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技術 レーザ光透過部材の製造方法、樹脂成形装置並びに複合樹脂製品の製造方法

出願人 株式会社デンソー
発明者 荒井毅河本保典奥田英樹
出願日 2003年6月24日 (17年6ヶ月経過) 出願番号 2003-180203
公開日 2005年1月20日 (15年11ヶ月経過) 公開番号 2005-014319
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 プラスチック等の射出成形 プラスチック等のライニング、接合
主要キーワード 離間箇所 仮想曲線 最外周壁 切断曲線 キャビディ 付与エネルギー レーザ光透過率 接続境界
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

レーザ光透過部材仮想曲線に沿った溶着対象部分をレーザ光吸収部材レーザ溶着する際の溶着不良を防止可能にするレーザ光透過部材の製造方法を提供する。

解決手段

ゲート部120、仮想曲線L1が設定されその仮想曲線L1に沿うレーザ光透過部材の溶着対象部分を少なくとも成形するキャビティ部134であって充填末端壁134bが仮想曲線L1の平行曲線L2に沿って形成されるキャビティ部134、並びにゲート部120からキャビティ部134に向かう樹脂流れを絞る絞り部132bであってキャビティ部134に接続されその接続境界B1が仮想曲線L1の平行曲線L3に沿って形成される絞り部132bを有する金型110を準備する。そして、ゲート部120に樹脂注入し、その注入樹脂からなる結晶性のレーザ光透過部材を金型110により成形する。

概要

背景

従来、レーザ光透過部材レーザ光吸収部材とを樹脂成形し、それら二部材をレーザ溶着して複合樹脂製品を製造する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
レーザ光透過部材がレーザ光吸収部材の孔を塞ぐキャップ等である場合、例えば図19(A)や図20(A)に示す方法が用いられている。それらの方法では、レーザ光透過部材1において環状の仮想曲線Lに沿う溶着対象部分1aに向かってレーザ光照射し、溶着対象部分1aを透過したレーザ光をレーザ光吸収部材2に吸収させる。レーザ光吸収部材2においてレーザ光を吸収した部分は溶融し、その溶融樹脂の熱によりレーザ光透過部材1の部分1aが溶融するため、それら二部材1,2を溶着することができる。

概要

レーザ光透過部材の仮想曲線に沿った溶着対象部分をレーザ光吸収部材にレーザ溶着する際の溶着不良を防止可能にするレーザ光透過部材の製造方法を提供する。ゲート部120、仮想曲線L1が設定されその仮想曲線L1に沿うレーザ光透過部材の溶着対象部分を少なくとも成形するキャビティ部134であって充填末端壁134bが仮想曲線L1の平行曲線L2に沿って形成されるキャビティ部134、並びにゲート部120からキャビティ部134に向かう樹脂流れを絞る絞り部132bであってキャビティ部134に接続されその接続境界B1が仮想曲線L1の平行曲線L3に沿って形成される絞り部132bを有する金型110を準備する。そして、ゲート部120に樹脂注入し、その注入樹脂からなる結晶性のレーザ光透過部材を金型110により成形する。

目的

本発明の目的は、レーザ溶着時における溶着不良を防止可能にするレーザ光透過部材の製造方法及びそれを実施するのに好適な樹脂成形装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

仮想曲線に沿う溶着対象部分がレーザ光吸収部材レーザ溶着されることで複合樹脂製品の一部となるレーザ光透過部材を製造する方法であって、ゲート部、前記仮想曲線が設定されその仮想曲線に沿う前記溶着対象部分を少なくとも成形するキャビティ部であって充填末端壁が前記仮想曲線の第一の平行曲線に沿って形成されるキャビティ部、並びに前記ゲート部から前記キャビティ部に向かう樹脂流れを絞る絞り部であって前記キャビティ部に接続されその接続境界が前記仮想曲線の第二の平行曲線に沿って形成される絞り部を有する金型を準備する段階と、前記ゲート部に樹脂注入し、その注入樹脂からなる結晶性の前記レーザ光透過部材を前記金型により成形する段階と、を含むことを特徴とするレーザ光透過部材の製造方法。

請求項2

仮想曲線に沿う溶着対象部分がレーザ光吸収部材にレーザ溶着されることで複合樹脂製品の一部となるレーザ光透過部材を製造する方法であって、ゲート部、前記仮想曲線が設定されその仮想曲線に沿う前記溶着対象部分を少なくとも成形するキャビティ部であって充填末端壁が前記仮想曲線の第一の平行曲線に沿って形成されるキャビティ部、並びに前記ゲート部から前記キャビティ部に向かう樹脂流れを絞る絞り部であって前記キャビティ部に接続されその接続境界が前記仮想曲線の第二の平行曲線に沿って形成される絞り部を有する金型を準備する段階と、前記ゲート部に樹脂を注入し、その注入樹脂からなる結晶性のブランクであって前記レーザ光透過部材に余剰部分が付加された形状のブランクを前記金型により成形する段階と、前記ブランクの前記余剰部分を除去することで前記レーザ光透過部材を形成する段階と、を含むことを特徴とするレーザ光透過部材の製造方法。

請求項3

前記ブランクを前記金型により成形する段階において、前記第一の平行曲線に一致する輪郭曲線を持つ前記ブランクを樹脂成形し、前記レーザ光透過部材を形成する段階において、前記仮想曲線の任意の平行曲線と一致しない切断曲線に沿って前記ブランクを切断することで前記レーザ光透過部材と前記余剰部分とを分離することを特徴とする請求項2に記載のレーザ光透過部材の製造方法。

請求項4

請求項1、2又は3に記載の方法により製造されたことを特徴とするレーザ光透過部材。

請求項5

仮想曲線に沿う溶着対象部分がレーザ光吸収部材にレーザ溶着されることで複合樹脂製品の一部となるレーザ光透過部材、又は余剰部分が除去されることで前記レーザ光透過部材となるブランクを樹脂成形する装置であって、ゲート部、前記仮想曲線が設定されその仮想曲線に沿う前記溶着対象部分を少なくとも成形するキャビティ部であって充填末端壁が前記仮想曲線の第一の平行曲線に沿って形成されるキャビティ部、並びに前記ゲート部から前記キャビティ部に向かう樹脂流れを絞る絞り部であって前記キャビティ部に接続されその接続境界が前記仮想曲線の第二の平行曲線に沿って形成される絞り部を有する金型を備えており、前記ゲート部への注入樹脂からなる結晶性の前記レーザ光透過部材又は前記ブランクを前記金型により成形することを特徴とする樹脂成形装置

請求項6

請求項1、2又は3に記載の方法によりレーザ光透過部材を製造する段階と、レーザ光吸収部材を製造する段階と、前記レーザ光透過部材の溶着対象部分を前記レーザ光吸収部材にレーザ溶着する段階と、を含むことを特徴とする複合樹脂製品の製造方法。

請求項7

請求項6に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする複合樹脂製品。

技術分野

0001

本発明は、レーザ光透過部材の製造方法、樹脂成形装置並びに複合樹脂製品の製造方法に関する。

0002

従来、レーザ光透過部材とレーザ光吸収部材とを樹脂成形し、それら二部材をレーザ溶着して複合樹脂製品を製造する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
レーザ光透過部材がレーザ光吸収部材の孔を塞ぐキャップ等である場合、例えば図19(A)や図20(A)に示す方法が用いられている。それらの方法では、レーザ光透過部材1において環状の仮想曲線Lに沿う溶着対象部分1aに向かってレーザ光照射し、溶着対象部分1aを透過したレーザ光をレーザ光吸収部材2に吸収させる。レーザ光吸収部材2においてレーザ光を吸収した部分は溶融し、その溶融樹脂の熱によりレーザ光透過部材1の部分1aが溶融するため、それら二部材1,2を溶着することができる。

背景技術

0003

【特許文献1】
特開2001−71384号公報

0004

ここで、図19(A)のレーザ溶着に供されるレーザ光透過部材1を樹脂成形するための金型4を図19(B)に示す。この金型4のキャビティ6において、溶着対象部分1aを成形する部分(溶着対象成形部分)6aと充填末端壁6bとの間の経路距離X1は一定である。一方、金型4において、溶着対象成形部分6aの各箇所とその箇所に最も近いゲート5との間の経路距離X2は一定でない。そのため、溶着対象成形部分6aにおいて樹脂充填が完了するまでの時間は当該部分6aの各箇所で相違する。結晶性のレーザ光透過部材1を成形する場合、距離X2が短くなるほど即ち溶着対象成形部分6aがゲート5に近くなるほど、成形される溶着対象部分1aでは結晶化度が高くなり、それに応じてレーザ光透過率が低くなる。その結果、金型4を用いて成形した結晶性レーザ光透過部材1をレーザ光吸収部材2に溶着する場合、次の問題が生じる。例えば、ゲート5に近い部分6aで成形された溶着対象部分1aに合わせてレーザ光の照射エネルギーを定めると、ゲート5から離れた部分6aで成形された溶着対象部分1aの透過レーザ光はレーザ光吸収部材2に過大なエネルギーを付与する。付与エネルギーが過大になることで、レーザ光吸収部材2の形成樹脂ガス化して溶着界面にボイドが発生し、溶着強度が低下する。また、付与エネルギーが過大になることで、レーザ光吸収部材2が過溶融してばりが発生し、複合樹脂製品の外観性が悪化する。一方、ゲート5から離れた部分6aで成形された溶着対象部分1aに合わせて照射エネルギーを定めると、ゲート5に近い部分6aで成形された溶着対象部分1aの透過レーザ光はレーザ光吸収部材2に十分なエネルギーを付与できない。付与エネルギーが不足することで、レーザ光吸収部材2の溶融量が不足し、溶着強度が低下する。

0005

次に、図20(A)のレーザ溶着に供されるレーザ光透過部材1を樹脂成形するための金型7を図20(B)に示す。この金型7では、キャビティ9において溶着対象部分1aを成形する部分(溶着対象成形部分)9aの各箇所とその箇所に最も近いゲート8との間の経路距離Y1が概ね一定とされている。しかし、金型7のキャビティ9においては、溶着対象成形部分9aと充填末端壁9bとの間の経路距離Y2が一定でない。そのため、溶着対象成形部分9aにおいて樹脂充填が完了するまでの時間は当該部分9aの各箇所で相違する。結晶性のレーザ光透過部材1を成形する場合、距離Y2が長くなるほど即ち充填末端壁9bが溶着対象成形部分9aから離れるほど、成形される溶着対象部分1aでは結晶化度が高くなり、それに応じてレーザ光透過率が低くなる。その結果、金型7で成形した結晶性のレーザ光透過部材1をレーザ光吸収部材2に溶着する場合にも、金型4で成形した結晶性のレーザ光透過部材1の場合と同様に溶着不良が生じる。

発明が解決しようとする課題

0006

上記問題に鑑み、本発明の目的は、レーザ溶着時における溶着不良を防止可能にするレーザ光透過部材の製造方法及びそれを実施するのに好適な樹脂成形装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、溶着不良を防止する複合樹脂製品の製造方法を提供することにある。

0007

請求項1及び2に記載の発明は、ゲート部、レーザ光透過部材の溶着対象部分を少なくとも成形するキャビティ部、並びにゲート部からキャビティ部に向かう樹脂流れを絞る絞り部を有する金型を準備する。この金型において、キャビティ部の充填末端壁は仮想曲線の第一の平行曲線に沿って形成される。これによりキャビティ部では、仮想曲線に沿った溶着対象部分の成形部分と充填末端壁との間の経路距離をほぼ一定にすることができる。また、この金型において絞り部はキャビティ部に接続され、その接続境界は仮想曲線の第二の平行曲線に沿って形成される。これによりキャビティ部では、仮想曲線に沿った溶着対象部分の成形部分と接続境界との間の経路距離をほぼ一定にすることができる。

0008

そして請求項1及び2に記載の発明は、上記金型のゲート部に樹脂注入し、その注入樹脂からなる結晶性のレーザ光透過部材又はブランクを金型によって成形する。ゲート部と絞り部との間の経路距離が一定でない場合、絞り部の各箇所では、ゲート部に注入された樹脂が到達するまでの時間に違いが生じる。しかし、絞り部においてゲート部から最も離れた箇所(最離間箇所)よりもゲート部に近い箇所に到達した樹脂は、絞りによって高抵抗を受けるキャビティ部側への流動よりも、最離間箇所に向かう小抵抗の流動を優先させられる。これにより、接続境界をゲート部側からキャビティ部側に越える樹脂量は、最離間箇所に樹脂が到達したときに急増するようになる。

0009

接続境界を一挙に樹脂が越えると共に、接続境界及び充填末端壁の各々と溶着対象部分の成形部分(溶着対象成形部分)との間の経路距離がほぼ一定となる本発明では、充填末端壁の各箇所での樹脂到達時の差、さらには溶着対象成形部分の各箇所での樹脂充填完了時の差が短縮される。したがって、ゲート部と溶着対象成形部分との間の経路距離に拘わらず、結晶化度ひいてはレーザ光透過率が均一化された溶着対象部分を成形できる。かかる溶着対象部分がレーザ光吸収部材にレーザ溶着されるときには、溶着対象部分の各箇所を透過したレーザ光がレーザ光吸収部材に付与するエネルギーに大きな差が生じないので、溶着不良が防止される。
尚、本発明において「曲線」とは、直線を含む広義の曲線を意味する。また、本発明において「ゲート部」は一つであっても、複数であってもよい。

0010

請求項3に記載の発明によると、仮想曲線の第一の平行曲線に一致する輪郭曲線を持つブランクを金型により樹脂成形する。そして、仮想曲線の任意の平行曲線と一致しない切断曲線に沿ってブランクを切断することで、レーザ光透過部材と余剰部分とを分離する。このような方法によれば、切断曲線に一致することとなるレーザ光透過部材の輪郭曲線が仮想曲線の任意の平行曲線と一致しない場合でも、溶着対象部分のレーザ光透過率を均一化できる。

0011

請求項4に記載の発明は、請求項1、2又は3に記載の方法により製造されたレーザ光透過部材である。このレーザ光透過部材の溶着対象部分がレーザ光吸収部材にレーザ溶着されるときには、溶着対象部分の各箇所を透過したレーザ光がレーザ光吸収部材に付与するエネルギーに大きな差が生じないので、溶着不良が防止される。
請求項5に記載の発明は、請求項1、2及び3に記載の方法において使用する金型と同一構成の金型を備えた樹脂成形装置であるので、請求項1、2又は3に記載の方法を実施する際に好適に使用されて上記と同様な効果を実現し得る。

課題を解決するための手段

0012

請求項6に記載の発明によると、請求項1、2又は3に記載の方法により製造されたレーザ光透過部材の溶着対象部分をレーザ光吸収部材にレーザ溶着する。そのため、溶着対象部分の各箇所を透過したレーザ光がレーザ光吸収部材に付与するエネルギーに大きな差が生じない。これにより溶着不良を防止して、溶着強度及び外観性に優れた複合樹脂製品を製造できる。尚、レーザ光透過部材を製造する段階とレーザ光吸収部材を製造する段階とについては、一方の段階を他方の段階の後に実施するようにしてもよいし、互いに同時期に実施するようにしてもよい。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の方法により製造された複合樹脂製品であるので、溶着強度及び外観性に優れた製品となる。

0013

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第一実施形態)
本発明の第一実施形態により製造される複合樹脂製品としての電磁弁図2,3に示す。電磁弁10は、ハウジング20に埋設されたコイルへの通電により、ハウジング20の内孔21に収容された弁部材往復駆動する。弁部材の往復移動に応じて電磁弁10は、ハウジング20及びキャップ30の各内孔21,31で形成される流体通路開閉して、流体の流れを制御する。

0014

まず、電磁弁10の構成を説明する。
ハウジング20において、内孔21の開口端段付孔状の嵌合孔部22を構成している。嵌合孔部22の段差壁24は環状に形成され、平坦な壁面を有している。キャップ30は、内孔31を形成する筒状の本体部32と、本体部32の一端に設けられた環状フランジ形の嵌合板部34を有している。嵌合板部34は、一定厚さT1の内周部36と、内周部36より薄い一定厚さT2の外周部37とから構成されている。各部36,37においてキャップ30の端面となる側の板面は互いに面一に繋がり、本体部32の中心軸線に垂直な平坦面とされている。嵌合板部34の外周部37は嵌合孔部22に嵌合し、仮想曲線L1に沿う部分37aを段差壁24に溶着されている。本実施形態の仮想曲線L1は、外周部37の最外周壁37bが沿う輪郭曲線L0の平行曲線に一致しており、周方向において曲率が変化する環状とされている。

0015

次に、電磁弁10の製造方法を図4に示すフローチャートに従って説明する。
テップS1では、レーザ光透過性及び結晶性を有するキャップ30を製造する。本実施形態では、図1に示す樹脂成形装置100を用いた樹脂成形によりキャップ30を製造する。このときキャップ30については、後述の照射レーザ光に対する吸収性が低くなるように、好適にはレーザ光透過率が25%以上となるように熱可塑性樹脂を用いて成形する。使用する熱可塑性樹脂としては、例えばポリアミドポリプロピレンポリブチレンテレフタレート等の樹脂、あるいはそれらの樹脂に透明化剤、使用レーザ光に対する吸収性が十分に低いその他の各種添加物を配合したものを選択できる。以上、キャップ30が特許請求の範囲に記載の「結晶性のレーザ光透過部材」に相当し、ステップS1が特許請求の範囲に記載の「レーザ光透過部材を製造する段階」に相当する。

0016

ステップS2では、レーザ光吸収性を有すると共にコイルがインサートされるハウジング20を樹脂成形により製造する。このときハウジング20については、照射レーザ光に対する吸収性がキャップ30より高くなるように、好適にはレーザ光透過率が5%以下となるように熱可塑性樹脂を用いて成形する。使用する熱可塑性樹脂としては、例えばポリアミド、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート等の樹脂、あるいはそれらの樹脂にカーボンブラック等の着色剤、その他の各種添加物を配合したものを選択できる。以上、ハウジング20が特許請求の範囲に記載の「レーザ光吸収部材」に相当し、ステップS2が特許請求の範囲に記載の「レーザ光吸収部材を製造する段階」に相当する。

0017

ステップS3では、弁部材を収容させたハウジング20の嵌合孔部22にキャップ30の嵌合板部34を嵌合した後、嵌合板部34の溶着対象部分37aを嵌合孔部22の段差壁24にレーザ溶着する。このとき、図5に示すように仮想曲線L1に沿った溶着対象部分37aの周方向全域にほぼ同時にレーザ光を照射することで、当該部分37aを透過したレーザ光を段差壁24に吸収させる。レーザ光を吸収した段差壁24は溶融し、その溶融樹脂の熱により溶着対象部分37aが溶融する。溶着対象部分37a及び段差壁24から溶け出した樹脂は混合され、冷却により固化する。その結果、図3(B)に示すように混合樹脂固化物40を介してキャップ30とハウジング20とが互いに固着する。

0018

尚、ステップS3においてレーザ光を発生させるレーザとしては、ガラスレーザルビーレーザYAGレーザチタンサファイアレーザ等の固体レーザHe−NeレーザCO2レーザ希ガスイオンレーザエキシマレーザ等の気体レーザ半導体レーザ等を選択することができ、レーザ光の照射エネルギーが所望値となるように出力を調整して使用される。上述したように溶着対象部分37aの周方向全域にほぼ同時にレーザ光を照射するには、例えばレーザから発せられたレーザ光をプリズム分光し照射方向をミラーで整える等の方法を採用できる。以上、ステップS3が特許請求の範囲に記載の「レーザ溶着する段階」に相当する。

0019

次に、上記ステップS1で用いる樹脂成形装置100について説明する。
図1に示すように樹脂成形装置100は、金型110、金型110に溶融樹脂を射出する射出機140、並びに金型110の型開閉を行う型開閉機構(図示しない)を備えている。

0020

金型110は複数の型板111,112から構成され、それら型板111,112の型合わせにより複数のゲート部120、第一キャビティ部130、第二キャビディ部132及び第三キャビティ部134を形成する。以下の金型110の構成説明では、金型110が型合わせされているものとして説明を進める。

0021

複数のゲート部120は仮想円O上に等間隔に並んでいる。各ゲート部120の内部空間には、射出機140から射出された溶融樹脂がランナ122を通じて注入される。
第一キャビティ部130は、本体部32を象った壁面によって、仮想円Oと同軸筒状空間131を形成している。第一キャビティ部130の一端は複数のゲート部120に、他端は第二キャビティ部132にそれぞれ接続されている。第二及び第三キャビティ部132,134に樹脂が充填されていないとき第一キャビティ部130は、ゲート部120から空間131に流入した樹脂を第二キャビティ部132側に流通させる。第二及び第三キャビティ部132,134に樹脂が充填された後に第一キャビティ部130は、ゲート部120からの流入樹脂を充填されて、図6に示すように本体部32を成形する。

0022

第二キャビティ部132は、嵌合板部34の内周部36を象った壁面により断面環状の空間133を形成している。第二キャビティ部132の最内周端は第一キャビティ部130に、最外周端は第三キャビティ部134にそれぞれ接続されている。第三キャビティ部134に樹脂が充填されていないとき第二キャビティ部132は、第一キャビティ部130から空間133に流入した樹脂を第三キャビティ部134側に流通させる。第三キャビティ部134に樹脂が充填された後に第二キャビティ部132は、第一キャビティ部130からの流入樹脂を充填されて、図6に示すように内周部36を成形する。

0023

第三キャビティ部134は、嵌合板部34の外周部37を象った壁面により断面環状の空間135を形成している。第三キャビティ部134の最内周端は第二キャビティ部132に接続されている。第三キャビティ部134は、第二キャビティ部132から空間135に流入した樹脂を充填されて、溶着対象部分37aを含む外周部37を図6に示すように成形する。本実施形態では、図6に示す如く第三キャビティ部134の最外周壁134bが外周部37の最外周壁37bを成形するように金型110が構成されている。以上、第三キャビティ部134が特許請求の範囲に記載の「キャビティ部」に相当する。

0024

図1,7,8に示すように、第三キャビティ部134において溶着対象部分37aを成形する部分(溶着対象成形部分)134aに、その成形により得られた溶着対象部分37aが沿うこととなる仮想曲線L1を設定する。かかる設定の下、第三キャビティ部134の最外周壁134bは、第三キャビティ部134における樹脂流動方向の仮想曲線L1より下流側に形成され、仮想曲線L1の平行曲線L2に沿っている。そのため、図7に示すように溶着対象成形部分134aと最外周壁134bとの間の経路距離D1がほぼ一定となっており、また図6に示すように第三キャビティ部134の最外周壁134bにより成形される最外周壁37bの輪郭曲線L0が平行曲線L2と一致する。最外周壁134bは第三キャビティ部134の充填末端に位置して樹脂流動を遮るものであり、特許請求の範囲に記載の「充填末端壁」に相当する。

0025

また上記仮想曲線L1の設定の下、第二キャビティ部132の最外周壁132bは、第三キャビティ部134における樹脂流動方向の仮想曲線L1より上流側となる位置に形成され、仮想曲線L1の平行曲線L3に沿っている。そのため、図7に示すように最外周壁132bと溶着対象成形部分134aとの間の経路距離D2がほぼ一定となっている。第二キャビティ部132の最外周端をなす最外周壁132bと第三キャビティ部134との接続境界B1は、第二キャビティ部132の空間133と第三キャビティ部134の空間135との境界と重なっている。断面環状の空間133,135について径方向軸線法線とする断面の断面積を考えたとき、接続境界B1近傍では、最外周壁132bの存在によって空間133の断面積より空間135の断面積が小さくされている。そのため、空間133内の溶融樹脂が接続境界B1を空間135側に越えるとき、その樹脂流れの断面積が最外周壁132bによって絞られる。即ち最外周壁132bが特許請求の範囲に記載の「絞り部」に相当し、接続境界B1が特許請求の範囲に記載の「接続境界」に相当する。

0026

溶着対象成形部分134aの各箇所とその箇所に最も近いゲート部120との間の経路距離D3が例えば図7,8に示す如く部分134aの周方向で変化するように、各ゲート部120は配置されている。そのため、溶着対象成形部分134aと最外周壁132bとの間の経路距離D2がほぼ一定とされる本実施形態では、最外周壁132bの各箇所とその箇所に最も近いゲート部120との間の経路距離D4が例えば図7,8に示す如く壁132bの周方向で変化している。

0027

次に、樹脂成形装置100によりキャップ30を樹脂成形する上記ステップ1の詳細を、図9に示すフローチャートに従って説明する。
ステップS11では、型開閉機構の型閉作動により金型110の型板111,112を図1に示すように型合わせする。型合わせにより、ゲート部120及びキャビティ部130,132,134が形成される。以上、ステップS11が特許請求の範囲に記載の「金型を準備する段階」に相当する。

0028

ステップS12では、型開閉機構により金型110に型締め力を付与しつつ、射出機140から金型110に溶融樹脂を射出する。射出された樹脂はゲート部120の内部空間に注入され、まず、第一キャビティ部130の空間131を通過して第二キャビティ部132の空間133に流入する。最外周壁132bの各箇所と最近ゲート部120との間の経路距離D4が一定でないため、最外周壁132bの各箇所では、ゲート部120に注入された樹脂が到達するまでの時間に差が生じる。しかし、経路距離D4が最長となる箇所α(図8参照)よりも距離D4の短い箇所に到達した樹脂は、最外周壁132bで絞られた空間135側へ高抵抗を受けながら向かう流動よりも、空間133内を最長箇所α側へ向かう低抵抗の流動を優先させられる。これにより、接続境界B1を空間133側から空間135側に越える樹脂量は、最長箇所αに樹脂が到達したときに急増するようになる。このようにして接続境界B1を一挙に越えた樹脂は、最外周壁132b及び134bと溶着対象成形部分134aとの間の経路距離D2,D1がほぼ一定であることにより最外周壁134bの周方向の各箇所にほぼ時間差なく到達し、さらに溶着対象成形部分134aの周方向の各箇所にほぼ時間差なく充填完了する。第三キャビティ部134の全部分に樹脂が充填された後には、第二キャビティ部132、第一キャビティ部130に順次樹脂が充填される。各キャビティ部130,132,134における充填樹脂冷却固化され、図6に示すようにキャップ30の各部32,36,37となる。以上、ステップS12が特許請求の範囲に記載の「レーザ光透過部材を金型により成形する段階」に相当する。

0029

このように樹脂充填がほぼ時間差なく完了する溶着対象成形部分134aの各箇所は、最近ゲート部120との間の経路距離D3に依ることなく、結晶化度ひいてはレーザ光透過率を均一にした溶着対象部分37aを成形できる。そのため、上記ステップS3のレーザ溶着時に溶着対象部分37aの任意の箇所に合わせて照射エネルギーを定めても、溶着対象部分37aの各箇所を透過したレーザ光が段差壁24に付与するエネルギーに差が生じない。したがって、ボイドやばりが発生せず、溶着強度及び外観性が確保される。

0030

(第二実施形態)
本発明の第二実施形態による製造される複合樹脂製品としての電磁弁を図10に示す。
第二実施形態の電磁弁50においてキャップ30の嵌合板部34は、一定厚さT1の内周部36と、板厚径方向において段階的に変化する外周部37とから構成されている。外周部37は、内周部36より薄い一定厚さT21の薄肉部60と、薄肉部60より厚い一定厚さT22の厚肉部61とを径方向外側に向かって順に有している。本実施形態では、内周部36の厚さT1と厚肉部61の厚さT22とが一致している。嵌合板部34は外周部37の厚肉部61において嵌合孔部22に嵌合し、その厚肉部61において仮想曲線L1に沿う部分37aを段差壁24に溶着されている。

0031

第二実施形態による電磁弁50の製造方法は、図11に示す金型210を備えた樹脂成形装置100によりキャップ30を製造する点で、第一実施形態による電磁弁10の製造方法と相違している。
以下、金型210について、当該金型210が型合わせされているものとして説明する。

0032

金型210は、第三キャビティ部134の構成の点で第一実施形態の金型110と相違している。具体的に第三キャビティ部134は、外周部37の薄肉部60を象った壁面により断面環状の空間221を形成している。第三キャビティ部134はさらに、外周部37の厚肉部61を象った壁面により断面環状の空間223を空間221の外周側即ち反第二キャビティ部側に形成している。空間223が樹脂で充填されていないとき第三キャビティ部134は、第二キャビティ部132から空間221に流入した樹脂を空間223側に流通させて空間223に充填する。空間223が樹脂で充填された後に第三キャビティ部134は、第二キャビティ部132からの流入樹脂を空間221に充填する。第三キャビティ部134は、空間223,221に順次充填された樹脂により厚肉部61及び薄肉部60をそれぞれ成形する。即ち第三キャビティ部134は、溶着対象部分37aを含む外周部37を成形する。

0033

図11,12に示すように、金型210において第三キャビティ部134の溶着対象成形部分134aに仮想曲線L1を設定する。この設定の下、空間221と空間223との境界B2は、第三キャビティ部134における樹脂流動方向の仮想曲線L1より上流側且つ平行曲線L3より下流側に位置し、仮想曲線L1の平行曲線L4に沿っている。そのため図12に示すように、接続境界B1と境界B2との間の経路距離D5及び境界B2と溶着対象成形部分134aとの間の経路距離D6がそれぞれほぼ一定となっており、D5,D6の和に等しい経路距離D2もほぼ一定となっている。尚、上記仮想曲線L1の設定の下、第三キャビティ部134の空間223に臨む最外周壁134bは、第一実施形態と同様に仮想曲線L1より下流側の平行曲線L2に沿っており、溶着対象成形部分134aとの間にほぼ一定の距離D1をあけている。また、溶着対象成形部分134aの各箇所と最近ゲート部120との間の経路距離D3は、例えば図12に示す如く部分134aの周方向で変化し、最外周壁132bの各箇所と最近のゲート部120との間の経路距離D4は、例えば図12に示す如く壁132bの周方向で変化している。以上、本実施形態においても、第三キャビティ部134が特許請求の範囲に記載の「キャビティ部」に相当し、最外周壁134bが特許請求の範囲に記載の「充填末端壁」に相当する。

0034

このような金型210を備えた樹脂成形装置100によりキャップ30を樹脂成形する方法について説明する。まず、第一実施形態のステップS11に準じるステップで金型210の型板111,112を図11に示すように型合わせした後、第一実施形態のステップS12に準ずるステップで金型210に溶融樹脂を射出する。すると、第一実施形態と同様の原理により接続境界B1を第三キャビティ部134側に一挙に越えた樹脂が、空間221から境界B2を越えて空間223に流入する。断面環状の空間221,223について径方向軸線を法線とする断面の断面積を考えたとき、空間223の断面積は薄肉部60及び厚肉部61の肉厚差(T22−T21)に応じて空間221の断面積より大きくされている。そのため、樹脂が境界B2を越えるときには、その樹脂流れの断面積が拡大される。しかし、接続境界B1及び溶着対象成形部分134aと境界B2との間の経路距離D5,D6がほぼ一定であるため、境界B2近傍での樹脂流れの断面積拡大によっては、溶着対象成形部分134aの各箇所における樹脂充填完了時に差が殆ど生じない。したがって、溶着対象成形部分134aで成形された溶着対象部分37aの任意箇所に合わせてレーザ光の照射エネルギーを定めてもボイドやばりが発生せず、溶着強度及び外観性が確保される。

0035

(第三実施形態)
本発明の第三実施形態による製造される複合樹脂製品としての電磁弁を図13に示す。
第三実施形態の電磁弁70のキャップ30において、段差壁24に溶着される部分37aが沿う仮想曲線L1は真円形環状曲線である。したがって、周方向において曲率が変化する最外周壁37bの輪郭曲線L0は、仮想曲線L1の任意の平行曲線と一致していない。

0036

第三実施形態による電磁弁70の製造方法は、キャップ30の製造方法の点で第一実施形態と相違している。即ち第三実施形態では、図14に示すようにブランク80を樹脂成形した後、図15に示すようにブランク80の余剰部分82を除去してキャップ30を得る。尚、ブランク80は、キャップ30の嵌合板部34の外周側に余剰部分82を付加した形状を有している。これにより、余剰部分82の最外周壁82bの輪郭曲線L5を溶着対象部分37aが沿う仮想曲線L1の一平行曲線に一致させている。

0037

ブランク80の樹脂成形には、図16,17の金型310を備えた樹脂成形装置100を用いる。以下、金型310について、当該金型310が型合わせされているものとして説明する。
金型310は、第三キャビティ部134の構成の点で第一実施形態の金型110と相違している。具体的に金型310は、第三キャビティ部134が外周部37及び余剰部分82を成形するように、特に第三キャビティ部134の最外周壁134bが余剰部分82の最外周壁82bを成形するように構成されている。したがって、第三キャビティ部134の溶着対象成形部分134aに仮想曲線L1を設定した場合、図17に示すように、最外周壁134bで成形される最外周壁82bの輪郭曲線L5が仮想曲線L1の平行曲線L2と一致する。尚、上記仮想曲線L1の設定の下、最外周壁134bは第一実施形態と同様に仮想曲線L1より下流側の平行曲線L2に沿っており、溶着対象成形部分134aとの間にほぼ一定の距離D1をあけている。また、溶着対象成形部分134aの各箇所と最近のゲート部120との間の経路距離D3は、例えば図16に示す如く部分134aの周方向で変化し、最外周壁132bの各箇所と最近のゲート部120との間の経路距離D4は、例えば図17に示す如く壁132bの周方向で変化している。以上、本実施形態においても、第三キャビティ部134が特許請求の範囲に記載の「キャビティ部」に相当し、最外周壁134bが特許請求の範囲に記載の「充填末端壁」に相当する。

0038

このような金型310を備えた樹脂成形装置100によりブランク80を樹脂成形し、その後キャップ30を形成する方法について、図18に示すフローチャートに従って詳細に説明する。
ステップS11’では、第一実施形態のステップS11に準じて金型310の型板111,112を図16に示すように型合わせする。このステップS11’が特許請求の範囲に記載の「金型を準備する段階」に相当する。

0039

ステップS12’では、第一実施形態のステップS12に準じて金型310に溶融樹脂を射出する。その結果、最外周壁132bにおいて同一のゲート部120が最近となる各領域では、経路距離D4が最長となる箇所β(図16(B)参照)よりも距離D4の短い箇所に到達した樹脂が、第一実施形態と同様の原理により最長箇所βに向かう流動を優先させられる。したがって、接続境界B1を第三キャビティ部134側に一挙に越えた樹脂は、余剰部分82の最外周壁82bを成形する最外周壁134bの各箇所にほぼ時間差なく到達し、溶着対象成形部分134aの各箇所にほぼ時間差なく充填完了する。第三キャビティ部134の全部分に樹脂が充填された後、第二及び第一キャビティ部132,130に順次樹脂が充填され、各キャビティ部130,132,134内の充填樹脂が冷却固化される。これにより、キャップ30の外周部37に余剰部分82が付加されたブランク80が図17に示すように成形される。

0040

尚、ステップS12’の樹脂成形では、第一実施形態で説明した熱可塑性樹脂を用いることで、レーザ光透過性及び結晶性のブランク80を成形する。以上、ステップS12’が特許請求の範囲に記載の「ブランクを金型により成形する段階」に相当する。

0041

ステップS13’では、ブランク80に付加された余剰部分82を切削加工せん断加工等により除去することで、レーザ光透過性及び結晶性のキャップ30を形成する。このとき図15に示す如く、形成するキャップ30の輪郭曲線L0に一致するように切断曲線L6をブランク80に設定しその切断曲線L6に沿ってブランク80を切断することで、キャップ30と余剰部分82とを互いに分離する。尚、ステップS13’では、余剰部分82の除去後、キャップ30の輪郭曲線L0に沿う最外周壁37bに対して研磨加工等の仕上げ加工を施してもよい。以上、ステップS13’が特許請求の範囲に記載の「レーザ光透過部材を形成する段階」に相当する。

0042

このように第三実施形態によれば、キャップ30の輪郭曲線L0が仮想曲線L1の任意の平行曲線と一致しない場合でも、溶着対象成形部分134aの各箇所にほぼ時間差なく充填された樹脂からなる溶着対象部分37aを成形できる。かかる溶着対象部分37aは結晶化度及びレーザ光透過率について周方向で均一化されるので、レーザ溶着時に溶着対象部分37aの任意箇所に合わせて照射エネルギーを定めてもボイドやばりが発生せず、溶着強度及び外観性が確保される。

0043

以上、本発明の複数の実施形態について説明した。
尚、上記複数の実施形態では、キャップ30の溶着対象部分37aが沿う仮想曲線L1は環状曲線即ち閉曲線であったが、仮想曲線L1は直線や波線等の開曲線であってもよい。同様に、仮想曲線L1に応じて金型110,210,310に設定される平行曲線L2,L3,L4についても、閉曲線又は開曲線を適宜採用することができる。

0044

また上記複数の実施形態では、キャップ30又はブランク80の樹脂成形に用いる金型110,210,310においてゲート部120を複数形成するようにした。これに対し、金型110,210,310において第一キャビティ部130に接続されるゲート部120一つだけ形成するようにしても、上記複数の実施形態と同様の効果が得られる。

0045

さらに上記複数の実施形態では、キャップ30において仮想曲線L1に沿った溶着対象部分37aの周方向全域にほぼ同時にレーザ光を照射した。これに対し、溶着対象部分37aにおけるレーザ光の照射箇所を仮想曲線L1に沿って順次移動させることで、溶着対象部分37aの周方向全域にレーザ光を照射するようにしてもよい。

発明を実施するための最良の形態

0046

またさらに上記複数の実施形態では、キャップ30を製造した後、ハウジング20を製造した。これに対し、ハウジング20を製造した後、キャップ30を製造するようにしてもよいし、キャップ30とハウジング20とを同時期に製造するようにしてもよい。

図面の簡単な説明

0047

さらにまた上記複数の実施形態では、キャップ30がハウジング20に溶着されてなる電磁弁10,50,70の製造に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、レーザ光透過部材がレーザ光吸収部材にレーザ溶着されてなる各種の複合樹脂製品の製造に適用できる。

図1
第一実施形態による電磁弁の製造に用いる樹脂成形装置を示す断面図(A)及び(A)のI−I線断面図(B)である。
図2
第一実施形態による電磁弁を示す斜視図である。
図3
第一実施形態による電磁弁を示す断面図(A)及び(A)のIII−III線断面図(B)である。
図4
第一実施形態による電磁弁の製造方法を説明するためのフローチャートである。
図5
第一実施形態による電磁弁の製造においてレーザ溶着する方法を示す斜視図である。
図6
第一実施形態による電磁弁の製造においてキャップを樹脂成形する方法を示す図であって、図1(A)に対応する断面図である。
図7
第一実施形態による電磁弁の製造に用いる樹脂成形装置を拡大して示す図であって、図1(A)に対応する断面図である。
図8
第一実施形態による電磁弁の製造に用いる樹脂成形装置を拡大して示す図であって、図1(B)に対応する断面図である。
図9
第一実施形態による電磁弁の製造においてキャップを製造する方法を説明するためのフローチャートである。
図10
第二実施形態による電磁弁を示す断面図(A)及び(A)のX−X線断面図(B)である。
図11
第二実施形態による電磁弁の製造に用いる樹脂成形装置を示す断面図(A)及び(A)のXI−XI線断面図(B)である。
図12
第二実施形態による電磁弁の製造に用いる樹脂成形装置を拡大して示す図であって、図11(A)に対応する断面図である。
図13
第三実施形態による電磁弁を示す断面図(A)及び(A)のXIII−XIII線断面図(B)である。
図14
第三実施形態による電磁弁の製造において成形されるブランクを示す平面図(A)及び(A)のXIV−XIV線断面図(B)である。
図15
第三実施形態による電磁弁の製造において互いに分離させたキャップと余剰部分とを示す平面図である。
図16
第三実施形態による電磁弁の製造に用いる樹脂成形装置を示す断面図(A)及び(A)のXVI−XVI線断面図(B)である。
図17
第三実施形態による電磁弁の製造においてブランクを樹脂成形する方法を示す図であって、図16(A)に対応する断面図である。
図18
第三実施形態による電磁弁の製造においてキャップを製造する方法を説明するためのフローチャートである。
図19
従来の複合樹脂製品の製造方法を示す図であって、レーザ溶着する方法を示す斜視図(A)及び(A)のレーザ光透過部材の樹脂成形に用いる金型を示す断面図(B)である。
図20
従来の複合樹脂製品の別の製造方法を示す図であって、レーザ溶着する方法を示す斜視図(A)及び(A)のレーザ光透過部材の樹脂成形に用いる金型を示す断面図(B)である。
【符号の説明】
10,50,70 電磁弁
20 ハウジング(レーザ光吸収部材)
30 キャップ(レーザ光透過部材)
32 本体部
34 嵌合板部
36内周部
37 外周部
37a溶着対象部分
37b最外周壁
80 ブランク
82 余剰部分
82b 最外周壁
100 樹脂成形装置
110,210,310 金型
120ゲート部
130 第一キャビティ部
132 第二キャビティ部
132b 最外周壁(絞り部)
134 第三キャビティ部(キャビティ部)
134a 溶着対象成形部分
134b 最外周壁(充填末端壁)
140射出機
B1接続境界
L1仮想曲線
L2 平行曲線(第一の平行曲線)
L3 平行曲線(第二の平行曲線)
L5輪郭曲線
L6 切断曲線

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