JPH0729373B2 - 熱可塑性管状体の加工方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、合成樹脂などの熱可塑性物質よりなる管状体
の端部の製造加工に関する。詳しくは、熱可塑性管状体
の端部をテーパ形状に成形加工すべく管状体を加熱して
径を縮小加工するために安定した形状と精度向上を得る
管状体の製造方法とその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来における熱可塑性管状体により製造される例えばス
ポイト，ビュレット，分注器などに用いられるノズルな
どは、流体物質を精度よく分注するため管状体を縮径加
工方法にて製造している。その成形方法は型を用いて成
形する方法と、型を用いないで成形する方法とがある。
型を用いない場合の従来技術としては、例えば特表昭58
−500405号公報がある。この公報による成形方法は、加
工する管状体の軸に対称に加熱する様に設置された加熱
手段により管状体を軟化せしめ、その管状体を軸方向に
引伸ばし、その引伸ばし後において引伸ばした管状体を
冷却手段にて冷却して径を縮小加工するという方法であ
る。

また上記に対し型を用いて成形する方法として一般に用
いられる方法は、管状体の内径に針金型（内型）を挿入
し外周に外型を用いて成形する方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記内型と外型により成形される方法においては、長尺
の管状体の端部に、テーパ形状を成形する場合、針金型
（内型）を管状体内に挿入する際に針金型の先端などの
稜部が管状体の内壁面に当接し傷を付けるなどの不具合
が生じていた。また、管状体を加熱成形の際に針金型
（内型）の表面の粗さが、そのまま縮径成形された管状
体のテーパ部の内壁面に転写されるため、このテーパ部
に転写された粗さ（凹凸）により例えば分注器などのノ
ズルとして使用した場合は、そのテーパ部内面の粗さと
分注液体の流通による摩擦による摩擦係数が増加し、正
確な分注精度が得られないという問題点があった。また
上記型を用いない場合の成形方法においては、加熱体が
所定の縮径寸法に縮径するのみで、テーパ部のテーパ角
度やテーパの初始部の円滑な形状などノズルとしての形
状については全く考慮されていないため精度が悪く不安
定な生産がよぎなくされていた。また型を用いないがた
め成形品の形状・寸法を一定とするために高度の熟練技
術を必要とし、更には製品コスト高となるなどの問題が
あった。

本発明は、上記諸問題点を解消した成形方法である。即
ちテーパ部内壁面が滑らかに成形しかつ熟練技術を要せ
ず所定の形状と寸法が安定し品質がよく生産性のよい熱
可塑性管状体の加工方法とその加工装置を提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、熱可塑性管状体を同一軸線上に対応して配設
した一対の装置手段にそれぞれ装着し、この一対の装着
手段を同期回転させて管状体を回転し、上記一対の装着
手段間に配設した加熱手段にて上記管状体を軸線に沿っ
て予め設定した加熱温度分布および加熱時間により軟化
せしめ、上記一対の装着手段を回転しつつ相対的に軸線
方向に所定の移動速度にて所定の距離を移動せしめて、
所定の形状の管状体に成形した後、管状体を回転しつつ
冷却し固化形成する熱可塑性管状体の加工方法である。

また、上記加工方法を実施するための加工装置は、熱可
塑性管状体を同一軸線上で装着する一対の装着手段と、
一対の装着手段を相対的に移動して上記管状体を装着す
る位置と引き伸ばしする位置に移動する移動手段と、上
記一対の装着手段に装着した管状体を回転させるように
一対の装着手段を同期回転させる駆動手段と、上記一対
の装着手段に装着した管状体を所定の加熱温度分布に加
熱する加熱手段と、この加熱手段と上記管状体とを接近
または離隔する移動手段と、上記管状体の加熱時間、引
き伸ばし速度および引き伸ばし後の冷却時間を制御する
制御手段とを有している。

上記構成により、一対の装着手段間の熱可塑性管状体を
所定加熱温度分布に軟化せしめた後、管状体を所定の引
き伸ばし速度にて、かつ所定の移動距離だけ移動するこ
とにより、上記熱可塑性管状体はテーパ形状に成形加工
される。そして、上記熱可塑性管状体を固化せしめた
後、テーパ形状部分の縮径部を含む管状体の初望位置に
て切断する。

〔実 施 例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（第１実施例） 第１図は本発明の第１実施例を示し、熱可塑性管状体の
成形装置の上面よりの平面図。第２図は、第１図の側面
よりの平面図。第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第１
図，第２図，第３図（ａ），（ｂ）および第８図に示す
チャック部の構成を示す側面図と、断面図と、正面図。
第５図，第６図，第７図は、本発明による成形装置によ
り成形された成形品の形状を示しその側面の一部を断面
にて示す平面図である。

第１図および第２図に示すように長方形状の基台１の長
手方向の一方の端部には、枕形状のチャック台２が装着
されている。このチャック台２の上方位置には長い成形
材料（例えばテフロンチューブあるいはポリカーボネイ
トパイプ）７を挿通して締付け装填する円形状のチャッ
ク３が、図示されていないが長手方向に円筒形状で回転
自在に構成されたスピンドルの先端に装着されている。

基台１の上記チャック台２を装着した前面には、上記チ
ャック台２と略同一構成されかつ基台１の長手方向に摺
動自在に構成されたチャック台４が対応配設している。
このチャック台４の下端面には、第２図に示すようチャ
ック台４が基台１上の長手方向に摺動可能とするレール
６が軌設されている。またチャック台４の上端位置の長
手方向には、回転自在に構成されたスピンドル（図示さ
れず）を装着し、上記チャック３と対面的にその軸芯を
同一軸芯位置に配設して上記成形材料（熱可塑性管状
体）７を水平かつ真直に保持可能にその端部を締付装填
するチャック５が装着されている。上記一対のチャック
台と４の側方の基台１上の一方の端部にはチャック３と
５を同期回転駆動させるモータ８が装着している。この
モータ８の回転軸には、上記チャック台の軌道（レー
ル）６と対応した長さにかつ長手方向に並列配設したス
プライン軸９を装着している。

上記チャック３と５の外周には、それぞれ溝10と11を形
成し、駆動源と回転伝導構成している。即ち上記チャッ
ク３の溝10とスプライン軸９の基端とは、モータ８の回
転軸とスプライン軸９を形成していない部間に固設した
プーリを介して伝導部材12を懸架回転構成している。ま
たチャック５の溝11とスプライン軸９間には、スプライ
ン軸９の外周と摺動自在に構成したスプラインプーリを
介して伝導部材13を懸架し、回転伝導構成している。

上記可能チャック台４の後端部にはチャック台４を基台
１の長手方向に移動するために牽引軸14を構成してい
る。即ち上記牽引軸14の基端をチャック台４と接続し、
その先端を基台１の他方の端部に装着したエアシリンダ
15の先端部と接続して第２図に点線にて示すようチャッ
ク５およびチャック台４をレール６上の後端部方向に摺
動移動するよう構成されている。また基台１の上記チャ
ック台４の移動通路上には、チャック台４の移動を制御
する位置センサ16と17がそれぞれ配設されている。即ち
チャック５に装着された成形材料７を加熱する位置と、
所定寸法に引き伸ばしする位置とに配設されている。

また基台１の他方（後方）の端部には、上記チャック台
４の後端面が成形材料を引き延ばした時当接するように
Ｌ字形状のストッパ18が装着されている。

チャック台２とチャック台４間の基台１上には横方向
（Ｙ方向）に移動する雄アリを配設し、その雄アリ上に
成形材料７を所定の温度分布に加熱するよう構成した、
例えばニクロム線を螺旋状に巻装した加熱体19を装着し
た雌アリ（図示されず）を噛み合い構成した加熱台20が
嵌装している。また加熱台20の端部には、基台１に装着
されたエアシリンダ（牽引軸）21の先端と接続し、雄ア
リ上をＹ方向に摺動移動するように構成されている。

また加熱台20の下方位置即ち加熱台20がＹ方向に移動す
る通路端の基台１の上面には、加熱台20の移動を制御す
るため成形材料（熱可塑性管状体）７を加熱する位置と
退避する位置とにそれぞれ位置センサ22と23とを配設し
ている。

上記した成形材料（熱可塑性管状体）７を加熱する加熱
体19の構成は、第２図に示すようにチャック３と５間に
渡架装着した熱可塑性管状体７の軸線に沿って熱可塑性
管状体７に対して所定の温度分布が得られるように傾斜
構成されている。即ち熱可塑性管状体７の先端側は加熱
体19に近づいて温度が高く基端側に向かって加熱体19か
ら遠ざかるに従って温度が低くなるように分布構成され
ている。

またチャック３および５の構成は、第４図a,b,cに示す
ようにコレットチャック式に締め付け構成されている。
即ち第４図ａに示すようにチャック本体は円筒形状に形
成され、その基端側内周面をスピンドルに挿入装着する
ために大径部24を形成し、その大径部24の先端側に小径
の段部を形成して、その段部にカツラ部材29と締付螺合
するネジ25を螺設している。ネジ25に続いて更に小径の
段部を形成して成形材料７の外径を締付装填する締付部
27を設けている。上記締付部27の先端部には成形材料７
を上記ネジ25により締付装着する端部側に小径のテーパ
26を形成すると共に第４図Ｃに示すよう軸線方向に向け
てその中芯へ十字形状の摺り割り28を形成して成形材料
７の締付容易となるよう構成されている。上記構成のチ
ャック本体の外周には第４図ｂに示す締付け部材 （カツラ部材）29を被着して回転することにより成形部
材７を締付装着するよう構成されている。即ち円筒形状
に形成し、その一方の端部の内径に上記チャック本体の
ネジ部25と螺着するための対応したネジ部30を形成して
いる。

他方の端部（先端）の内径には、上記チャック本体の先
端部に形成したテーパ26と対応したテーパ31を形成し、
上記チャック本体の先端面が先端部開孔面と一致するよ
う構成されている。

第２図に示すように基台１の側位置には、チャック３と
５の回転駆動、加熱体19の発熱、チャック３と５の回転
速度、チャック５の移動速度、加熱体19の加熱時間、冷
却時間などを制御する制御盤32を設けている。上記構成
による本発明の装置に基づいて、その成形方法を以下説
明する。

まず所定のテーパ形状の成形品を得るため加工条件の設
定を行う、加熱時間、空冷時間、引伸ばし速度などを制
御盤32にて行い、引伸ばし距離を位置センサ16および17
にて行う。またチャック台４の規制をストッパ18にて決
める。続いてチャック台４をチャッキング位置に移動さ
せ熱可塑性管状体７を装着する。即ち熱可塑性管状体７
をスピンドル内に挿入しチャック３を貫通して更にその
先端をチャック５内に挿入到達せしめて締付け固定す
る。続いてチャック３を締付け固定する。

上記熱可塑性管状体７のチャッキングが終了すると共に
制御盤32が作動し、シーケンスを起動させて成形加工が
始まる。

まずモータ８を駆動し熱可塑性管状体７を回転させ、加
熱体19を発熱させて加熱温度が一定レベルに達した時点
で熱可塑性管状体７の直下の加熱位置に移動し、上記熱
可塑性管状体７を回転させながら所定の温度分布で所定
の時間加熱する。

所定の時間過程後加熱体19をＹ方向に移動する即ち元の
位置に戻す（退避）と同時にエアシリンダ15の作動によ
りチャック台４は軌道６上を基台１の他端部（長手方
向）に向けて移動を始めると共に熱可塑性管状体７はチ
ャック５により引き伸ばされて所定の位置即ち位置セン
サ17およびストッパ18に当接する迄伸延される。

上記引き伸ばされた熱可塑性管状体７は一定時間回転し
ながら空冷却を行い成形した形状を固化する。

熱可塑性管状体７が固化したらチャック３と５のカツラ
29を緩めて成形品を取り出して工程を終了する。

上記工程の終了に続いて、上記熱可塑性管状体７のテー
パ形状部分を所定の長さにて切断し、ノズルに加工す
る。

上記本実施例による成形加工における実験による諸条件
を下記の表にて示す。

また上記諸条件による成形品（テーパ部材）の完成状態
を第５図と第６図と第７図にそれぞれ示した。

即ち、第５図は内径寸法1.5m/m、外径寸法2.3m/mで、テ
ーパ部17m/mで内径角度４゜を現し、第６図は、内径寸
法1.0m/m、外径寸法1.8m/mで、テーパ部13m/mで内径角
度３゜を現し、第７図は内径寸法2.5m/m、外径寸法3.5m
/mで、テーパ部10m/mで内径角度9.5゜をそれぞれ成形し
たものである。

また上記形状のノズルを得るために傾斜させたり曲げた
りして形づくった加熱体19による熱可塑性管状体７の加
熱温度分布をグラフとして第11図に示した。

上記実施例によれば熱可塑性管状体７を真直ぐ保持しな
がら回転し加熱後引伸ばし、更に空冷却を行うことによ
り熱可塑性管状体７の軸対称となるテーパ形状が容易に
得られる。本発明は、上記実施例による成形に限定され
るものではなく加熱台20の加熱体19および引伸ばし速
度、引伸ばし距離、加熱時間などを変更することにより
任意の長さのテーパ、縮径寸法の成形品を得ることがで
き、多品種、少量生産に対応でき好都合である。

また成形型を用いないがためテーパ内壁面が滑らかに成
形でき液体の流れが円滑に行なえるなどの利点が得られ
る。

（第２実施例） 第３図a,bは本発明の第２実施例の要部のみを示す側面
よりの平面図である。本実施例において、第１実施例と
同一部材同一構成については、同一符号を用いその説明
は省略する。従って変形された部分のみの構成作用とす
る。

チャック３と可動チャック５とは、熱可塑性管状体７の
それぞれの端部を締付け装着し、チャック３と５間に、
図示されていないがＹ方向に移動自在に構成された加熱
台に装着されたリング形状の加熱環33が孔を軸方向に向
けて配設している。上記加熱環33には図示されていない
が環の所定箇所に熱可塑性管状体７が入出自在な開口部
が設けられている。また加熱環33の内径には、図に示す
矢印方向に加熱し軸線方向に沿って強弱の温度分布する
加熱手段（加熱体）19が設けられている。

上記構成の第２実施例による成形方法は、まず合成樹脂
などの熱可塑性管状体７の端部を真直ぐに締付け保持し
たチャック３と５を回動し、軸線方向に温度分布形成し
た加熱環33を挿入し被せて加熱し、加熱環33により軟化
した熱可塑性管状体７をその軸方向に予め設定した所定
寸法および引伸ばし速度、距離などの条件のもとに引伸
ばし第３図ｂに示すようテーパ形状に引き伸ばす。テー
パ形状に成形された熱可塑性管状体７を冷却し固化成形
する。

成形された成形品は、チャック３と５を緩めて取り外さ
れて加工を終る。

上記により加工が終わったテーパ形状部分は所定寸法に
切断加工される。

上記第２実施例による成形装置および成形方法によれば
軸対称で安定した任意の縮形寸法を作業者の熟練を必要
とせず得られた多品種少量生産に対応し安価に製造でき
る。

（第３実施例） 第８図は、本発明の第３実施例の要部のみを示す斜視図
である。

本実施例においても上記第２実施例と同様に第１実施例
および第２実施例と同一部材同一構成には同一符号を用
いその説明を省略する。

第８図は、熱可塑性管状体７のそれぞれの端部を締付装
着した回転自在のチャック３と５の間の下方位置に入出
自在に構成された樋形状の加熱体19が加熱台20に装着さ
れている。

加熱体19には、複数よりなるニクロム線35を互いに接触
しないように平行かつ緻密に熱可塑性管状体７の軸線に
対し直角に、水平面内に配設している。

上記加熱体19に巻装したニクロム線35には、それぞれ可
変抵抗器34を並列に接続構成している。上記構成の第３
実施例における加熱体19による成形方法においては、所
定の加熱分布を得るために、可変抵抗器34の抵抗値を調
整することにより各ニクロム線35の発熱温度を任意に分
布調整することができる。

上記第１実施例、第２実施例共に加熱温度分布は、固定
化されており他の形状のテーパを得るためには、別の加
熱温度分布を似った加熱体19と交換して作業しなければ
なないが本実施例においては、加熱体19が汎用性のある
加熱温度分布が得られるため、テーパ形状の変更に際
し、別の加熱温度分布の形状を得るための加熱体19を作
成したりまた交換したりする必要がない。

（第４実施例） 第９図は本発明の第４実施例の要部のみを示す平面図、
第10図は、第９図により成形された熱可塑性管状体７の
形状を示す平面図である。本実施例においても上記第３
実施例と同様に第１実施例、第２実施例および第３実施
例と同一部材同一構成には同一符号を用いてその説明を
省略する。

第９図において熱可塑性管状体７を真直ぐにかつその端
部を締付け装着した一対のチャク３と５間の下部位置の
Ｙ方向へ入出自在に構成された加熱台20上に装着された
ニクロム線35がラセン状に巻回し、更にその巻回したニ
クロム線35を半円形状のアーチ的に構成して熱可塑性管
状体７に加熱温度分布を左右対称にかつ所定のテーパ形
状が得られるようになっている。左右対称に軟化し所定
の時間経過後引伸ばすことにより第10図に示すような左
右対称のテーパ成形品が得られる。

上記構成の装置による成形により一度に同一形状のテー
パを有するノズルが複数成形できる。

上記実施例においてはニクロム線を半月状のアーチ的に
構成したが上記実施例に限定されるものではなく、上記
第３実施例の樋形状の加熱体19に適用（構成）してもよ
いことは勿論である。

〔発明の効果〕 上記構成による本発明の装置および成形方法によれば任
意のテーパー形状のノズルなどが滑らかにかつ品質がよ
く、また生産性がよい成形品が安価に成形できるなどの
効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示し、熱可塑性管状体
の成形装置の上面よりの平面図。 第２図は、第１図の側面を示す平面図。 第３図a,bは、本発明の第２実施例を示し、熱可塑性管
状体の装着部と加熱手段を断面にて示す側面よりの平面
図。 第４図a,b,cは、第１図，第２図，第３図，第８図に示
すチャック部の構成を一部断面にて示す平面図。 第５図，第６図，第７図は、本発明による成形装置によ
り成形された成形品の形状を一部断面にて示す側面より
の平面図。 第８図は、本発明の第３実施例を示し、熱可塑性管状体
と加熱体を示す斜視図。 第９図，第10図は、本発明の第３実施例を示し、熱可塑
性管状体と加熱体を示す平面図。 第11図は、本発明の実施例において熱可塑性管状体を加
熱する加熱体の加熱温度分布を表わしたグラフ。 １……基台 2,4……チャック台 3,5……チャック ６……レール ７……熱可塑性管状体 ９……スプライン軸 10,11……溝 12,13……伝導部材 14……牽引軸 15,21……エアシリンダ 16,17,22,23……位置センサ 19……加熱体 20……加熱台 32……制御盤 33……加熱環 34……可変抵抗器 35……ニクロム線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性管状体を同一軸線上に対応して配
   設した一対の装置手段にそれぞれ装着する工程と、 この一対の装着手段を同期回転させて前記管状体を回転
   する工程と、 前記一対の装着手段により管状対を回転しつつ、前記装
   着手段間における管状体に対して伸延度の大きい部分の
   温度が高くかつ伸延度の小さい部分の温度が低いように
   加熱温度分布を付与する加熱手段にて所定時間加熱する
   工程と、 前記加熱後に前記一対の装着手段を回転しつつ相対的に
   離隔し、軟化した管状体を回転しつつ所定の位置まで伸
   延する工程と、 前記一対の装着手段により管状体を回転しつつ冷却し、
   所定のテーパ部を有するように成形した管状体の形状を
   固化する工程と、 を有することを特徴とする熱可塑性管状体の加工方法。
2. 【請求項２】熱可塑性管状体を加熱したのち引き伸ばし
   て径を縮小加工する熱可塑性管状体の加工装置におい
   て、 熱可塑性管状体を同一軸線上で装着するように配設した
   一対の装着手段と、 前記一対の装着手段を相対的に移動させて、前記管状体
   を装着する位置と引き伸ばしする位置とに移動自在にす
   る移動手段と、 前記一対の装着手段に装着した管状体を該管状体の加熱
   位置および引き伸ばしする位置との間で回転させるよう
   に、この一対の装着手段を同期回転する駆動手段と、 前記一対の装着手段に装着した管状体に対して伸延度の
   大きい部分の温度が高くかつ伸延度の小さい部分の温度
   が低いように加熱温度分布を付与する加熱手段と、 この加熱手段と前記一対の装着手段に装着された管状体
   とを接近または離隔させる移動手段と、 前記管状体の加熱時間、引き伸ばし速度および引き伸ば
   し後の冷却時間を制御する制御手段と、 を有することを特徴とする熱可塑性管状体の加工装置。