(57)【要約】【課題】  部材の形状の自由度を向上する部材の製造方法を提供する。【解決手段】  噴孔９４を有する燃料噴射弁の噴射部９６を製造するとき、最初に、噴孔９４の所望の形状に形成されている中子２５をケース１２３内にセットする。次に、中子２５がセットされているケース１２３内に噴射部９６を形成する金属粉末１０を積層する。次に、当該積層した金属粉末１０を噴射部９６の形状に基づいて加熱し焼結する。これにより、噴孔９４を有する噴射部９６と噴孔９４に挿通されている中子２５とが一体となった中子付部材が成形される。次に、噴孔９４に挿通されている中子２５を噴射部９６から除去する。これにより、所望の形状の噴孔９４を有する噴射部９６を製造することができる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通孔（９４、９８、９９）を有する部材（９６）の製造方法であって、
前記通孔の形状に形成されている中子（２５、３５、４５）が置かれているケース（１２３、２２３）内に前記部材を形成する材料の粉末（１０）またはワイヤを積層した後に当該積層した粉末またはワイヤを部分加熱、または、前記中子が置かれている前記ケース内で前記部材を形成する材料の粉末またはワイヤを加熱しつつ積層し、前記通孔に前記中子が挿通された前記部材である中子付部材（９６１）を成形する部材成形工程と、
前記部材成形工程の後、前記中子付部材から前記中子を除去する中子除去工程と、
を含む部材の製造方法。
【請求項２】
前記中子除去工程において、前記中子は、前記中子が溶融可能な温度まで加熱される請求項１に記載の部材の製造方法。
【請求項３】
前記中子除去工程において、前記中子は、化学分解される請求項１に記載の部材の製造方法。
【請求項４】
前記通孔としての噴孔を有する前記部材としての燃料噴射弁のノズルボディを製造する請求項１〜３のいずれか一項に記載の部材の製造方法。
【請求項５】
多品種部材（９１）間において共通形状をなす共通部（９５）と前記多品種部材間において異なる形状をなす前記部材としての特徴部（９６）とを有する前記多品種部材を製造可能な多品種部材の製造方法であって、
前記共通部を加工する共通部加工工程と、
前記共通部加工工程の後に前記特徴部が有する前記通孔の形状に応じて前記中子を変更し、前記共通部上に前記特徴部を成形する請求項１〜４のいずれか一項に記載の部材の製造方法と、
を含む多品種部材の製造方法。
【請求項６】
前記中子は、前記通孔の形状に形成されている通孔対応部（２５２、３５２、４５２）、及び、前記共通部に対する前記通孔対応部の相対位置を固定可能な支持部（２５３）を有し、
前記部材成形工程において、前記中子は、前記通孔に対応する位置に前記通孔対応部が位置するよう設けられる請求項５に記載の多品種部材の製造方法。
【請求項７】
通孔（９４、９８、９９）を有する部材（９６）の製造装置であって、
内部（１２０、２２０）に前記部材を形成する材料の粉末（１０）またはワイヤを積層可能なケース（１２３、２２３）と、
前記ケースの内部に置かれ、前記通孔の形状に形成されている中子（２５、３５、４５）と、
前記ケース内に前記部材を形成する材料の粉末またはワイヤを供給可能な材料供給部（１２４）と、
前記部材を形成する材料の粉末またはワイヤを加熱可能な加熱部（１２１）と、
前記通孔に前記中子が挿通された前記部材である中子付部材（９６１）から前記中子を除去可能な中子除去部（１３）と、
を備える部材の製造装置。
【請求項８】
前記中子除去部は、前記中子が溶融可能な温度まで前記中子付部材を加熱可能である請求項７に記載の部材の製造装置。
【請求項９】
前記中子除去部は、前記中子付部材が有する前記中子を化学分解可能である請求項７に記載の部材の製造装置。
【請求項１０】
前記中子は、前記通孔の形状に沿って断面積が変化するよう形成されている通孔対応部（３５２、４５２）を有する請求項７〜９のいずれか一項に記載の部材の製造装置。
【請求項１１】
前記通孔としての噴孔を有する前記部材としての燃料噴射弁のノズルボディを製造する請求項７〜１０のいずれか一項に記載の部材の製造装置。
【請求項１２】
多品種部材（９１）間において共通形状をなす共通部（９５）と前記多品種部材間において異なる形状をなす前記部材としての特徴部（９６）とを有する前記多品種部材を製造する多品種部材の製造システムであって、
前記共通部を加工する共通部加工装置（１１）と、
前記特徴部の形状に合わせて前記中子を変更可能に設けられ、前記特徴部を前記共通部上に成形する請求項７〜１１のいずれか一項に記載の部材の製造装置（１２、１３、２２）と、
前記多品種部材が有する前記共通部及び前記特徴部の形状に基づいて前記共通部加工装置及び前記部材の製造装置の作動を制御する制御装置（１４）と、
を備えることを特徴とする多品種部材の製造システム。
【請求項１３】
前記中子は、前記通孔の形状に形成されている通孔対応部（２５２、３５２、４５２）、及び、前記共通部に対する前記通孔対応部の相対位置を固定可能な支持部（２５３）を有する請求項１２に記載の多品種部材の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の製造方法、多品種部材間において共通形状をなす共通部と異なる形状をなす特徴部とを有する多品種部材の製造方法、部材の製造装置、及び、多品種部材の製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃焼室における燃料の噴霧状態を制御し、内燃機関の燃焼効率を向上することが求められている。このため、内燃機関の仕様に応じて燃料噴射弁が有する噴孔の形状を変更する必要があり、噴孔の形状が異なる複数の燃料噴射弁を効率的に製造可能な製造方法が求められている。例えば、特許文献１には、金属粉末の射出成形によって燃料噴射弁の噴孔を有する部位を別部材として加工し、当該噴孔を有する部位と略筒状の弁本体とを拡散接合する燃料噴射弁の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−０７９１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の燃料噴射弁の製造方法では、射出成形によって加工されたグリーンボディに穿孔加工を行うことによって噴孔を加工している。しかしながら、燃料噴射弁における燃料の噴霧状態を高度に制御するためには、例えば、噴孔の内側開口の内縁部を曲面状にしたり、噴孔の断面積を変化させたりするなど複雑な形状の噴孔が求められる。特許文献１に記載の燃料噴射弁の製造方法では、このような複雑な形状の噴孔を加工することができない。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、部材の形状の自由度を向上する部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、通孔を有する部材の製造方法であって、部材成形工程、及び、中子除去工程を含む。
部材成形工程では、通孔の形状に形成されている中子が置かれているケース内に部材を形成する材料の粉末またはワイヤを積層した後に当該積層した粉末またはワイヤを部分加熱、または、中子が置かれているケース内で部材を形成する材料の粉末またはワイヤを加熱しつつ積層し、通孔に中子が挿通された部材である中子付部材を成形する。
中子除去工程は、部材成形工程の後、中子付部材から中子を除去する。
【０００７】
本発明の部材の製造方法では、最初に、通孔の形状に形成されている中子が置かれているケース内で部材を形成する材料の粉末またはワイヤを積層及び加熱し、通孔に中子が挿通されている部材である中子付部材を成形する。その後、中子付部材から中子を除去すると、部材の中子が除去された部位に通孔が形成される。当該通孔は部材成形工程において中子の形状に沿うよう成形されるため、噴孔を従来の切削加工では困難な形状に成形することができる。したがって、本発明の部材の製造方法では、部材が有する通孔の形状の自由度を向上することができる。
また、通孔は、中子の形状に沿って形成されるため、中子の形状を変更するだけで通孔の形状を変更することができる。これにより、通孔の形状の自由度をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一実施形態によるノズルボディ製造システムによって製造されるノズルボディを備える燃料噴射弁の模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態によるノズルボディ製造システムによって製造されるノズルボディの拡大断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態によるノズルボディ製造システムによって製造されるノズルボディの断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態によるノズルボディ製造システムの模式図である。
【図５】本発明の第一実施形態によるノズルボディの製造方法のフローチャートである。
【図６】本発明の第一実施形態によるノズルボディの製造方法における噴射部を製造する工程を説明する模式図である。
【図７】本発明の第一実施形態によるノズルボディの製造方法において用いる中子の斜視図である。
【図８】本発明の第二実施形態によるノズルボディの製造方法において製造されるノズルボディの拡大断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態によるノズルボディの製造方法において製造されるノズルボディの拡大断面図である。
【図１０】本発明の第四実施形態によるノズルボディの製造方法における噴射部を製造する工程を説明する模式図である。
【図１１】本発明の参考例としてのノズルボディ製造システムの模式図である。
【図１２】本発明の参考例としてのノズルボディの製造方法のフローチャートである。
【図１３】本発明の参考例としてのノズルボディの製造方法における噴射部を加工する工程を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の複数の実施形態を図に基づき説明する。
【００１０】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による部材の製造方法、多品種部材の製造方法、部材の製造装置、及び、多品種部材の製造システムを図１〜７に基づいて説明する。
【００１１】
最初に、第一実施形態による「多品種部材の製造システム」としてのノズルボディ製造システム１によって製造される燃料噴射弁９０の構成を説明する。図１に、ディーゼル燃料用の燃料噴射弁９０を示す。燃料噴射弁９０は、「多品種部材」としてのノズルボディ９１、ノズルボディ９１が有する弁座９１１に離間及び当接可能に設けられているニードル９２、及び、ニードル９２を軸方向へ駆動可能な電磁駆動部９３などを備えている。
【００１２】
弁座９１１に当接しているニードル９２とノズルボディ９１との間には、サック室９１０が区画形成される（図２参照）。ノズルボディ９１は、ノズルボディ９１の外側とサック室９１０とを連通する複数の「通孔」としての噴孔９４を有する。第一実施形態では、ノズルボディ９１は、噴孔９４を六個有し、それぞれの噴孔９４の内側開口の内縁部９１２は、図２に示すように、曲面状に形成されている。ノズルボディ９１内に導入される燃料は、ニードル９２が弁座９１１から離間するときサック室９１０に供給され噴孔９４から図示しない内燃機関の燃焼室に噴射される。
【００１３】
ここで、ノズルボディ製造システム１によって製造されるノズルボディ９１に設定される二つの部位を図３に基づいて説明する。
二つの部位のうち一方の部位である「共通部」としての本体部９５は、複数種のノズルボディを比較したとき当該複数種のノズルボディの全てが有している共通形状をなす部位を指す。第一実施形態では、本体部９５は、図３に示すように、一方の端部９５１から他方の端部９５２に向かうに従って外径が小さくなるよう形成されている略筒状の部位である。
【００１４】
二つの部位のうち他方の部位である「部材」及び「特徴部」としての噴射部９６は、複数のノズルボディを比較したとき異なる形状をなす部位を指す。すなわち、噴射部９６は、ノズルボディ９１において他のノズルボディとは異なる特徴的な形状を有している部位である。第一実施形態では、噴射部９６は、複数種のノズルボディのそれぞれにおいて本体部の他方の端部の開口を塞ぐよう設けられる蓋状の部位である。噴射部９６は、噴孔９４の数や、例えば、図２に示したような内縁部９１２の形状などが複数種のノズルボディのうちノズルボディ９１を除く他のノズルボディと異なっている。すなわち、噴射部９６が異なる複数種のノズルボディ９１が特許請求の範囲に記載の「多品種部材」に相当する。なお、図３には、本体部９５と噴射部９６との境界を仮想線ＶＬ１で示している。
【００１５】
次に、ノズルボディ製造システム１の構成について図４に基づいて説明する。ノズルボディ製造システム１は、「共通部加工装置」としての第一加工装置１１、第二加工装置１２、「中子除去部」としての中子処理装置１３、及び、「制御装置」としての制御部１４などから構成されている。図４には、ノズルボディ９１に加工される前の柱状部材１５を示し、ノズルボディ製造システム１における加工される部材の移動を白抜き矢印Ｍ１１〜Ｍ１８で示す。第二加工装置１２及び中子処理装置１３は、特許請求の範囲に記載の「部材の製造装置」に相当する。
【００１６】
第一加工装置１１は、金属から形成されている柱状部材１５を、例えば、旋削や穴あけなどの切削によって本体部９５に加工する装置である。
【００１７】
第二加工装置１２は、第一加工装置１１において加工された本体部９５の所定の位置に噴射部９６を直接成形する。第二加工装置１２は、いわゆる、金属積層造形法によって金属部材を製造する装置である。第一実施形態では、選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）によって噴射部９６を成形する。第二加工装置１２は、「加熱部」としてのレーザ発振器１２１、ガルバノメータ１２２、ケース１２３、リコータ１２４、中子２５などを備える。
【００１８】
レーザ発振器１２１は、噴射部９６を形成する金属材料の粉末（以下、「金属粉末」という）１０を溶融可能なレーザをガルバノメータ１２２に向けて発振する。ガルバノメータ１２２は、レーザ発振器１２１が発振するレーザをケース１２３内の全域に照射可能なよう走査する。
【００１９】
ケース１２３は、ガルバノメータ１２２側に開口する「ケースの内部」としての空間１２０を有する有底筒状の部材である。ケース１２３内には、金属粉末１０を充填可能である。ケース１２３は、底部に本体部９５を挿入可能な穴１２５を有する。
リコータ１２４は、ケース１２３に対して相対移動可能に設けられている。リコータ１２４は、ケース１２３内に金属粉末１０を供給しつつ、ケース１２３内に供給された金属粉末層の表面をならしケース１２３内に金属粉末１０を敷き詰めることが可能である。
【００２０】
中子２５は、例えば、比較的溶融しやすい金属からなる線状の部材である。噴射部９６を成形するとき、中子２５は、ケース１２３内にセットされる。中子２５は、噴射部９６の形状を規定する。中子２５の詳細な形状は後述する。
【００２１】
中子処理装置１３は、第二加工装置１２から送られる本体部９５、噴射部９６、及び、中子２５が一体となった部材を加熱または分解することが可能である。
【００２２】
制御部１４は、マイクロコンピュータなどから構成され、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらを接続するバスラインなどを備える。制御部１４は、第一加工装置１１及び第二加工装置１２と電気的に接続されている。制御部１４は、外部から入力されるノズルボディ９１の形状に関する情報に基づいて第一加工装置１１及び第二加工装置１２の作動を制御する。
【００２３】
次に、第一実施形態による「多品種部材の製造方法」としてのノズルボディの製造方法について図３〜７に基づいて説明する。
【００２４】
最初に、ステップ（以下、単に「Ｓ」という）１０１において、ノズルボディ９１に本体部９５及び噴射部９６が設定される。図３に示すように設定された本体部９５及び噴射部９６の形状に関する情報は、制御部１４に入力される。制御部１４は、この後のＳ１０２、Ｓ１０３において、当該入力されたノズルボディ９１の形状に関する情報に基づいてノズルボディ９１を成形するよう第一加工装置１１及び第二加工装置１２の作動を制御する。
【００２５】
次に、「共通部加工工程」としてのＳ１０２において、本体部９５が製造される。具体的には、図４に示すように、第一加工装置１１において、柱状部材１５の外形がノズルボディ９１の外形となるよう加工され一次加工部材１６が成形される。次に、一次加工部材１６の長手方向に貫通孔１６１が形成される。これにより、略筒状の本体部９５が製造される。
【００２６】
次に、「部材の製造方法」としてのＳ１０３において、噴射部９６が製造される。図６に第二加工装置１２における噴射部９６の製造の様子を示す。なお、図６では、ケース１２３内の噴射部９６の形状をわかりやすくするため、ケース１２３内に充填される金属粉末１０の大きさを実際より大きくしつつ、金属粉末１０の一部を省略している。
Ｓ１０３では、最初に、本体部９５に対して相対位置が固定されているケース１２３が有する穴１２５にＳ１０２において加工した本体部９５が挿入される。具体的には、図６に示すように、本体部９５は、噴射部９６が設けられる側の端部９５２がケース１２３内に位置するよう挿入される。本体部９５の端部９５２がケース１２３内にセットされた後、中子２５の特定の部位が本体部９５上に直接製造される噴射部９６が有する噴孔９４に位置するようケース１２３内に中子２５がセットされる。
【００２７】
図７に、空間１２０にセットされている中子２５の斜視図を示す。中子２５は、中子２５の略中央から径方向に延びる複数の線状部材から形成されている。第一実施形態では、中子２５は、内側支持部２５１、複数の「通孔対応部」としての中間部２５２、及び、複数の「支持部」としての外側支持部２５３を有する。第一実施形態では、中子２５は、噴射部９６が有する六個の噴孔９４に対応するよう六本の中間部２５２及び六本の外側支持部２５３を有する。
【００２８】
内側支持部２５１は、六本の線状部が放射状に配置されている部位である。内側支持部２５１は、Ｓ１０３において製造される噴射部９６の内壁に当接しないよう形成されている。内側支持部２５１は、Ｓ１０３において加工される噴射部９６の内側において噴射部９６に対する中間部２５２の相対位置を固定するよう中間部２５２を支持する。
六本の中間部２５２は、内側支持部２５１が有する六本の線状部のそれぞれの端部に接続している。六本の中間部２５２は、それぞれ噴孔９４の形状となるよう形成されている。Ｓ１０３において噴射部９６が製造されるとき、中間部２５２は、噴孔９４内に位置する。
六本の外側支持部２５３は、六本の中間部２５２のそれぞれにおいて内側支持部２５１と接続する側とは反対側の端部に設けられている。外側支持部２５３は、噴射部９６の外壁に当接しないよう形成されている。外側支持部２５３の中間部２５２と接続する側とは反対側の端部は、図６に示すように、ケース１２３の底面１２６に当接している。これにより、外側支持部２５３は、Ｓ１０３において製造される噴射部９６の外側においてケース１２３に対する中間部２５２の相対位置を固定するよう中間部２５２を支持する。
【００２９】
ケース１２３内の空間１２０に金属粉末１０を供給する。金属粉末１０が供給された後、リコータ１２４の往復移動（図６の白抜き矢印Ｆ１２）によってケース１２３内の金属粉末層の表面がならされると、制御部１４に事前に入力されている噴射部９６の形状に基づいてレーザが照射される。このとき、制御部１４に事前に入力されている噴射部９６の形状に基づいてレーザが照射される位置が制御される。レーザが照射された金属粉末１０は溶融し隣り合う金属粉末１０と焼結する。これにより、中子２５が噴孔９４に挿通された状態の噴射部９６が端部９５２上に製造される。この中子２５が噴孔９４に挿通された状態の噴射部９６を「中子付部材」としての中子付噴射部９６１とする。
【００３０】
Ｓ１０３において、本体部９５上に中子付噴射部９６１が製造されると、「部材の製造方法」としてのＳ１０４において、中子処理装置１３を用いて本体部９５と中子付噴射部９６１とが一体となった有底筒状部材９７から中子２５を除去する。有底筒状部材９７から中子２５を除去する方法として、中子２５を加熱する方法と中子２５を分解する方法などがあげられる。中子２５を加熱する場合、中子処理装置１３では、有底筒状部材９７を噴射部９６の硬度を向上させることが可能な温度であってかつ中子２５が溶融可能な温度まで有底筒状部材９７を加熱する。また、中子２５を分解する場合、中子処理装置１３では、本体部９５や噴射部９６にダメージを与えない気体または液体であってかつ中子２５を化学反応によって分解可能な気体または液体の中に有底筒状部材９７を置き、中子２５を分解する。中子２５は、これらの方法によって噴射部９６から除去される。
最後に、Ｓ１０５において、仕上げの研削加工を行い、ノズルボディ９１が完成する。
【００３１】
従来の切削加工では、第一実施形態のノズルボディ９１が有する噴孔９４の内縁部９１２のような有底筒状の部材の内側の複雑な形状の加工は困難であった。また、ケース内に堆積された金属粉末を選択的レーザ焼結法などによって焼結させる方法でも、噴孔を形成する内壁面に焼結した金属粉末による段差が生じやすく、所望の形状の噴孔を形成することは困難であった。
【００３２】
第一実施形態によるノズルボディの製造方法では、Ｓ１０３において中子２５が置かれたケース１２３内に積層された金属粉末１０を噴射部９６の形状に基づいて加熱する。加熱溶融された金属粉末１０のうち中子２５の中間部２５２に当接している金属粉末１０は、中間部２５２の外周壁面２５４に沿って溶融したのち焼結する。その後、Ｓ１０４において、噴孔９４に中子２５が挿通されたままの噴射部９６である中子付噴射部９６１を加熱すると、中子２５のみが溶融するため、中子付噴射部９６１から中子２５が除去される。これにより、中間部２５２の外周壁面２５４に沿って溶融したのち焼結した金属粉末１０は、曲面状に形成される内縁部９１２や段差がない滑らかな内壁面９１３（図２参照）を有する噴孔９４を形成する。
このように、ノズルボディの製造方法では、中子２５を用いて噴孔９４に対応する位置に金属粉末１０が充填されないようにしつつ、かつ、噴孔９４を形成する金属粉末１０を中間部２５２の外周壁面２５４に沿って溶融し焼結させる。これにより、切削加工では困難な形状を有する噴孔を高精度に形成することができる。したがって、第一実施形態によるノズルボディの製造方法では、噴射部９６が有する噴孔９４の形状の自由度を向上することができる。
また、噴孔９４は、中子２５の形状に沿って形成されるため、中子２５の形状を変更するだけで噴孔９４の形状を変更することができる。これにより、噴孔９４の形状の自由度をさらに向上することができる。
【００３３】
第一実施形態によるノズルボディの製造方法では、噴射部９６は、ケース１２３内に設けられている本体部９５の端部９５２上に直接加工される。これにより、本体部９５と噴射部９６とを接合する工程を不要とすることができる。
【００３４】
また、第一実施形態によるノズルボディの製造方法では、本体部９５と噴射部９６とを別々の工程において加工している。
本体部９５は、複数種のノズルボディを比較したとき当該複数種のノズルボディの全てが有する共通形状をなしている部位であるため、複数種のノズルボディを加工するときでも一種類の第一加工装置１１によって複数種のノズルボディが有する本体部を全て加工することができる。
噴射部９６は、第二加工装置１２における選択的レーザ焼結法によって噴射部９６の形状に合わせた加工を行う。選択的レーザ焼結法では、制御部１４に入力されたノズルボディ９１の形状に関する情報に基づいてケース１２３内の金属粉末１０を部分加熱し、焼結する。これにより、ノズルボディの形状が変更されても加工装置の仕様を変更することなく、噴射部９６を加工することができる。
このように、ノズルボディの製造方法では、ノズルボディの形状の違いによる段取り替えが不要となるため、ノズルボディの製造に必要な工数を低減することができる。
【００３５】
また、ノズルボディ製造システム１は、一種類の第一加工装置１１及び一種類の第二加工装置１２によって形状が異なるノズルボディを加工することができる。これにより、ノズルボディの形状の違いによる加工装置の仕様の変更が不要となるため、ノズルボディ製造システムの設備コストを低減することができる。
【００３６】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による部材の製造装置を図８に基づいて説明する。第二実施形態は、中子の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
図８に第二実施形態による第二加工装置において製造される噴射部９６の拡大断面図を示す。図８には、噴射部９６が有する噴孔９８に挿通されている中子３５を点線で示している。
【００３８】
中子３５は、内側支持部２５１、複数の「通孔対応部」としての中間部３５２、及び、複数の外側支持部２５３を有する。なお、図８には、便宜的に、中子３５を形成する内側支持部２５１、中間部３５２、及び、外側支持部２５３の境界を示す仮想線ＶＬ２１、ＶＬ２２を示す。
【００３９】
中間部３５２は、噴孔９８の形状となるよう形成されている。具体的には、中間部３５２の内側支持部２５１と接続する側には、噴孔９８の内縁部９８２の曲面形状に沿うよう形成されている縮径部３５４を有する。また、中間部３５２は、縮径部３５４から外側支持部２５３に接続する側の端部３５５に向かって外径が大きくなるよう形成されている。
【００４０】
噴孔９８は、噴射部９６の内部側から外部側に向かって内径が大きくなるよう形成されている。第二実施形態では、噴孔９８は、噴射部９６の内部側の内径Ｄ９８が、例えば、０．４ｍｍより小さく、長さＬ９８が、例えば、２．０ｍｍより長くなるよう形成されている。
【００４１】
第二実施形態による第二加工装置では、中子３５は、噴孔９８に挿通される中間部３５２の断面積が変化するよう形成されている。これにより、噴孔９８を燃料の上流から下流に向かって断面積が大きくなる所望の形状とすることができる。したがって、第二実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
【００４２】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による部材の製造装置を図９に基づいて説明する。第三実施形態は、中子の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４３】
図９に第三実施形態による第二加工装置において製造される噴射部９６の拡大断面図を示す。図９には、噴射部９６が有する噴孔９９に挿通されている中子４５を点線で示している。
【００４４】
中子４５は、内側支持部２５１、複数の「通孔対応部」としての中間部４５２、及び、複数の外側支持部２５３を有する。なお、図９には、中子４５を形成する内側支持部２５１、中間部４５２、及び、外側支持部２５３の境界を示す仮想線ＶＬ３１、ＶＬ３２を示す。
【００４５】
中間部４５２は、噴孔９９の形状となるよう形成されている。具体的には、中間部４５２の内側支持部２５１と接続する側には、噴孔９８の内縁部９９２の曲面形状に沿うよう形成されている縮径部４５４を有する。また、中間部４５２は、縮径部４５４から中央部４５５までは外径がほぼ一定となるよう形成されている一方、中央部４５５から外側支持部２５３に接続する側の端部４５６に向かって外径が大きくなるよう形成されている。
【００４６】
噴孔９９は、噴孔９９の略中央から噴射部９６の外部側に向かって内径が大きくなるよう形成されている。第三実施形態では、噴孔９９は、噴射部９６の内部側の内径Ｄ９９が、例えば、０．４ｍｍより小さくなるよう形成されている。また、噴孔９９は、噴射部９６の内部側から内径が一定の部分の長さＬ９９１が、例えば、０．５ｍｍより長くなるよう形成され、噴射部９６の外部側に向かって内径が大きくなる部分の長さＬ９９２が例えば、０．５ｍｍより長くなるよう形成されている。
【００４７】
第三実施形態による第二加工装置では、中子４５は、噴孔９９に挿通される中間部３５２の断面積が変化するよう形成されている。これにより、噴孔９９を燃料の上流から下流に向かって断面積が変化する所望の形状とすることができる。したがって、第三実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏する。
【００４８】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による部材の製造装置を図１０に基づいて説明する。第四実施形態は、第二加工装置の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４９】
図１０に第二加工装置２２における噴射部９６の加工の様子を示す。第二加工装置２２は、第一加工装置１１において加工された本体部９５の所定の位置に噴射部９６を直接成形する。第二加工装置２２は、レーザ発振器１２１、ガルバノメータ１２２、ケース２２３、リコータ１２４、中子２５などを備える。
【００５０】
ケース２２３は、本体部９５と一体に形成されている。具体的には、ケース２２３は、本体部９５の端部９５２の外周壁面９５３に径外方向に延びるよう形成される底部２２４、及び、底部２２４の外縁部から本体部９５と反対側に立ち上がるよう形成される筒部２２５を有する。底部２２４及び筒部２２５によってガルバノメータ１２２側に開口する「ケースの内部」としての空間２２０を形成する。
【００５１】
第四実施形態によるノズルボディの製造方法では、第一実施形態によるノズルボディの製造方法のＳ１０１、Ｓ１０２の後にＳ１０３として噴射部９６を製造するとき、底部２２４の内底面２２６に中子２５の外側支持部２５３が当接するよう中子２５をセットする。これにより、中子２５は、中間部２５２が噴射部９６の噴孔９４に位置するようセットされる。
【００５２】
次に、空間２２０に金属粉末１０を供給する。このとき、供給される金属粉末１０の量は、図１０に示すように、第一実施形態に比べて少なくする。具体的には、噴射部９６の一部が成形可能な程度の量の金属粉末１０をケース２２３内に充填する。金属粉末１０が充填された後、リコータ１２４の往復移動（図１０の白抜き矢印Ｆ２２）によってケース２２３内の金属粉末層の表面をならし、制御部１４に事前に入力されている噴射部９６の形状に基づいてレーザを照射する。このとき、制御部１４に事前に入力されている噴射部９６の形状に基づいてレーザが照射される位置が制御される。
【００５３】
第四実施形態で用いる選択的レーザ焼結法では、一度のレーザ照射で加工可能なレーザの照射方向（図１０に示す実線矢印Ｌ２２の方向）の長さを第一実施形態などと比べて短くし、本体部９５側から順に噴射部９６の一部を層状に積み重ねるよう製造する。具体的には、端部９５２上に噴射部９６の一部が加工された後、本体部９５とケース２２３とは、リコータ１２４から離れる方向に移動する。このとき、本体部９５は、既に加工された噴射部９６の一部の次に加工される噴射部９６の一部がレーザを照射可能な位置にくる程度に移動する。本体部９５が移動した後、リコータ１２４によって既に成形された噴射部９６の一部の上に金属粉末１０が再度供給されレーザが照射される。このようにして、噴射部９６は、本体部９５側から複数回に分けて加工され、噴孔９４に中子２５が挿通された状態の噴射部９６である中子付噴射部９６１が端部９５２上に製造される。
【００５４】
次に、第一実施形態によるノズルボディ９１の製造方法のＳ１０４と同じように、中子処理装置１３を用いて本体部９５と中子付噴射部９６１とが一体となった有底筒状部材９７から中子２５を除去する。
最後に、Ｓ１０５において、仕上げの研削加工を行う。このとき、本体部９５と一体となっていたケース２２３も切削によって本体部９５から除去し、ノズルボディ９１が完成する。
【００５５】
第四実施形態では、本体部９５及びケース２２３をリコータ１２４から離れる方向に複数回移動し、本体部９５上に噴射部９６を成形する。このとき、中子２５の外側支持部２５３を本体部９５と一体となっているケース２２３に当接させているため、中間部２５２の本体部９５に対する相対位置が変化しにくい。これにより、第四実施形態は、第一実施形態の効果を奏するとともに、噴射部９６における噴孔９４の位置及び形状をさらに高精度を成形することができる。
【００５６】
（参考例）
次に、本発明の参考例としての多品種部材の製造システムを図１１〜１３に基づいて説明する。参考例は、第二加工装置の構成が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５７】
参考例のノズルボディ製造システム５は、図１１に示すように、第一加工装置１１、第二加工装置７２、及び、制御部１４などから構成されている。図１１には、ノズルボディ製造システム５における加工される部材の移動を白抜き矢印Ｍ５１〜Ｍ５６で示す。
【００５８】
第二加工装置７２は、第一加工装置１１において加工された本体部９５の所定の位置に噴射部９６を加工する。第二加工装置７２は、金属積層造形法によって金属部材を成形する装置である。第二加工装置７２は、図１１に示すように、レーザ発振器１２１、ガルバノメータ１２２、ケース１２３、リコータ１２４などを備える。すなわち、第二加工装置７２は、第一実施形態と異なり、中子を備えていない。
【００５９】
次に、参考例のノズルボディ９１の製造方法について図１２、１３に基づいて説明する。図１２には、参考例のノズルボディ９１の製造方法のフローチャートを示す。
【００６０】
最初に、Ｓ５０１において、第一実施形態のＳ１０１と同じように、ノズルボディ９１に本体部９５及び噴射部９６が設定される。
次に、「共通部加工工程」としてのＳ５０２において、第一実施形態のＳ５０２と同じように、本体部９５が製造される。
【００６１】
次に、Ｓ５０３において、噴射部９６が製造される。図１３に第二加工装置７２における噴射部９６の製造の様子を示す。なお、図１３では、ケース１２３内の噴射部９６の形状をわかりやすくするため、ケース１２３内に充填される金属粉末１０の一部を省略している。
Ｓ５０３では、最初に、第二加工装置１２のケース１２３が有する穴１２５にＳ５０２において加工した本体部９５の端部９５２が挿入される。本体部９５の端部９５２がケース１２３内にセットされた後、ケース１２３内の空間１２０に金属粉末１０が供給される。空間１２０に金属粉末１０が供給された後、リコータ１２４の往復移動（図１３の白抜き矢印Ｆ５２）によってケース１２３内の金属粉末層の表面がならされると、レーザ発振器１２１がケース１２３内の金属粉末１０にレーザを照射する。このとき、制御部１４に事前に入力されている噴射部９６の形状に基づいてレーザが照射される位置が制御される。レーザが照射された金属粉末１０は溶融し焼結する。これにより、端部９５２上に噴射部９６が加工される。
【００６２】
参考例で用いる選択的レーザ焼結法では、一度のレーザ照射で加工可能なレーザの照射方向（図１３に示す実線矢印Ｌ５２の方向）の長さは、噴射部９６のレーザの照射方向Ｌ５２の長さに比べて短い。このため、参考例では、噴射部９６は、本体部９５側から順に噴射部９６の一部を層状に積み重ねるよう加工される。具体的には、端部９５２上に噴射部９６の一部が加工された後、本体部９５はケース１２３内から抜き出す方向に移動する。このとき、本体部９５は、既に加工された噴射部９６の一部の次に加工される噴射部９６の一部がレーザを照射可能な位置にくる程度に移動する。本体部９５が移動した後、リコータ１２４によって空間１２０に金属粉末１０が再度供給されレーザが照射される。Ｓ５０３では、このようにして、噴射部９６は、本体部９５側から複数回に分けて加工される。
【００６３】
Ｓ５０３において、噴射部９６が全て加工されると、最後に、Ｓ５０４において、仕上げの研削加工を行い、ノズルボディ９１が完成する。
【００６４】
参考例のノズルボディ９１の製造方法では、選択的レーザ焼結法によって噴射部９６が製造される。これにより、内部側に複雑な形状を有しており切削加工が困難な有底筒状の部材でも製造することができる。したがって、ノズルボディ９１の形状の自由度を向上することができる。また、噴射部９６は、ケース１２３内に設けられている本体部９５の端部９５２上に直接加工されるため、本体部９５と噴射部９６とを接合する工程を不要とすることができる。
【００６５】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、「部材の製造方法」を含む「多品種部材の製造方法」としてのノズルボディの製造方法について説明した。しかしながら、部材の製造方法が適用される製造方法は、これに限定されない。部材の製造方法のみで通孔を有する部材を製造してもよい。また、多品種部材の製造方法が適用される多品種部材は、ノズルボディに限定されない。複数種の部材間において共通形状をなす「共通部」と複数種の部材間において異なる形状をなす「特徴部」とを有する部材であればよい。
【００６６】
上述の実施形態では、噴孔に挿通されている中子は、加熱による溶融、または、化学反応による分解によって噴射部から除去するとした。しかしながら、噴射部から中子を除去する方法はこれに限定されない。
【００６７】
上述の実施形態では、中子は、噴孔の形状となるよう形成されている中間部、並びに、中間部を支持する内側支持部及び外側支持部を有するとした。しかしながら、中子を構成する部位はこれに限定されない。噴孔の形状となるよう形成されていればよい。
【００６８】
上述の実施形態では、第二加工装置は、金属積層造形法の選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）によって噴射部を加工するとした。しかしながら、第二加工装置が噴射部を加工する方法はこれに限定されない。レーザで加熱した本体部または本体部上の噴射部の表面の溶融池に金属粉末を直接噴射し焼結するレーザ直接積層法（ＬＥＮＳ）や、噴射部を形成する金属材料のワイヤを本体部または本体部上の噴射部の表面に送り出しつつアーク放電により溶融する溶融物堆積法（ＦＤＭ）などによって噴射部を加工してもよい。
【００６９】
上述の実施形態では、「部材の製造装置」を含む「多品種部材の製造システム」としてのノズルボディ製造システムは、燃料噴射弁が有する有底筒状のノズルボディを加工するとした。しかしながら、多品種部材の製造システムが製造する部材はこれに限定されない。複数の部材が有する共通形状をなす共通部と複数の部材間において異なる形状をなす特徴部から形成される部材であればよい。また、部材の製造装置は、単独で通孔を有する部材を製造可能な構成であればよく、内部に部材を形成する材料の粉末またはワイヤを積層可能なケース、ケースの内部に置かれ通孔の形状に形成されている中子、ケース内に部材を形成する材料の粉末またはワイヤを供給可能な材料供給部、部材を形成する材料の粉末またはワイヤを加熱可能な加熱部、及び、通孔に中子が挿通された部材である中子付部材から中子を除去可能な中子除去部を備えていればよい。
【００７０】
第二、三実施形態は、第一実施形態の第二加工装置によって噴射部を製造するとした。しかしながら、第四実施形態の第二加工装置によって噴射部を製造してもよい。
【００７１】
上述の実施形態では、ノズルボディの噴孔の内縁部は曲面状に形成されるとした。しかしながら、内縁部の形状はこれに限定されない。燃料噴射弁における燃料の噴霧状態を高度に制御するための形状であればよい。また噴孔の形状も上述の実施形態には限定されない。中心軸が曲線状になっている形状や、断面積が大きくなったのちに小さくなる形状であってもよい。
【００７２】
上述の「共通部加工装置」としての第一加工装置は、旋削や穴あけなどの切削によって本体部を加工するとした。しかしながら、本体部の加工方法はこれに限定されない。
【００７３】
上述の実施形態では、「部材の製造装置」としての第二加工装置は、レーザ発振器、ガルバノメータ、ケース、リコータ、中子、加熱処理部などを備えるとした。しかしながら、部材の製造装置の構成はこれに限定されない。
【００７４】
上述の実施形態では、第二加工装置のケース内に充填される材料を金属とした。しかしながら、ケース内に充填される材料は金属に限定されない。部材が樹脂から形成される場合、樹脂であってもよい。
【００７５】
上述の実施形態では、第二加工装置は、金属粉末を加熱する「加熱手段」としてレーザ発振器を有するとした。しかしながら、「加熱手段」はこれに限定されない。アーク放電であってもよい。
【００７６】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１、５・・・ノズルボディ製造システム（多品種部材の製造システム）
１０・・・金属粉末（部材を形成する材料の粉末）
１２１・・・レーザ発振器（加熱部）
１２３、２２３・・・ケース
１２４・・・リコータ（材料供給部）
１３・・・中子処理装置（中子除去部）
２５、３５、４５・・・中子
９１・・・ノズルボディ（多品種部材）
９４、９８、９９・・・噴孔（通孔）
９６・・・噴射部（特徴部）
９６１・・・中子付噴射部（中子付部材）
【図１】
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【図２】
2016183405.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016183405.tif 000008
【図７】
2016183405.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016183405.tif 000011
【図１０】
2016183405.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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