(57)【要約】【課題】  材料通路の内面を平滑にすることができ、成形材料を製品キャビティに円滑に充填することができるバルブゲート式金型装置とその製造方法を提供する。【解決手段】  バルブ装置11は、螺旋状の材料通路31を内部に形成したバルブケーシング12を有する。このバルブケーシング12は、入れ子41と外周体51とからなり、この外周体51を分割した分割外周体を形成する。入れ子41と外周体51に、直流電流及び／又はパルス電流を流して、両者を仮接合し、仮接合された状態の入れ子41及び外周体51を所定の雰囲気温度で熱処理して入れ子41及び外周体51間に材料通路31の螺旋部35を形成する。材料通路31に溶接補助材が出ることがなく、材料通路31の内面を平滑に保つことができる。【選択図】  図１
2005335188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複数の型体と、これら型体のうち製品キャビティへ開口するゲートを有する型体に設けられたバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、前記型体に組み込まれると共に材料通路を内部に形成したバルブケーシングと、前記バルブケーシングの内部に設けられ前記ゲートを開閉するバルブ体とを有し、前記材料通路が螺旋状に形成されているバルブゲート式金型装置において、接合面同士を当接させた複数のバルブケーシング構成部材に、直流電流及び／又はパルス電流を流して、前記接合面を仮接合し、仮接合された状態の複数のバルブケーシング構成部材を所定の雰囲気温度で熱処理して前記複数のバルブケーシング構成部材間に前記螺旋状の材料通路を形成したことを特徴とするバルブゲート式金型装置。
【請求項２】
前記複数のバルブケーシング構成部材の一つは、前記バルブ体を挿通するバルブ体挿通孔を有する入れ子であり、他のバルブケーシング構成部材は、前記入れ子を装着する外周体を分割した分割外周体であり、前記入れ子と前記分割外周体との間に前記材料通路を設けたことを特徴とする請求項１記載のバルブゲート式金型装置。
【請求項３】
前記バルブケーシングの外周に加熱手段を設け、前記材料通路が前記入れ子の周囲を１周以上回って設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のバルブゲート式金型装置。
【請求項４】
互いに開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複数の型体と、これら型体のうち製品キャビティへ開口するゲートを有する型体に設けられたバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、前記型体に組み込まれると共に材料通路を内部に形成したバルブケーシングと、前記バルブケーシングの内部に設けられ前記ゲートを開閉するバルブ体とを有し、前記材料通路が螺旋状に形成されているバルブゲート式金型装置の製造方法において、複数のバルブケーシング構成部材間に前記材料通路を形成し、前記複数のバルブケーシング構成部材の接合面同士を当接させ、前記複数のバルブケーシング構成部材に、直流電流及び／又はパルス電流を流して、前記複数のバルブケーシング構成部材の接合面を仮接合し、仮接合された状態の複数のバルブケーシング構成部材を所定の雰囲気温度で熱処理することを特徴とするバルブゲート式金型装置の製造方法。
【請求項５】
前記複数のバルブケーシング構成部材の一つは、前記バルブ体を挿通するバルブ体挿通孔を有する入れ子であり、他のバルブケーシング構成部材は、前記入れ子を装着する外周体を分割した分割外周体であり、前記入れ子と前記分割外周体との間に前記材料通路を設けたことを特徴とする請求項４記載のバルブゲート式金型装置の製造方法。
【請求項６】
前記材料通路を研磨した後、前記仮接合を行うことを特徴とする請求項４又は５記載のバルブゲート式金型装置の製造方法。
【請求項７】
前記熱処理を不活性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のバルブゲート式金型装置の製造方法。
【請求項８】
前記熱処理の温度を接合すべき部材の融点の５５％〜８５％の温度範囲とすることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のバルブゲート式金型装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂の射出成形などに用いられるバルブゲート式金型装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品キャビティへのゲートまでの材料通路内の成形材料である樹脂を加熱して常時溶融状態に保つホットランナー金型装置において、ゲートをバルブ体であるバルブピンにより機械的に開閉するバルブゲート式金型装置が知られている。なお、ホットランナー金型装置は、成形能率を高めることを目的としたものであり、ゲートを閉じるのは、型開時などにゲートから樹脂が漏れるのを防止するためである。
【０００３】
ここで、従来のバルブゲート式金型装置について説明する。型体である固定型と可動型は互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状の製品キャビティを形成する。固定型は固定側型板と固定側受け板とを備え、固定側型板には前記製品キャビティへ開口するゲートが形成されている。前記固定側受け板及び固定側型板に貫通形成された組込み孔にはバルブ装置のバルブケーシングが組み込まれている。このバルブケーシングはほぼ筒状になっており、その中心に前記ゲートに連通する材料通路が形成されている。前記バルブケーシングの外周面には材料通路内の成形材料である熱可塑性樹脂を常時溶融状態に保つための手段であるコイルヒーターと、このコイルヒーターを外側から覆うヒータカバーとが設けられている。前記バルブケーシングの材料通路にはマニホールドの材料通路であるライナーが接続され、このランナーには射出成形機から成形材料が送られてくる。前記バルブケーシング内には油圧シリンダーなどにより駆動されてガイドブッシュに支持されながら移動することにより前記ゲートブッシュのゲートを開閉するバルブピンが設けられている。このバルブピンはゲートブッシュのゲートに嵌合してこれを閉塞する。そして成形時には、複数の型体を型閉してこれら型体間に製品キャビティを形成するとともにゲートを開き、材料通路からゲートを介して製品キャビティ内に成形材料を充填する。ついで、バルブピンによりゲートブッシュのゲートを閉じ、さらに、製品キャビティ内の成形材料が固化した後、型開して製品キャビティ内の成形材料すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返すが、全成形サイクルを通じて、バルブケーシングの材料通路内の成形材料は加熱手段の加熱により常時溶融状態に保たれる（例えば特許文献１）。
【０００４】
上記マニホールド内には材料通路たるランナーが設けられ、このランナーに前記バルブケーシング内の材料通路が接続され、射出成形機から送られてきた成形材料が、前記ランナー及びバルブケーシング内の材料通路を通ってキャビティ内に充填される。成形材料がランナーからバルブケーシング内に流入する際、成形材料は、バルブケーシング内でバルブピンの一側に当たり、迂回した後に再び合流する。そして、成形材料がバルブピンを一側から押すため、バルブピンを曲げる力が加わり、高速高圧充填では特に影響を受け易く、また、成形材料がバルブピンの一側に当たって迂回することにより、成形材料の流れに偏りが生じ、キャビティへの均一な充填の妨げとなる。また、バルブピンを曲げる力が加わると、ゲートとの嵌合において磨耗が発生し易くなる。
【０００５】
このような問題を解消するものとして、互いに開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複数の型体と、これら型体のうち製品キャビティへ開口するゲートを有する型体に設けられたバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、前記型体に組み込まれると共に材料通路を内部に形成したバルブケーシングと、前記バルブケーシングの内部に設けられ前記ゲートを開閉するバルブピンとを有するバルブゲート式金型装置において、前記材料通路が螺旋状に形成されており、前記バルブケーシングに、前記バルブ体挿通孔を有する入れ子を形成し、この入れ子を装着する装着孔を、前記バルブケーシングに設け、前記入れ子と前記装着孔との間に前記材料通路を設け、前記入れ子の外周に形成した溝により前記材料通路を形成し、装着孔に挿入した入れ子をロウ付け又は溶剤を用いた拡散接合により固定したバルブゲート式金型装置（例えば特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２８０２９７号公報
【特許文献２】特開２００３−２４５９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２のバルブゲート式金型装置では、バルブケーシング内の材料通路が螺旋状に形成されているから、螺旋状の材料通路を通過した成形材料に螺旋方向の回転流が発生し、この回転流を伴う成形材料がゲートから充填されるため、成形材料を製品キャビティ内へ高速で円滑に充填することができ、また、成形材料がバルブピン挿通孔の周囲に形成された材料通路を流れるため、成形材料の流れがバルブピンから抵抗を受けない。
【０００７】
しかし、上記特許文献２のようにロウ材を使ったロウ付けや、溶剤を用いた拡散溶接を用いると、ロウ材や溶剤成分が材料通路の内面に残り、これが樹脂の滞留を招き、樹脂が炭化したコンタミが発生し、特にレンズなどの透明品ではコンタミが混入すると成形不良となる。また、材料通路の内面が粗いと、多色成形などにおいて、色換えに時間を要する。
【０００８】
ところで、上述したように、材料通路内の成形材料は加熱手段の加熱により常時溶融状態に保たれ、その加熱手段として、バルブケーシングの外周面にヒータを設け、バルブケーシングの外周から材料通路を加熱するようにしており、成形を良好に行うには、材料通路内の成形材料を均一に加熱する必要がある。しかし、上記のロウ材を使ったロウ付けや、溶剤を用いた拡散溶接は、複雑な形状の部材同士の接合には不向きであり、部材の形状に制約を受け易いため、特許文献２では、樹脂通路を中心に対して略135度の範囲で螺旋状に形成している。したがって、外周にヒータを設けたバルブケーシングの断面の一方側に材料通路が位置するため、材料通路の樹脂を均一に加熱できないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、材料通路の内面を平滑にすることができ、成形材料を製品キャビティに円滑に充填することができるバルブゲート式金型装置とその製造方法を提供することを目的とし、また、成形材料を均一に加熱することができるバルブゲート式金型装置とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、互いに開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複数の型体と、これら型体のうち製品キャビティへ開口するゲートを有する型体に設けられたバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、前記型体に組み込まれると共に材料通路を内部に形成したバルブケーシングと、前記バルブケーシングの内部に設けられ前記ゲートを開閉するバルブ体とを有し、前記材料通路が螺旋状に形成されているバルブゲート式金型装置において、接合面同士を当接させた複数のバルブケーシング構成部材に、直流電流及び／又はパルス電流を流して、前記接合面を仮接合し、仮接合された状態の複数のバルブケーシング構成部材を所定の雰囲気温度で熱処理して前記複数のバルブケーシング構成部材間に前記螺旋状の材料通路を形成したものである。
【００１１】
また、請求項２の発明は、前記複数のバルブケーシング構成部材の一つは、前記バルブ体を挿通するバルブ体挿通孔を有する入れ子であり、他のバルブケーシング構成部材は、前記入れ子を装着する外周体を分割した分割外周体であり、前記入れ子と前記分割外周体との間に前記材料通路を設けたものである。
【００１２】
また、請求項３の発明は、前記バルブケーシングの外周に加熱手段を設け、前記材料通路が前記入れ子の周囲を１周以上回って設けられているものである。
【００１３】
請求項４の発明は、互いに開閉し型閉時に製品キャビティを相互間に形成する複数の型体と、これら型体のうち製品キャビティへ開口するゲートを有する型体に設けられたバルブ装置とを備え、このバルブ装置は、前記型体に組み込まれると共に材料通路を内部に形成したバルブケーシングと、前記バルブケーシングの内部に設けられ前記ゲートを開閉するバルブ体とを有し、前記材料通路が螺旋状に形成されているバルブゲート式金型装置の製造方法において、複数のバルブケーシング構成部材間に前記材料通路を形成し、前記複数のバルブケーシング構成部材の接合面同士を当接させ、前記複数のバルブケーシング構成部材に、直流電流及び／又はパルス電流を流して、前記複数のバルブケーシング構成部材の接合面を仮接合し、仮接合された状態の複数のバルブケーシング構成部材を所定の雰囲気温度で熱処理する製造方法である。
【００１４】
また、請求項５の発明は、前記複数のバルブケーシング構成部材の一つは、前記バルブ体を挿通するバルブ体挿通孔を有する入れ子であり、他のバルブケーシング構成部材は、前記入れ子を装着する外周体を分割した分割外周体であり、前記入れ子と前記分割外周体との間に前記材料通路を設けた製造方法である。
【００１５】
また、請求項６の発明は、前記材料通路を研磨した後、前記仮接合を行う製造方法である。
【００１６】
また、請求項７の発明は、前記熱処理を不活性雰囲気中で行う製造方法である。
【００１７】
また、請求項８の発明は、前記熱処理の温度を接合すべき部材の融点の５５％〜８５％の温度範囲とする製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の構成によれば、溶接補助材をまったく使用せずに複数のバルブケーシング構成部材を強固に接合でき、しかも、接合面の全面を均一に接合することができる。このように溶接補助材を使用しないから、材料通路に溶接補助材が出ることがなく、接合後処理が難しい材料通路内面を平滑に保つことができる。
【００１９】
また、成形時には、複数の型体を型閉してこれら型体間に製品キャビティを形成するとともにゲートを開き、製品キャビティ内に成形材料を充填する。この際、成形材料は、バルブケーシング内の材料通路を通ってゲートから製品キャビティ内に流入する。そして、バルブケーシング内の材料通路が螺旋状に形成されているため、螺旋状の材料通路を通過した成形材料に螺旋方向の回転流が発生し、この回転流を伴う成形材料がゲートから充填されるため、成形材料を製品キャビティ内へ円滑に充填することができる。
【００２０】
また、請求項２の構成によれば、成形材料がバルブ体挿通孔の周囲に形成された材料通路を流れるため、成形材料の流れがバルブピンから抵抗を受けない。また、入れ子の外周または装着孔に加工を施し、装着孔に入れ子を装着することにより、螺旋状の材料通路を容易に形成することができる。
【００２１】
また、請求項３の構成によれば、材料通路を流れる成形材料を加熱手段により均一に加熱することができる。また、螺旋状の材料通路を通過する間に、成形材料の回転流を確実に発生することができる。
【００２２】
また、請求項４の構成によれば、溶接補助材をまったく使用せずに複数のバルブケーシング構成部材を強固に接合でき、しかも、接合面の全面を均一に接合することができる。そして、溶接補助材を使用しないから、バルブケーシングの材料通路に溶接補助材が出ることがなく、接合後処理が難しい材料通路内面を平滑に保つことができる。
【００２３】
また、請求項５の構成によれば、成形材料の流れがバルブピンから抵抗を受けない。また、入れ子の外周または装着孔に加工を施し、装着孔に入れ子を装着することにより、螺旋状の材料通路を容易に形成することができる。
【００２４】
また、請求項６の構成によれば、研磨後に仮接合を行っても、溶接補助材を用いないため、材料通路内面を平滑に保つことができる。
【００２５】
また、請求項７の構成によれば、熱処理を不活性雰囲気中で行うことにより接合箇所の品質が安定する。
【００２６】
また、請求項８の構成によれば、前記熱処理の温度を接合すべき部材の融点の５５％〜８５％の温度範囲とすることが熱処理上から好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規なバルブゲート式金型装置とその製造方法を採用することにより、従来にないバルブゲート式金型装置とその製造方法が得られ、そのバルブゲート式金型装置とその製造方法について記述する。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の成形用金型装置の実施例について図１〜図１０は本発明の実施例１を示し、同図において、１は固定型、２は可動型で、型体であるこれら固定型１および可動型２は、図１における図示上下方向（型開閉方向）に互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状の製品キャビティ３を形成するものである。固定型１は、その本体部としての金属製の固定側型板４と、この固定側型板４の裏側にスペーサーブロックを介して固定された固定側取り付け板（図示していない）とを備えており、この固定側取り付け板と固定側型板４との間にはマニホールド６が設けられている。このマニホールド６は、材料通路であるランナー７が内部に形成されており、このランナー７内の成形材料である熱可塑性樹脂は、マニホールド６に設けられた図示していないヒーターの加熱により常時溶融状態に保たれるようになっている。なお、前記固定側型板４は、固定側受け板あるいはゲートブッシュなどを加えて複数の部材により構成したものであってもよい。また、前記固定側型板４には組み込み孔５が貫通形成されており、この組み込み孔５における可動型２側の先端部は、前記製品キャビティ３に連通するゲート８になっており、このゲート８はダイレクトゲートである。
【００２９】
また、固定型１には、前記ゲート８を開閉するバルブ装置11が組み込まれている。つぎに、このバルブ装置11の構成を説明する。前記固定側型板４の組み込み孔５内に、前記型開閉方向を軸方向とするほぼ筒状のバルブケーシング12が組み込まれている。このバルブケーシング12は、金属製であって、径小部たる本体部13の反ゲート８側に、径大部たるフランジ部14を一体に有し、前記マニホールド６および固定側型板４間に固定されて支持されている。そして、それら本体部13及びフランジ部14の外周面は円柱面状をなす。また、バルブケーシング12のゲート８側である先端部15はテーパ状の先細り形状をなす。
【００３０】
また、前記バルブケーシング12におけるゲート８側の端部の外周面には固定リング16が設けられ、この固定リング16が前記組み込み孔５の円柱状の嵌合孔５Ａに嵌合することによりバルブケーシング12のゲート８側が型体である固定側型板４に位置決め状態で支持固定され、一方、前記バルブケーシング12のフランジ部14の先端側が、前記組み込み孔５におけるマニホールド６側の端部に形成された径大嵌合受部５Ｂに嵌合し、これにより、バルブケーシング12のフランジ部14のゲート８側が型体である固定側型板４に位置決め状態で支持固定されている。
【００３１】
バルブケーシング12の中心には、前記型開閉方向のバルブ体挿通孔21が貫通形成され、このバルブ体挿通孔21に、バルブ体たるほぼ円柱状のバルブピン22が摺動可能に支持され、このバルブピン22は図示していない油圧シリンダー装置などの駆動装置の駆動により前記型開閉方向に移動して前記ゲート８を開閉する。このバルブピン22は先端部にストレート部として形成されたゲート閉塞部23がゲート８に挿脱自在に嵌合してこのゲート８を閉じるものである。また、バルブピン22は前記型開閉方向を軸方向としている。
【００３２】
前記バルブケーシング12内には、前記バルブピン22と離れた位置であってバルブ体挿通孔21に周囲に螺旋状の材料通路31が形成されており、この材料通路31は前記フランジ部14の反ゲート側面32に入口部33を有し、この入口部33に前記ランナー７が接続される。前記入口部33からバルブケーシング12の中央ゲート側に向って材料通路31の入口斜設部34が直線状に形成され、この入口斜設部34の先端からゲート側に向って前記挿通孔21を中心に７６０度螺旋状に回転する材料通路31の螺旋部35が形成され、この螺旋部35のゲート側と前記バルブ体挿通孔21のゲート側開口端部21Ａとを材料通路31の出口斜設部36により連結している。前記入口斜設部34及び出口斜設部36はバルブ体挿通孔21に対して斜設されていると共に、該挿通孔21を含む同一平面上に位置する。
【００３３】
前記バルブケーシング12の中央は入れ子41に形成され、この入れ子41を装着する入れ子装着孔42が前記バルブケーシング12に形成され、この入れ子装着孔42は前記フランジ部14の反ゲート側面32に開口し、ゲート側は前記螺旋部35のゲート側近傍まで形成されている。また、入れ子41の中央と前記バルブケーシング12の先端部15側とを連続して前記バルブ体挿通孔21が形成されている。図６などに示すように、入れ子41は円柱状の外周面43を有する。尚、前記入れ子41は複数のバルブケーシング構成部材の１つである。また、バルブケーシング12において、装着孔42の周囲は、ほぼ円筒形状をなす。
【００３４】
また、バルブシング12の入れ子41を除いた部分の外周体51は、軸方向を中心に２分割された同一形状の分割外周体52，52からなり、これら分割外周体52，52の接合面53，53を接合して外周体51が形成される。尚、分割外周体52，52は同一形状であるが、前記螺旋部35を形成する後述する溝の配置は異なる。
【００３５】
前記入口斜設部34及び出口斜設部36は、前記接合面53，53に溝を形成することにより、前記分割外周体52，52の間に設けられている。前記螺旋部35は前記入れ子41と分割外周体52，52との間に設けられており、前記入れ子41の外周面43に、前記螺旋部35を形成する溝435を形成し、前記分割外周体52，52の内周面54，54に、前記螺旋部35を形成する溝535を形成し、両溝435，535が合わされて螺旋部35が形成される。前記接合面53，53の溝及び溝435，535は円弧状溝に形成されており、材料通路31の断面はほぼ円形となる。尚、分割外周体52，52の内周面54，54は前記装着孔42の内面である。また、前記外周面43と内周面54は、入れ子41と分割外周体52の接合面である。
【００３６】
次に、前記バルブゲート式金型装置の製造方法につき、バルブケーシング12の製法を中心に説明すると、バルブケーシング構成部材である入れ子41及び分割外周体52，52を形成する。そして、接合面たる外周面43と内周面54，54及び接合面53，53を平坦面に加工し、好ましくは鏡面に加工する。接合面たる外周面43と内周面54，54及び接合面53，53は、粗面（表面荒さがＪＩＳ規格で▽印程度）でもよいが、鏡面に加工する方が部材の接合強度が高くかつ、接合による変形を小さくすることができるので好ましく、接合面における鏡面についての数値的範囲は必ずしも明確でないが、ここではＲａ０．３以下の数値の平滑度（数値が小さいなれば平滑度は高くなる）を有する表面加工状態を言う。また、接合前に、材料通路31を構成する接合面53，53の溝及び溝435，535を研磨し、好ましくは樹脂通路31の内面の表面粗さを２Ｓ（２μｍＲmax）とする。
【００３７】
このように、接合前に材料通路31となる接合面53，53の溝及び溝435，535を研磨するため、螺旋部35などの内面を容易に研磨することができる。
【００３８】
研磨が終了した後、まず、分割外周体52，52を一体化して外周体51を形成する。接合面53，53同士を合わせ、公知の位置決め手段等を用いて分割外周体52，52を上下に重ね合わせ、この分割外周体52，52を上下に重ね合わせた積層体51Ｓを、通電接合装置に装着して、接合面53，53を接合する。
【００３９】
図９には本例の通電接合装置の全体構成を示してある。この図に示すように、本例の通電接合装置Ｔは、通電接合機70と熱処理機80を備えている。通電接合機70は、基台72の上に絶縁部材を介して公知の方法で基台72と電気的に絶縁して固定された下側通電電極73と、基台72の上方に配置され当該基台72に公知の方法で支持された流体圧シリンダ74と、流体圧シリンダ74のピストンロッド75の先端に絶縁部材を介して公知の方法でピストンロッド75と電気的に絶縁して固定された上側通電電極76とを備えている。
【００４０】
流体圧シリンダ74は被接合材を押圧する加圧装置として機能する。加圧装置としては流体圧シリンダの代わりに電動モータ、ねじ機構などを用いて上側通電電極76を昇降させるようにしてもよい。上側および下側の通電電極73，76は、電源装置77に電気的に接続されており、電源装置77は、直流のパルス電流を供給できるようになっている。本例の電源装置77の供給電力は、電圧が１００Ｖ以下で、電流が２０００から５０００Ａの範囲内の大電流電力である。なお、本例では上側通電電極76を移動可能としてあるが、逆に下側通電電極73を移動可能とすることもでき、また、双方を移動可能にすることも可能である。
【００４１】
次に、熱処理機80は公知の構造の真空熱処理炉を備えた構成となっている。なお、通電接合機70と熱処理機80を一体化した装置構成とすることもでき、また、これらを移動可能な構造とすることもできる。勿論、これらを別個に配置してもよい。
【００４２】
次に、この構造の通電接合装置Ｔを用いて、積層体51Ｓを構成している分割外周体52，52を相互に接合する手順を説明する。
【００４３】
まず、通電電極73，76の間に積層体51Ｓを挟み、流体圧シリンダ74を駆動して、ピストンロッド75により上側通電電極76を降下させる。この結果、積層体51Ｓは、通電電極73，76の間に挟まれて、所定の押圧力で押し付けられた状態になる。分割外周体52，52の接合面53，53との間に所定の押圧力が作用した状態になる。この押圧力は部材の材質によっても異なるが５０メガパスカル以下でよい。
【００４４】
この結果、各接合面53，53の間が互いに接合された状態になる。この接合の正確な原理は必ずしも明確ではないが、接合面間での放電プラズマの発生、ジュール熱による熱拡散効果、電場による電解拡散効果などにより接合されるものと考えられる。
【００４５】
ここで、積層体51Ｓに所定の値の直流電流のみを流しても、また、直流電流およびパルス電流の双方を同時に流しても、接合面53，53間が互いに接合された状態を形成できることが確認された。
【００４６】
このようにして各接合面53，53が接合された状態は、接合強度の点からはまだ完全なものではない。そこで、この接合状態を仮接合状態と呼び、仮接合状態にある積層体51Ｓを仮接合体と呼ぶ。
【００４７】
次に、図１０に示すように、仮接合状態にある積層体51Ｓの装着孔42に入れ子41を挿入し、積層体51Ｓを下、入れ子41を上にした積層体12Ｓを、同図に示すように、通電接合装置に装着して、接合面である内周面54と外周面43を接合する。この接合は、図９と同じ装置を用いて行われ、上側の通電電極76を入れ子41に接続し、下側の通電電極73を積層体51Ｓに電気的に接続して行われ、入れ子41と積層体51Ｓとを上下加圧通電する際に、通電された入れ子41と積層体51Ｓが加熱される。加熱された入れ子41と積層体51Ｓは、熱膨張するので、円柱状をなす積層体51Ｓの内周面54と入れ子41の内周面43のクリアランスを調整することにより、これらの間の接合面に所定の押圧力が作用した状態を形成できる。このため、入れ子41と積層体51Ｓにおいて、上下の加圧方向とは異なる方向の入れ子41の外周面43と積層体51Ｓの内周面54を接合することができる。このクリアランスは一般に鉄系の場合、２〜５０μｍが良い。尚、加圧通電の際、別個の加圧手段により積層体51Ｓの分割外周体52，52の仮接合された接合面53，53との間に所定の押圧力を加えるようにしてもよい。このようにして、入れ子41と分割外周体52，52を接合した状態を仮接合状態と呼び、仮接合状態にある積層体12Ｓを仮接合体と呼ぶ。
【００４８】
前記積層体12Ｓの仮接合体を、熱処理機80の熱処理炉内において不活性雰囲気中で熱処理する。熱処理温度および時間は部材の材質および大きさによって異なるが、熱処理温度は、接合すべき部材の最も低い融点の５５％〜８５％の温度範囲とすることが望ましい。相互拡散熱処理を行うことにより、仮接合状態の接合面53，53間及び外周面43と内周面54間の接合が完全なものになって完全接合体になる。すなわち、接合面53，53間及び外周面43と内周面54間の接合強度が部材の材質強度に匹敵する値になったバルブケーシング12が得られる。
【００４９】
本発明で用いる接合方法及び装置で使用する電流は、直流電流、パルス電流、及び直流電流とパルス電流との組み合わせ電流であるが、このうちパルス電流及び直流電流とパルス電流の組み合わせ電流を使用する場合にはパルス電流が必ず流されるのでパルス通電接合方法及び装置と呼ぶこともできる。
【００５０】
また、この接合方法では、次の様な効果を奏する。従来の放電プラズマ焼結法のようにグラファイト製の型を用いる必要がない。溶接補助材を全く使用せずに接合が可能である。接合面の全面を、かつ全面に渡って均一に接合できる。接合面を平面にするだけで容易に接合できる。接合面の平面精度を上げることによって接合強度を高くできる。接合強度を接合される金属部材の材質の強度と同一にできる。接合部の変形を微小にして接合できる。接合部周辺における溶接補助材、蝋の削除のような後加工が不要である。微細部分の接合も簡単に行うことができる。被接合部品を部品として完成してから接合できるので複雑な形状のものを接合により組立可能である。被接合部材の性質を損なうことなく接合することが可能である。異なる材質の金属部材を容易に接合可能である。接合部以外の部分温度を適正に制御して接合可能である。異なる形状の複数の部品を同時に接合可能である。
【００５１】
上述した熱処理を経て、図１に示すバルブケーシング12が得られる。このバルブケーシング12は、分割外周体52，52と入れ子41を接合することにより、接合面53，53の間に材料通路31の斜設部34，36が形成され、装着孔42と外周面43との間に材料通路31の螺旋部35が形成されている。従って、螺旋部35を備えた材料通路31を簡単に製造できる。すなわち、分割外周体の接合面たる内周面54と入れ子41の接合面たる外周面43に、研削などにより材料通路31を構成する溝を形成すればよいので、それを螺旋状に形成することも、また、その内面に鏡面仕上げを施すことも容易である。しかも、溶接補助材をまったく使用せずに接合できるから、接合後、材料通路31に溶接補助材が出ることがなく、材料通路31の内面を平滑に保つことができる。
【００５２】
また、本例の方法によれば、分割外周体52，52と入れ子41の接合強度も、その母材強度程度の強さにできるので、分割外周体52，52と入れ子41とからバルブケーシング12を構成しても、何ら不具合が発生しない。
【００５３】
さらに、材料通路31の内面の鏡面加工も、分割外周体52，52と入れ子41を接合する前に行えばよいので、極めて簡単にできる。
【００５４】
そして、成形に際しては、まず固定型１と可動型２とを型閉して、これら固定型１および可動型２間に製品キャビティ３を形成した後、バルブピン22を可動型２から離れる方向へ移動させてゲート８を開放する。そして、射出成形機から固定型１内に熱可塑性の成形材料である溶融した熱可塑性樹脂を射出する。この樹脂は、マニホールド６のランナー７などを通り、さらにバルブケーシング12内の材料通路31を通ってゲート８から製品キャビティ３内に流入する。このようにして製品キャビティ３内に樹脂が充填された後、保圧を経て、バルブピン22が可動型２の方へ移動し、ゲート８に嵌合してこのゲート８を閉じる。そして、製品キャビティ３内の樹脂が冷却して固化した後、固定型１と可動型２とを型開して、製品キャビティ３内の樹脂すなわち成形された製品を取り出す。その後、再び型閉して以上の成形サイクルを繰り返す。
【００５５】
このように本実施例では、請求項１に対応して、互いに開閉し型閉時に製品キャビティ３を相互間に形成する複数の型体たる固定型１及び可動型２と、これら固定型１及び可動型２のうち製品キャビティ３へ開口するゲート８を有する型体たる固定型１に設けられたバルブ装置11とを備え、このバルブ装置11は、固定型１に組み込まれると共に材料通路31を内部に形成したバルブケーシング12と、バルブケーシング12の内部に設けられゲート８を開閉するバルブ体たるバルブピン22とを有し、材料通路31が螺旋状に形成されているバルブゲート式金型装置において、接合面53，53同士及び接合面たる外周面43と内周面54同士を当接させた複数のバルブケーシング構成部材たる入れ子41及び分割外周体52，52に、直流電流及び／又はパルス電流を流して、前記外周面43と内周面54及び接合面53，53を仮接合し、仮接合された状態の入れ子41及び分割外周体52，52を所定の雰囲気温度で熱処理して入れ子41及び分割外周体52，52間に材料通路31の螺旋部35を形成したから、溶接補助材をまったく使用せずに入れ子41及び分割外周体52，52を強固に接合でき、しかも、接合面53，53及び外周面43と内周面54の全面を均一に接合することができる。このように溶接補助材を使用しないから、材料通路31に溶接補助材が出ることがなく、接合後処理が難しい材料通路31内面を平滑に保つことができる。
【００５６】
また、成形時には、固定型１と可動型２を型閉してこれら固定型１と可動型２間に製品キャビティ３を形成するとともにゲート８を開き、製品キャビティ３内に成形材料を充填する。この際、成形材料は、バルブケーシング12内の材料通路31を通ってゲート８から製品キャビティ３内に流入する。そして、バルブケーシング12内の材料通路31が螺旋状に形成されているため、螺旋状の材料通路31たる螺旋部35を通過した成形材料に螺旋方向の回転流が発生し、この回転流を伴う成形材料がゲート８から充填されるため、成形材料を製品キャビティ３内へ円滑に充填することができる。
【００５７】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、複数のバルブケーシング構成部材の一つは、バルブ体たるバルブピン22を挿通するバルブ体挿通孔21を有する入れ子41であり、他のバルブケーシング構成部材は、入れ子41を装着する外周体51を分割した分割外周体52，52であり、入れ子41と分割外周体52，52との間に材料通路31の螺旋部35を設けたから、成形材料がバルブ体挿通孔21の周囲に形成された材料通路31を流れるため、成形材料の流れがバルブピン22から抵抗を受けない。また、入れ子41の外周または装着孔42に加工を施し、装着孔42に入れ子41を装着することにより、螺旋状の材料通路31の螺旋部35を容易に形成することができる。
【００５８】
また、このように本実施例では、請求項３に対応して、バルブケーシング12の外周に加熱手段たるヒータ９を設け、材料通路31が入れ子41の周囲を１周以上回って設けられているから、材料通路31を流れる成形材料をヒータ９により均一に加熱することができ、また、材料通路31の螺旋部35を通過する間に、成形材料の回転流を確実に発生することができる。さらに、この例では、螺旋部35がほぼ２周に回って螺旋状に設けられているから、より成形材料を均一に加熱できる。
【００５９】
このように本実施例では、請求項４に対応して、互いに開閉し型閉時に製品キャビティ３を相互間に形成する複数の型体たる固定型１及び可動型２と、これら固定型１及び可動型２のうち製品キャビティ３へ開口するゲート８を有する型体たる固定型１に設けられたバルブ装置11とを備え、このバルブ装置11は、固定型１に組み込まれると共に材料通路31を内部に形成したバルブケーシング12と、バルブケーシング12の内部に設けられゲート８を開閉するバルブ体たるバルブピン22とを有し、材料通路31が螺旋状に形成されているバルブゲート式金型装置の製造方法において、複数のバルブケーシング構成部材たる入れ子41及び分割外周体52，52間に材料通路31を形成し、入れ子41及び分割外周体52，52の接合面53，53同士及び接合面たる外周面43と内周面54同士を当接させ、入れ子41及び分割外周体52，52に、直流電流及び／又はパルス電流を流して、入れ子41及び分割外周体52，52の接合面53，53及び外周面43と内周面54を仮接合し、仮接合された状態の入れ子41及び分割外周体52，52を所定の雰囲気温度で熱処理するから、溶接補助材をまったく使用せずに入れ子41及び分割外周体52，52を強固に接合でき、しかも、接合面53，53及び外周面43と内周面54の全面を均一に接合することができる。そして、溶接補助材を使用しないから、バルブケーシング12の材料通路31に溶接補助材が出ることがなく、接合後処理が難しい材料通路31の内面を平滑に保つことができる。
【００６０】
また、このように本実施例では、請求項５に対応して、複数のバルブケーシング構成部材の一つは、バルブ体たるバルブピン22を挿通するバルブ体挿通孔21を有する入れ子41であり、他のバルブケーシング構成部材は、入れ子41を装着する外周体51を分割した分割外周体52，52であり、入れ子41と分割外周体52，52との間に材料通路31の螺旋部35を設けたから、成形材料がバルブ体挿通孔21の周囲に形成された材料通路31を流れるため、成形材料の流れがバルブピン22から抵抗を受けない。また、入れ子41の外周または装着孔42に加工を施し、装着孔42に入れ子41を装着することにより、螺旋状の材料通路31の螺旋部35を容易に形成することができる。
【００６１】
また、このように本実施例では、請求項６に対応して、材料通路31を研磨した後、仮接合を行うから、、研磨後に仮接合を行っても、溶接補助材を用いないため、材料通路31の内面を平滑に保つことができる。
【００６２】
また、このように本実施例では、請求項７に対応して、前記熱処理を不活性雰囲気中で行うから、接合箇所の品質が安定する。
【００６３】
また、このように本実施例では、請求項８に対応して、前記熱処理の温度を接合すべき部材の融点の５５％〜８５％の温度範囲とするから、熱処理上から好ましく、良好な接合状態が得られる。
【００６４】
また、実施例上の効果として、螺旋部35をバルブケーシング12の軸芯に対して、ほぼ４５度に形成し、このように螺旋部35をバルブケーシング12の軸芯に対して、４０〜５０度の角度で設けることにより、成形材料をスムーズに送ることができると共に、材料通路31を通過する間に成形材料を均一に加熱することができる。
【実施例２】
【００６５】
図１１及び図１２は本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、図１１に示すように、入れ子41を、その軸方向を中心に２分割した同一形状の分割入れ子44，44を形成し、その分割面が分割入れ子44，44同士の接合面45，45となっている。これら接合面45，45は、平坦面に加工され、好ましくは鏡面に加工されている。尚、前記分割入れ子44はバルブケーシング構成部材である。
【００６６】
そして、通電接合装置Ｔを用いて、分割外周体52の接合面たる内周面54と、分割入れ子44の接合面たる外周面43とを所定の圧力で押し付け、この押し付けた状態を保持しながら、分割外周体52と分割入れ子44に、直流電流及び／又はパルス電流を流して、複数のバルブケーシング構成部材である分割外周体52と分割入れ子44の接合面たる内周面54と外周面43を仮接合し、これにより図１２に示すようにバルブケーシング12の２分の１の形状をなすバルブケーシング分割積層体61Ｓの仮接合体が形成され、２つの前記バルブケーシング分割積層体61Ｓ，61Ｓの接合面45，45，53，53を所定の圧力で押し付け、この押し付けた状態を保持しながら、バルブケーシング分割積層体61Ｓ，61Ｓに、直流電流及び／又はパルス電流を流して、バルブケーシング分割積層体61Ｓ，61Ｓを仮接合してバルブケーシング12の仮接合体を形成し、その後、実施例１と同様にして、その仮接合体を所定の雰囲気温度で熱処理して入れ子41及び分割外周体52，52間に材料通路31の螺旋部35を形成するから、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。
【００６７】
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、バルブケーシング構成部材たる分割外周体が２個の例を示したが、３個以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施例１を示すバルブゲート式金型装置の断面図である。
【図２】同上、バルブケーシングの断面図である。
【図３】同上、バルブケーシングの平面図である。
【図４】同上、外周体の斜視図である。
【図５】同上、分割外周体の斜視図である。
【図６】同上、入れ子の正面図である
【図７】同上、入れ子の側面図である。
【図８】同上、入れ子の斜視図である。
【図９】同上、通電接合装置の概略構成図であり、外周体となる仮接合体の製造方法を説明するものである。
【図１０】同上、通電接合装置の概略構成図であり、バルブケーシングとなる仮接合体の製造方法を説明するものである。
【図１１】本発明の実施例２を示す分割入れ子の平面図である。
【図１２】同上、バルブケーシング分割体積層体の平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  固定型（型体）
２  可動型（型体）
３  製品キャビティ
８  ゲート
９  ヒータ（加熱手段）
11  バルブ装置
12  バルブケーシング
21  バルブ体挿通孔
22  バルブピン  （バルブ体）
31  材料通路
35  螺旋部
41  入れ子（バルブケーシング構成部材）
43  外周面（接合面）
51  外周体（バルブケーシング構成部材）
52  分割外周体（バルブケーシング構成部材）
53  接合面
54  内周面（接合面）
44  分割入れ子（バルブケーシング構成部材）
45  接合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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