JP2003200218A - 金属製の管状体およびその製造方法 - Google Patents
金属製の管状体およびその製造方法Info
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Abstract
属製の管状体の製造方法の提供。 【解決手段】金属製の薄板4から管状体の展開形状をし
た板状体5を、前記金属製の薄板4と前記板状体5とが
部分的に接合した状態で打ち抜き、前記板状体5を少な
くとも2種以上の内径を有する管形状にプレス加工した
後、前記金属製の薄板4と前記板状体5との接合部を切
断して少なくとも2種以上の内径を有する金属製の管状
体を製造する方法。
Description
上の内径を有する異形状の金属製の管状体およびその製
造方法に関する。より具体的には、ピン、注射針、コネ
クタ、テレビ用液晶電子銃などに使用することができ
る、小径で、異形状の金属製の管状体およびその製造方
法に関する。
ビ用電子銃などに使用される小径、例えば外径が2mm
以下、の金属製の管状体を製造する場合、厚さ0.2m
m以下の金属製の薄板を丸めながら引抜き、引抜きダイ
スに入る手前で薄板の端面が合わさったところを溶接
し、そのまま引抜きダイスにより引抜き加工して外径4
〜6mm程度の管状体に成形した後、引抜き加工を繰り
返し、最終的に側面形状がテーパー形状または段差の付
いた形状をした少なくとも2種以上の内径を有する管状
体に成形する。図12に引抜き加工の一例の図を示す。
図12において、外径4〜6mm程度に成形した金属製
の管状体1は、これより断面積の小さいダイス孔を有す
るダイス2に通して引っ張ることで、外径が収縮されダ
イス孔と同一の断面形状を有する管状体に成形される。
引抜き加工の際に管状体1の内表面に収縮によるしわが
発生するのを防止するため、引抜き加工時に管状体1内
にはその内径を規定するプラグ3が挿入されている。
り、管状体1の径が小さくなると、管状体1内にプラグ
3を挿入することができず、プラグ3なしで引抜き加工
することが必要となる。管状体1の内部にプラグ3を入
れずに引抜き加工を実施した場合、管状体1の内表面に
しわが生じ、内表面が粗くなる。このような内表面の粗
さは、管状体内を流動体が通過する際の抵抗を増加させ
る。また、管状体の内表面の粗さは、その表面積を増加
させて汚れや異物が付着しやすくなる。これは、衛生面
が重視される医療用途の管状体の場合に重要な問題とな
る。しかしながら、従来は小さい径で、内表面が粗くな
い管状体は存在しなかった。すなわち、注射針として使
用可能な小径で、少なくとも2種以上の内径を有し、内
表面が滑らかな金属製の管状体およびその製造方法が求
められている。
技術の問題点を解決し、小径で、少なくとも2種以上の
内径を有する金属製の管状体およびその製造方法を提供
することを目的とする。
め、本発明は、少なくとも2種以上の内径を有する管状
体であって、内表面の表面粗さの最大高低差(Rf)が
3μm以下で、最小内径が2mm以下で、最大内径が5
mm以下である金属製の管状体を提供する。本発明は、
また、金属製の薄板から管状体の展開形状をした板状体
を、前記金属製の薄板と前記板状体とが部分的に接合し
た状態で打ち抜き、前記板状体を少なくとも2種以上の
内径を有する管状体にプレス加工した後、前記金属製の
薄板と前記板状体との接合部を切断して少なくとも2種
以上の内径を有する金属製の管状体を製造する方法を提
供する。本発明の金属製の管状体の製造方法において、
好ましくは前記板状体を少なくとも2種以上の内径を有
する管状体にプレス加工した後、前記管の継ぎ目部分を
溶接する。本発明の金属製の管状体の製造方法におい
て、好ましくは 前記プレス加工の際に、管状体にプレ
ス加工される先端部または基端部のいずれかに相当する
前記板状体の部分を、前記金属製の薄板がなす平面の上
方または下方に移動させて、プレス加工される途中の管
状体の中心軸を、前記金属製の薄板がなす平面に対して
平行にする。本発明は、また、本発明の製造方法で製造
される金属製の管状体を提供する。
の製造方法およびその方法で製造される金属製の管状体
について図面を参照して説明する。
種以上の内径を有する異形状の管状体であることを特徴
とする。このような管状体には、図1(a)に示すよう
な内径が小さい先端部と、内径が大きい基端部を有し、
側面形状がテーパー形状であって、断面形状が円形をし
た中空管8や、図1(b)に示すような内径が小さい先
端部と、内径が大きい基端部とを有し、先端部と基端部
の間に、先端部および基端部とは内径が異なる中間部を
有する、側面形状が段差の付いた形状であって、断面形
状が円形の中空管8、図1(c)に示すような内径が小
さい先端部と、内径が大きい基端部を有し、先端部と基
端部の間に移行部を有する断面形状が円形の中空管等を
広く含む。図1(a)ないし(c)において、9は管状
体8の中心軸である。本発明の管状体の一例を図2
(a)〜(e)に示す。図2(a)は、内径が小さい先
端部と、内径が大きい基端部を有し、先端部と基端部の
間に移行部を有する断面形状が四角形をした中空管であ
る。図2(b)は、内径が小さい先端部と、内径が大き
い基端部を有し、先端部と基端部の間に移行部を有する
先端部の断面形状が円形で、基端部の断面形状が四角形
をした中空管である。図2(c)は、内径が小さい先端
部と、内径が大きい基端部を有し、先端部と基端部の間
に移行部を有する断面形状が円形をした中空管である。
図2(d)は、内径が小さい先端部と、内径が大きい基
端部を有し、先端部と基端部の間に移行部を有する断面
形状が六角形をした中空管である。図2(e)は、内径
が小さい先端部と、内径が大きい基端部を有し、先端部
と基端部の間には、先端部および基端部とは内径が異な
り、かつ互いに内径が異なる2つの中間部を有し、先端
部と中間部の間、中間部同士の間、および中間部と基端
部の間にそれぞれ移行部を有する断面形状が円形をした
中空管である。
する金属製の管状体の用途としては、例えば、硬膜外注
射用の注射針が挙げられる。硬膜外注射用の注射針で
は、穿刺時にテーパー形状または段差を有する形状が針
の先端部の位置を示すセンサとして作用し、針が必要以
上深く穿刺され、神経等の繊細な部位が針によって損傷
されることを防止する。本発明において、管状体の断面
形状は、図2(a)〜(e)に示すように、真円に限定
されず、四角形、六角形等の多角形であってもよく、ま
た楕円等であってもよい。
mm以下であり、好ましくは5mm以下である。管状体
の用途が注射針である場合は、管状体の外径は2mm以
下であり、好ましく1mm以下であり、より好ましくは
0.4mm以下である。外径が上記の範囲であると、注
射針として使用した場合に、刺通抵抗が少なく、注射の
際の苦痛が緩和される。
のうち、最大の内径は、5mm以下であり、好ましくは
1.5mm以下であり、より好ましくは0.8mm以下
である。一方、管状体の2種以上の内径のうち、最小の
内径は、2mm以下であり、好ましくは1mm以下であ
り、より好ましくは0.5mm以下である。管状体の内
径が上記の範囲であれば、上記の範囲の外径の管状体で
あっても、管状体に要求される強度が損なわれない。
−B−0601−1994による表面粗さの最大高低差
(Rf)は、3μmであり、好ましくは2μm以下であ
り、より好ましくは1μm以下である。管状体の内表面
のRfが上記の範囲であれば、内表面全体が滑らかであ
り、しかも大きな傷がないので管状体を医療器械として
用いるのに好適である。
もよく、例えばステンレス鋼を含む鉄鋼材料、アルミニ
ウム、銅、チタンのような非鉄金属の構造材料、ニッケ
ル、コバルト、モリブデンのような耐熱材料、鉛、錫の
ような低融点金属材料、金、銀、白金のような貴金属材
料およびこれらの合金であってもよい。
し、用途が注射針である管状体は、必然的に薄肉である
ため、その長さは管状体に要求される強度に応じて適宜
選択することが必要とされる。例えば、注射針として使
用する場合、25〜33ゲージの注射針に相当する径の
管状体は200ビッカース以上の硬度を有することが必
要とされる。
説明する。図3および図4は、本発明の方法による金属
製の管状体の製造工程の一例を示す図である。図3およ
び図4は、図1(a)に示す内径が小さい先端部と内径
が大きい基端部を有し、側面形状がテーパ形状をしてお
り、断面形状が円形をした管状体の製造工程を示してい
る。但し、図示した手順は、本発明の方法に関する理解
を容易にするため、製造手順の一例を例示したものであ
り、本発明の方法はこれに限定されない。
に、厚さ0.25mm以下の金属製の薄板4から管状体
の展開形状をした板状体5を打ち抜く。ここで重要な点
として、金属製の薄板4から板状体5を完全に切断され
た状態で打ち抜くのではなく、薄板4と板状体5とを部
分的に接合させたままにしておく。また、打ち抜かれる
板状体5の形状は、少なくとも2種以上の内径を有する
最終形状に応じて適宜選択される。図3(a)におい
て、板状体5の短手側の切断線の中央部(接合部)6が
薄板と接合したままの状態になっている。また、図3お
よび図4は、側面形状がテーパ形状をした管状体を製造
する場合を例に示しているため、板状体5の形状は、短
手側の二辺のうち、一方の辺の長さが他方よりも短く、
台形となっている。なお、金属製の薄板4から板状体5
を打ち抜くのは、機械的に打ち抜いたのでもよく、レー
ザ等を用いて熱的に打ち抜いたのでもよい。
を上下方向から型7を用いてプレス加工する。図3
(b)では、上方の型7に凸状の型を使用し、下方の型
7に凹状の型を使用することで板状体5は、薄板との接
合部6を軸とした湾曲形状にプレス加工される。
のうち、プレス加工される管状体8の先端部または基端
部に相当する部分を、金属製の薄板4がなす平面に対し
て上方または下方に移動させることにより、プレス加工
される途中の管状体8の中心軸が、金属製の薄板4がな
す平面に対して平行になるようにする。板状体5は、プ
レス加工される管状体8の先端部および基端部に相当す
る部分が、金属製の薄板4と接合しているため、先端部
または基端部のいずれか一方に相当する部分を、金属製
の薄板4に対して上方または下方に移動させることによ
り、成形後の管状体8が2種以上の内径を有するにもか
かわらず、プレス加工される管状体8の中心軸が、金属
製の薄板4がなす平面と平行になる。
8の先端部または基端部に相当する板状体4の部分を、
金属製の薄板4に対して上方または下方に移動させた
後、プレス加工される途中の管状体8の中心軸は、金属
製の薄板4がなす平面から離れた位置にある。
管状体8の基端部(内径が大きい側の端部)を、金属製
の薄板4と同一平面上に保持したままで、管状体の先端
部(内径が小さい側)を金属製の薄板4から上方に持ち
上げることで、管状体8の中心軸が、金属製の薄板4が
なす平面に対して平行になり、かつ管状体8の中心軸の
位置が、金属製の薄板4がなす平面から離れた位置、具
体的には金属製の薄板4がなす平面よりも上方の位置に
なっている。
を金属製の薄板4から上方に持ち上げるには、管状体8
と金属製の薄板4とが部分的に接合した状態で、適当な
形状の型7を用いてプレス加工すればよい。例えば、図
1(a)に示すように、成形される管状体8が、内径が
小さい先端部と、内径が大きい基端部を有し、側面形状
がテーパー形状をしており、断面形状が円形をした中空
管である場合、図5に示すように、断面形状が管状体8
の側面形状に対応した形状をした型7を用いればよい。
図から理解されるように、型7を用いた場合、プレス加
工される管状体8の中心軸9は、金属製の薄板4がなす
平面に対して平行となり、かつ金属製の薄板4がなす平
面から離れた位置にある。図6は、図5に示す型を用い
て、図1(a)に示す管状体を製造する場合の、図4
(c)に相当する段階を示す図である。図6(a)は、
管状体8の小さい内径の側から見た場合の断面図であ
り、図6(b)は、管状体8の大きい内径の側から見た
場合の断面図である。図から理解されるように、管状体
8の中心軸9の位置は、金属製の薄板4がなす平面から
離れた上方の位置にある。
を、金属製の薄板4がなす平面に対して平行にし、かつ
金属製の薄板4から離れた位置にする方法に関して、管
状体8の先端部(内径が小さい側の端部)に相当する板
状体5の部分を金属製の薄板4から上方に持ち上げて、
管状体8の中心軸を、金属製の薄板4がなす平面に対し
て平行で、かつ上方の位置にする場合を例に図を用いて
説明したが、本発明の方法はこれに限定されるものでは
なく、板状体5と金属製の薄板4を部分的に接合させた
状態で、プレス加工される管状体8の先端部または基端
部のいずれかに相当する板状体5の部分を、金属製の薄
板4に対して上方または下方のいずれかに移動させれば
よい。すなわち、図とは反対に、管状体8の先端部(内
径が小さい側の端部)に相当する板状体5の部分は、金
属製の薄板4と同一平面上に保持したままで、管状体8
の基端部(内径が大きい側の端部)に相当する板状体5
の部分を金属製の薄板4から下方に移動させることで、
管状体8の中心軸を、金属製の薄板4がなす平面に対し
て、平行で、かつ下方の位置にしてもよい。
が、金属製の薄板4から離れた位置にあることが好まし
い態様であるが、プレス加工される管状体8の中心軸が
金属製の薄板4と同一平面上にある状態で、管形状にプ
レス加工する方法も本発明の範囲に含まれる。この場
合、適切な形状の型を用いて、管状体8の先端側(内径
が小さい側の端部)と、基端側(内径が大きい側の端
部)の変形量が各々異なるようにすればよい。例えば、
板状体の、下側の型方向の変形量を、適宜調節すること
で、管状体の中心軸が金属製の薄板がなす平面と同一平
面上にある状態で、管状体の中心軸を金属製の薄板がな
す平面に対して平行にして、2種以上の内径を有する管
状体にプレス加工する。
8の中心軸9の位置が金属製の薄板4がなす平面から離
れた位置にあるため、板状体5と金属製の薄板4の接合
部6は、管状体8の中心軸9と金属製の薄板4がなす平
面との距離に相当する長さ以上の長さを有することが必
要である。接合部6の長さは、管状体の寸法(外径、長
さ)により適宜選択することができるが、接合部の長さ
X(mm)と、管状体8の外径R(mm)とが、以下の
式で表される関係であることが好ましい。 X≧R/2 上式において、Rは、管状体8の先端部または基端部の
うち、金属製の薄板からの移動量が大きい側の外径であ
る。接合部の長さと管状体の外径とが上式の関係であれ
ば、管状体の製造が容易になるので好ましい。
だ板状体を示す。図4(c)において、板状体5はより
湾曲が進んでU字形状になっている。このような形状に
板状体をプレス加工するには、図3(b)に示す型7で
そのままプレスしてもよく、または別の形状の型を使用
してプレス加工してもよい。U字形状にプレス加工され
た板状体は、図4(d)に示すように上方の型7に凹状
の型を使用して管形状にプレス加工する。図7は、図4
(d)に示す工程により、管形状に成形された管状体8
と、型7および金属製の薄板4の位置関係を示すための
側部断面図である。図から理解されるように、上下方向
から型7にはさまれた管状体8の中心軸は、金属製の薄
板4がなす平面に対して、平行で、かつ上方の位置にあ
る。なお、当業者ならば容易に理解されるように、図4
(d)に示すような管形状にプレス加工するまでには、
異なる形状の型を使用したプレス加工をさらに数段階に
わたって実施してもよい。さらに、図4(c)に示され
るU字形状にプレス加工された板状体5の上部を丸める
ために、図8に示すように、型7に加えて中子10を用
いてもよい。
なテーパー形状の管状体だけではなく、図1(b)に示
すような内径が小さい先端部と、内径が大きい基端部と
を有し、先端部と基端部の間に、先端部および基端部と
は内径が異なる中間部を有する、側面形状が段差の付い
た形状であって、断面形状が円形の中空管を製造するこ
ともできる。図1(b)に示す形状の管状体を製造する
には、具体的には、図9に示すように、金属製の薄板4
から、管状体8の展開形状をした板状体5を短手側の切
断線の中央部6が薄板4と接合したまま打ち抜き、図1
0に示すような、断面形状が成形される管状体8の側面
形状に対応した段差を有する形状の型7を用いてプレス
加工すればよい。
の用途にもよるが、例えば、注射針として使用する場合
のように、管内部に流動体の流通させる場合には、管状
体の継ぎ目部分を液密に接合させる必要がある。管状体
の接合方法としては、接着剤等を用いることもできる
が、金属製であること、外径が例えば1mm以下と非常
に小さいことから溶接によるのが好ましい。溶接は、母
材を含めた接合部を溶融して接合する溶接であることが
好ましく、炭酸ガスレーザ溶接、YAGレーザ溶接、エ
キシマレーザ溶接といったレーザ溶接が好ましく、中で
も広く使用されており、かつ安価であり、微細加工に適
した炭酸ガスレーザ溶接とYAGレーザ溶接が特に好ま
しい。
部を切断することにより、本発明の管状体を得ることが
できる。特に液密に接合される必要がない用途に用いら
れるので溶接を行わない場合は、板状体をプレス加工に
より管形状にした後、薄板と板状体の接合部を切断する
ことにより管状体を得ることができる。このようにして
製造された管状体は、その用途に応じてさらに加工して
使用することもできる。例えば、注射針として使用する
場合には、従来の方法で刃先を付ける等の加工を施すこ
とが必要となる。
る。 (実施例1)厚さ0.05mmのステンレス鋼(SUS
304)製の薄板から、図5に示す型を用いて図3およ
び図4に示す手順でプレス加工することにより、図1
(a)に示す内径が小さい先端部と、内径が大きい基端
部を有し、側面形状がテーパ形状で、断面形状が円形の
中空管を製造した。製造された中空管の寸法は以下の通
りである。 最大径部 外径1mm、内径0.9mm 最小径部 外径0.7mm、内径0.6mm 長さ20mm Rmax 0.8μm
鋼(SUS304)製の薄板から、図9に示す形状の板
状体を打ち抜き、図10に示す型を用いてプレス加工す
ることにより、図1(b)に示す内径が小さい先端部
と、内径が大きい基端部とを有し、先端部と基端部の間
に、先端部および基端部とは内径が異なる中間部を有す
る、側面形状が段差の付いた形状であって、断面形状が
円形の中空管を製造した。製造された中空管の寸法は以
下の通りである。 最大径部 外径1.5mm、内径1.3mm 中間径部 外径1mm、内径0.8mm 最小径部 外径0.8mm、内径0.6mm 長さ20mm Rmax 1.1μm
ス鋼(SUS304)製の薄板から、図11に示す形状
の板状体を打ち抜き、管状体の側面形状に対応した型を
用いてプレス加工することにより、図1(c)に示す内
径が小きい先端部と、内径が大きい基端部を有し、先端
部と基端部の間に移行部を有する断面形状が円形の中空
管を製造した。製造された中空管の寸法は以下の通りで
ある。 最小径部 外径0.35mm 内径0.25mm 最小径部 外径0.2mm 内径0.1mm 長さ20mm Rmax 1.7μm
の内径を有するにもかかわらず、内表面が滑らかであ
り、硬膜外注射用の注射針などの用途に好ましく使用す
ることができる。本発明の方法によれば、小径で、少な
くとも2種以上の内径を有する、例えば側面形状がテー
パー形状や段差を有する形状をした金属製の管状体を製
造することができる。
例を示した前面図、側面図および背面図である。
体例を示した前面図、側面図、および背面図である。
図であり、(a)は金属製の薄板から管状体の展開形状
をした板状体を打ち抜いた状態を示しており、(b)は
板状体を湾曲形状にプレス加工した状態を示している。
図であり、(c)は板状体をU字形状にプレス加工した
状態を示しており、(d)は板状体を管形状にプレス加
工した状態を示している。
用される型の側部断面図である。
体を製造する場合の、図4(c)に相当する段階を示す
図であり、(a)は管状体の小さい内径の側から見た場
合の断面図であり、(b)は管状体の大きい内径の側か
ら見た場合の断面図である。
された管状体と、型および金属製の薄板の位置関係を示
すための側部断面図である。
であり、管状体の製造時に、型以外に中子が使用されて
いる。
体を製造する工程を説明するための図であり、図3
(a)に相当する工程を表している。
る際に使用する型の側部断面図である。
状体を製造する工程を説明するための図であり、図3
(a)に示す工程を表している。
工程を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】少なくとも2種以上の内径を有する管状体
であって、内表面の表面粗さの最大高低差(Rf)が3
μm以下で、最小内径が2mm以下で、最大内径が5m
m以下である金属製の管状体。 - 【請求項2】金属製の薄板から管状体の展開形状をした
板状体を、前記金属製の薄板と前記板状体とが部分的に
接合した状態で打ち抜き、 前記板状体を少なくとも2種以上の内径を有する管状体
にプレス加工した後、 前記金属製の薄板と前記板状体との接合部を切断して少
なくとも2種以上の内径を有する金属製の管状体を製造
する方法。 - 【請求項3】前記板状体を少なくとも2種以上の内径を
有する管状体にプレス加工した後、前記管の継ぎ目部分
を溶接する請求項2に記載の少なくとも2種以上の内径
を有する金属製の管状体を製造する方法。 - 【請求項4】前記プレス加工の際に、プレス加工される
管状体の先端部または基端部のいずれかに相当する前記
板状体の部分を、前記金属製の薄板がなす平面の上方ま
たは下方に移動させて、プレス加工される途中の管状体
の中心軸を、前記金属製の薄板がなす平面に対して平行
にする請求項2または3に記載の少なくとも2種以上の
内径を有する管状体を製造する方法。 - 【請求項5】請求項2ないし4のいずれかに記載の方法
で製造される金属製の管状体。
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