JP2004114690A - スルー部品及びスルー部品のガスアシスト成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
　ガスアシスト成形方法を用いた部品の成形方法及び部品自体を提供する。
【解決手段】
　本成形方法は、金型を閉じて部材キャビティを作る工程と、金型内に樹脂を射出する工程と、樹脂の流れ内にガスを注入して部材内に中空部分を作る工程と、金型を開く工程と、普通の金型取出し技術を用いて成形済み部材を取出す工程とを含む。本方法の最終工程は、成形部材をトリミングして部品のスルー部分を露出させることを含む。本部品は配管の組立てに使用するためシール構造を備えて成形され得る。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は、成形部品（molded fittings）に、そして本発明を限定するものではないが特にガスアシスト（gas-assist）成形方法を用いて製造したシール特徴をもつ成形スルー部品（molded through fittings）に関するものである。

　供給及び計測技術に関する工業において、流れ系統は典型的には弁、ポンプや流量計のような構成要素を備え、予め決められた順序で接続されなければならない。管状組立体は典型的には流れ系統に存在する構成要素に適用する。多くの形式の接続部、例示するとオテカ（0etiker）クランプ、Ｏリング、ねじ、及びさかとげ付き（barb）部品がある。これらの接続形式の使用は、しばしば、ステンレス鋼、銅、ナイロン及び積層又は補強材料を含む使用されることになる管状材料の形式に関連する。部品の選択を動かす他の一つのファクタは、接続が取外し可能である必要があるか、固定である必要があるかにある。ねじ付接続部及びＯリング接続部を含む取外し可能な接続部は、通常、固定式（permanent type）の接続部より高価である。これは、品物を製造するのに必要な作業の数が増えるためである。固定式の接続部はさかとげ付き部品及びオテカクランプを含む。これらの形式の品物は大量生産可能物であり、それにより製造コスト及び結果として価格が低減する。

　Ｏリング接続部は,通常、機械加工された又は成形された部品（fitting）に使用され、そこでは、配管系統において構成要素が修繕し易い即ち容易に取外し交換できることが必要である。Ｏリング接続部を用いて二つの構成要素を互いに接続しなければならない場合には、結果として、各端部にＯリング保持装置を溶着したほとんどステンレス鋼製の短い配管部片となる。各部片は別個に作られそして互いに溶着されなければならない。この筋書きは端子毎に１〜２つのＯリングと組立て労力も必要である。その結果、二つの構成要素間の単純な接続に大変な作業及び高コストが伴う。Ｏリング接続部品を成形部材のような大量生産物に変えることができれば、ユニットコストは低減し、取外し可能な接続部に対してコスト的に有利な選択枝となる。

　本発明は、ガスアシスト成形方法を用いた部品の成形方法及び部品自体の両方を含む。歴史的には、ガスアシスト成形方法はプラスチック構成要素を成形する際に重量軽減技術として使用されてきた。この成形方法は、射出成形部材を中空にする手段を提供し、それにより材料の使用量を最少化する。この成形方法はスルー構成要素などには使用されず、成形部品のエンドピースの取外しによりスルー部材を形成する。

発明を解決するための手段

　ガスアシスト成形方法を用いて部品を成形する方法は、金型を閉じて部材キャビティを作る工程と、金型内に樹脂を射出する工程と、樹脂の流れ内にガスを注入して部材内に中空部分を作る工程と、金型を開く工程と、普通の金型取出し技術を用いて成形済み部材を取出す工程と、成形済み部材からオーバーフロー（overflow;流出）部分及び入口部分を除去して中空部品を得る工程とを含む。

　本発明の方法で形成した成形配管部品は、部材に取り付けるＯリングを表す特徴を金型及び結果的に成形部品の外表面に組み込んだスルー部品（through fitting）である。本方法は、接続部の全体から射出成形Ｏリング部品を取外し得る。この形式の部品の接続部は、鍛えることができる部品の内部膨張により比較的高い圧力範囲でシール圧力を高めることができる。別の応用は、内部通路をもつ部材やマニホルドを含み得る。好ましい実施の形態では二つのポートをもつて示すが、当業者には二つ以上のポートを使用できることが明らかであろう。

　従って、本発明の一つの目的は、ガスアシスト成形方法を用いて部品を製造することにある。本発明の別の目的は、シール構造を一体に形成した、ガスアシスト成形方法を使用して製造した部品を提供することにある。本発明の別の目的は、比較的高い動作圧力範囲をもち、しかも製造コストを低減できかつ組立て時間を短縮できる、ガスアシスト成形方法を使用して製造した部品を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、屈曲通路をもつ部品を製造することにある。本発明のなお別の目的、特徴及び利点は以下の説明に関連して当業者には明らかとなる。

　本発明の詳細な実施の形態について説明するが、説明する実施の形態は単に本発明の例示のためのものであり、種々の形態で実施できることが理解されるべきである。さらに、図面は必ずしも同じスケールではなく、ある図面では特殊な部材又は工程を詳細に示すため拡大され得ることが理解されるべきである。

　本発明は第１に、ガスアシスト成形法を用いた管状部品の成形方法及びこの方法で作られた装置すなわち一体のシール特徴をもつ部材にある。歴史上からは、ガスアシスト法はプラスチック部品を成形する際に重量軽減法として用いられてきた。この方法は、射出成形部材をくり抜いて作る手段を提供し、それにより材料の使用量を最少化する。この方法は、スルー部材等に用いられなかったが、中心部分から成形済み部材のエンドピースを取り除くのに用いられた。

　図１、図２及び図３に示すように、ガスアシスト法用の射出金型３００は“Ａ”側部３１０と“Ｂ”側部３２０を備え、これら二つの側部は互いに合わされ、部材を成形する部材キャビティ３０１を形成する。“Ａ”側部３１０及び“Ｂ”側部３２０の各々はそれぞれ外側部３１１、３２１及びキャビティ側部３１２、３２２を備える。“Ａ”側部３１０は、“Ａ”側部金型プレート３０９と、スプルー接続部３３０と、ガス管接続部３５０と、“Ａ”側部部材キャビティ３０２とを備える。材料供給管３３５は成形用の樹脂を供給するためスプルー接続部３３０に接続する。ガス管接続部３５０に接続できるガス管３４０はまたガス源に接続される。ガス、この好ましい実施の形態では窒素は樹脂の流れ内に注入する。“Ｂ”側部３２０は、キャビティ側部３２２に“Ｂ”側部部材キャビティ３０３を備えた“Ｂ”側部金型プレート３１９を含む。

　射出成形においては、“Ａ”側部３１０及び“Ｂ”側部３２０は拘束され、それで“Ａ”側部３１０及び“Ｂ”側部３２０は単に上方向に離れたり下方向に一緒に動くことができ、すなわち、金型３００は図２に断面で示すように開いたり閉じたりする。金型３００が閉じた状態にある場合、キャビティ側部３１２、３２２は互いに対向し、分割線３０７に沿って部材キャビティ３０１を閉じる。部材キャビティ３０１は通常は、成形すべき部材の外表面を表すプレートにおける中空部分である。この好ましい実施の形態では、部材キャビティ３０１は部品キャビティ３０４から成り、部品キャビティ３０４はオーバーフローキャビティ３０５及び入口部分キャビティ３０６に接続される。部材キャビティ３０１は通常、系を平衡状態に保つため“Ａ”側部３１０及び“Ｂ”側部３２０の両方に形成される。この好ましい実施の形態においては、“Ａ”側部部材キャビティ３０２及び“Ｂ”側部部材キャビティ３０３は各々部材に組み込まれたＯリングを表す反転シール構造３０８をもつ。図３は、“Ｂ”側部部材キャビティ３０３及び“Ｂ”側部部材キャビティ３０３と一体の反転シール構造３０８の詳細図である。

　図４には、スルー部材プロセスのガスアシスト成形法のフローチャートを示す。工程７１においては、金型３００は部材キャビティ３０１をシールするように閉じられる。金型３００を閉じた際に、樹脂、この好ましい実施の形態ではｓａｎｏｐｒｅｎｅが工程７２に示すようにスプルー接続部３３０を介して金型３００内に射出される。金型３００において樹脂はランナー３３１を通って部材キャビティ３０１に入らなければならない。工程７３においては、樹脂の射出中、比較的高圧のガス、この好ましい実施の形態では窒素がガス管３４０からガス管接続部３５０を通って供給され、そしてガスピン３５１を通って樹脂の流れ内に注入される。

　樹脂は入口部分キャビティ３０６の部材キャビティに入り、部品キャビティ３０４をとおり、オーバーフローキャビティ３０５に入る。樹脂の流れに注入しそして部材キャビティ３０１に入る際、比較的高圧のガスは、比較的大きなキャビティの中心において平衡となり、中空部分を作る。過剰の樹脂は比較的高圧のガスによってオーバーフローキャビティ３０５内に押し進められる。適当なサイクル時間の経過後、金型３００は工程７４に示すように、開き、そして成形済みの管状部品１０は工程７５に示すように普通の金型取出し法により取出される。

　図５に示すように、成形配管部品１０は二つのポートすなわち入口ポート１０５及び出口ポート１１５をもつ管状部分１００を備えて成形される。入口ポート１０５は入口部分１４０に接続でき、また出口ポート１１５はオーバーフロー部分１３０に接続できる。管状部分１００は９０°の屈曲部をもつ断面中空円筒状である。スプルーボス１２０は、流動材料を金型に入れる入口部分１４０の頂部に配置される。ガスピンボス１５０は、入口部分１４０におけるスプルーボス１２０の近くに配置される。ガスピンボス１５０におけるガスピンホール１２５は、加圧のためガスを金型に入れる場所である。オーバーフロー部分１３０は、材料射出能力を越えることを許容することで金型への十分な充填を助けるように構成される。

　金型３００から取出す際には、成形配管部品１０は、ガスピンボス１５０におけるガスピンホール１２５以外にオリフィスを持たない一部片ユニットである。管状部分１００の断面中空円筒状部分の端部は、入口部分１４０及びオーバーフロー部分１３０をもつアタッチメントでシールされる。通路をもつ部材すなわちスルー部材を得るために、オーバーフロー部分１３０及び入口部分１４０は工程７６に記載し図５に示すように、切離す必要がある。上記のように入口部分１４０及びオーバーフロー部分１３０を切離すことにより、図６に示すように成形部品として用いられる中空配管部品２００が得られる。

　この実施の形態の方法では入口ポート１０５及び出口ポート１１５の両方には、接続した端部を適位置にロックするため、シール及び拘束するための二つのＯリング構造体１３５が設けられる。図７には成形配管部品２００の断面を詳細に示す。Ｏリング構造体１３５は、Ｏリングを用いずに成形配管部品２００をＯリング等価シール構造とするように構成される。シール構造はシステムにおけるシールを行う任意の形状のものでよいことは当業者に認められるべきである。図７の横断面図はまた部品２００の中子から出した通路を示す。

　Ｏリングを必要としない利点は、Ｏリング接続体及び管状組立体の製作に掛かる費用並びにＯリングの取付けに伴う作業によって増大される。管状組立体は代表的には、ある長さの別個に機械加工したＯリング接続体に切断されるステンレス鋼製の管状体から成り、複数の部材を一つの一体ユニットに形成するのに溶接処理が施される。本発明の好ましい実施の形態では、前もって溶着した組立体に伴う溶着及び組立作業は省かれる。

　好ましい実施の形態を用いる別の利点は、比較的高い動作圧力の下でOリング構造体１３５とシール面との間のシール圧力を増大させる能力にある。この効果は、管状システムに対して内部の比較的高い圧力が配管部品２００の内径を拡張させ、整合表面の内面をより強く押圧する時に生じる。標準のOリングシールでは、シール完全性を許容する動作圧力が制限される。この範囲を越えると、Oリングシールは漏れる。

　好ましい実施の形態では、二つのポートを備えて示したが、当業者には明らかなように、本方法は二つ以上のポートをもつ部材に適用できる。本方法は明らかに、実際に任意の長さ又は形状の部品、マニホルド及び管状部品を高い容積適用において低コストで製造できる融通性をもつ。本発明は好ましい実施の形態に関して説明したが、かかる説明は単に例示のためのものであり、当業者には明らかなように、種々の程度の多くの代替、等価及び変更が本発明の範囲内である。従ってかかる範囲は上記の詳細な説明によっていかようにも限定されず、特許請求の範囲によってのみ定義される。

代表的な金型及び金型構成要素を示す斜視図。 開いた状態と閉じた状態におけるガス管接続部及びスプルー接続部の中心線に沿った金型の断面図。 部材キャビティの半分を示す“Ｂ”プレートのキャビティ側を示す頂部平面図。 ガスアシスト成形法を用いたスルー部材の成形方法を示すフローチャート。 成形形態における成形済み管状部品を示す正面図。 使用形態における成形済み管状部品を示す正面図。 各軸方向部品の中心線に沿った成形済み管状部品を示す断面図。

符号の説明

３００：ガスアシスト法用の射出金型
３１０：“Ａ”側部
３２０：“Ｂ”側部
３０１：部材キャビティ
３１１、３２１：外側部
３１２、３２２：キャビティ側部
３０９： “Ａ”側部金型プレート
３３０：スプルー接続部
３５０：ガス管接続部
３０２：“Ａ”側部部材キャビティ３０２
３３５：材料供給管
３４０：ガス管
３０３：“Ｂ”側部部材キャビティ３０３
３１９：“Ｂ”側部金型プレート
３０７：分割線
３０４：部品キャビティ
３０５：オーバーフローキャビティ
３０６：入口部分キャビティ
３０８：反転シール構造
１０　：成形配管部品
１０５：入口ポート
１１５：出口ポート
１００：管状部分
１４０：入口部分
１３０：オーバーフロー部分１３０
１５０：ガスピンボス
１２０：スプルーボス
１２５：ガスピンホール
２００：中空配管部品
１３５：Ｏリング構造体

Claims (18)

1. 　金型を閉じて部材キャビティを作る工程と；
   　金型内に樹脂を射出する工程と；
   　樹脂の流れ内にガスを注入して部材内に中空部分を作る工程と；
   　金型を開く工程と；
   　成形済み部材を取出す工程と；
   　成形済み部材からオーバーフロー部分及び入口部分を除去して中空の部品を得る工程と；を含む部品の成形方法。
2. 　成形済み部品が少なくとも二つのポートを備える請求項１の部品の成形方法。
3. 　成形済み配管部品が多数のポートを備える請求項１の部品の成形方法。
4. 　成形部材キャビティがシール構造体を画定する請求項１の部品の成形方法。
5. 　シール構造体がOリングから成る請求項４の部品の成形方法。
6. 　外表面、入口ポート及び出口ポートを備えた中空管状部分と；入口ポート及び出口ポートの外表面に一体に形成したシール構造体と；を含む部品。
7. 　シール構造体のシール圧力が内部圧力の増大と共に増大する請求項６の部品。
8. 　成形済み部品が多数のポートを備え、各ポートが外表面に一体に形成したシール構造体を備える請求項６の部品。
9. 　シール構造体がOリングから成る請求項６の部品。
10. 　入口ポート及び出口ポートがそれらポートの外表面に一体に形成した多数のシール構造体を備える請求項６の部品。
11. 　各シール構造体がOリングから成る請求項１０の部品。
12. 　金型を閉じて部材キャビティを作る工程と；
    　金型内に樹脂を射出する工程と；
    　樹脂の流れ内にガスを注入して部材内の中空部分を作る工程と；
    　金型を開く工程と；
    　成形済み部材を取出す工程と；
    　成形済み部材からオーバーフロー部分及び入口部分を除去して中空部品を得る工程と；を含む成形方法により製作した部品。
13. 　中空部品の入口ポート及び出口ポートの外表面に一体にシール構造体を形成した請求項１２の部品。
14. 　シール構造体のシール圧力が内部圧力の増大と共に増大する請求項１２の部品。
15. 　部品が多数のポートを備え、各ポートが外表面に一体に形成したシール構造体を備える請求項１２の部品。
16. 　シール構造体がOリングから成る請求項１３の部品。
17. 　中空部品の入口ポート及び出口ポートがそれらポートの外表面に一体に形成した多数のシール構造体を備える請求項１２の部品。
18. 　各シール構造体がOリングから成る請求項１７の部品。

Images