口１３側に設けられた第４の本体水路１４ｄの容積が、上述した第１実施形態と比べて大きい。【００６３】
したがって、スプルー１２の容積が大きい排出口１３側において、上述した第１実施形態よりも冷却水の流量が増加するため、スプルー１２内に充填される溶融材料の冷却効果をさらに高めることができる。【００６４】
［その他の実施形態］
本発明は実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。【００６５】
例えば、第１実施形態〜第３実施形態では、給水口１６ａは被支持面１０ｂに形成されており、排水口１６ｂは被支持面１０ｃに形成されているが、これに限定さえるものではない。具体的には、給水口１６ａ及び排水口１６ｂは、押当て面１０ａ以外の部分であれば、どこの部分に設けられていてもよい。【００６６】
第１実施形態〜第３実施形態では、本体水路１４及びフランンジ部水路１５は、筒状の形状を有しているが、これに限定されるものではない。具体的には、本体水路１４の形状は、スプルー１２内に充填される溶融材料の冷却効率に応じて適宜変更されてもよい。また、フランンジ部水路１５の形状は、冷却水の給水効率や冷却水の排水効率に応じて適宜変更されてもよい。【００６７】
第１実施形態〜第３実施形態では、本体水路１４ａと本体水路１４ｂとをつなぐ本体水路１４ｃは、排出口１３側に一つだけ設けられているが、これに限定されるものではない。具体的には、本体水路１４ｃの数は複数であってもよく、本体水路１４ｃの位置は、第１実施形態〜第３実施形態よりも注入口１１側に設けられていてもよい。【００６８】
第１実施形態〜第３実施形態では、スプルーブッシュ１０を支持する支持部材は上金型３１であるが、これに限定されるものではない。具体的には、スプルーブッシュ１０を支持する支持部材が上金型３１とは別に設けられていてもよい。【００６９】
第１実施形態〜第３実施形態では、スプルーブッシュ１０、１０１、１０２は、金属光造形複合加工法を用いて製造されるが、これに限定されるものではない。具体的には、スプルーブッシュ１０、１０１、１０２を構成するための金属塊を切削することによって、スプルー１２、本体水路１４、フランンジ部水路１５、注入口１１、給水口１６ａ及び排水口１６ｂを切削によって形成してもよい。また、スプルー１２、本体水路１４、フランンジ部水路１５、注入口１１、給水口１６ａ及び排水口１６ｂに該当する蝋を鋳造炉内に配置した上で、スプルーブッシュ１０を構成するための材料を鋳造炉内に流し込んだ後に蝋を溶かすことによって、スプルー１２、本体水路１４、フランンジ部水路１５、注入口１１、給水口１６ａ及び排水口１６ｂを形成してもよい。【００７０】
第１実施形態〜第３実施形態では、給水口１６ａ及び排水口１６ｂを形成した。この場合、冷却水の流れる方向が一方に保たれさえすれば、冷却水は給水口１６ａから注入されて排水口１６ｂから排出されるのみならず、排水口１６ｂから注入され給水口１６ａから排出されても構わない。【００７１】
本出願は、同出願人により先にされた日本国特許出願、すなわち、特願２００６−２６２５３６号（出願日平成１８年９月２７日）に基づく優先権主張を伴うものであって、これらの明細書を参照のためにここに組み込むものとする。
【産業上の利用の可能性】
【００７２】
本発明によれば、スプルー内に充填された溶融材料を効率的に冷却するとともに、成形品の品質劣化を抑制することを可能とするスプルーブッシュ及びその製造方法が提供される。
【図１】
2008038694.tif 000003
【図２】
2008038694.tif 000004
【図３】
2008038694.tif 000005
【図４】
2008038694.tif 000006
【図５】
2008038694.tif 000007
【図６】
2008038694.tif 000008
【図７】
2008038694.tif 000009
【図８】
2008038694.tif 000010
【図９】
2008038694.tif 000011
【図１０】
2008038694.tif 000012
【図１１】
2008038694.tif 000013
【図１２】
2008038694.tif 000014
【図１３】
2008038694.tif 000015
【図１４】
2008038694.tif 000016
【図１５】
2008038694.tif 000017
【図１６】
2008038694.tif 000018
【図１７】
2008038694.tif 000019
【図１８】
2008038694.tif 000020
【図１９】
2008038694.tif 000021
【図２０】
2008038694.tif 000022
【図２１】
2008038694.tif 000023
【図２２】
2008038694.tif 000024
【図２３】
2008038694.tif 000025
【図２４】
2008038694.tif 000026
【国際調査報告】
2008038694.tif 000027
2008038694.tif 000028
2008038694.tif 000029
2008038694.tif 000030