JP2015009438A - ボールペンチップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ホルダー部材の傾斜孔の小径開口部にボールペンチップの先側小径部と後側大径部を結ぶ傾斜面が当接することを防止し、ホルダー部材の喰い付きによる外観不具合を発生させないボールペンチップを得る。【解決手段】 ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁開き角度が、ボールペンチップ外形の前記小径部と大径部とを結ぶ線の傾斜角度よりも鋭角で、且つ、ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の大径開口部内径がボールペンチップの後側大径部より大径であるホルダー部材。【選択図】 図１

Description

本発明は、外形に先側小径部と後側大径部とを有するボールペンチップを、後方からの押圧力を伴う加工を施すボールペンチップの製造方法に関する。

従来より、筆記可能なボールペンとしての最低限の形態として、ボールを先端開口部より一部突出させた状態で回転可能に抱持するボールペンチップの反ボール側にインキ収納管を直接または接続部材を介し固着した所謂リフィールと呼ばれる形態がある。
特開平８−２４４３９４号公報（特許文献１）には、ボールペンチップ内のインキが乾燥することを防止するためボールペンチップ内にボール押し部材を内蔵し、ボール押し部材の後方規制のためにボールペンチップの後端を縮径するカシメ加工が施されており、その後方には接続部材が固着され更に、接続部材の後方には、インキ収納管が固着されたリフィールが開示されている。

特開平８−２４４３９４号公報

上記のような後側大径部から先端に向かい鋭角に縮径する傾斜形状を有しているボールペンチップについて、バネを設置するなど、後方からの押圧加工を伴う加工をする際に、ボールペンチップの傾斜部分を受けて支持固定するホルダー部材は、ボールペンチップの先端傾斜面角度とホルダー部材の傾斜孔の内壁開き角度とが寸分の狂いもなく同角で加工形成することは不可能である。又、ボールペンチップの標準先端傾斜面角度と同角に加工できたとしても、量産されるボールペンチップの先端傾斜面角度は、バラツキを有しており、ホルダー部材の傾斜孔の内壁開き角度とボールペンチップの先端傾斜面角度が一致しないものが発生する。その結果、押しこみ量に伴う変形が周状の面接触状態を増大させ、ホルダー部材にボールペンチップが喰い付き、ボールペンチップに円周状のキズが発生する。
また、押圧力がより高い加工の場合、クサビ作用によりホルダー部材に更に、喰い付きが強くなりキズがバリに成長する。このようなリフィールをノック式ボールペン外装に装着するとノック操作により、ボールペンチップ先端が外装より出没する際、ボールペンチップの先端傾斜面に発生したバリが外装内壁面に、当たり摺動性を損なう場合がある。
更に、ある程度の喰い付き発生を想定し、喰い付きが発生した際、ボールペンチップのボール側からボールペンチップを突き上げ、喰い付きを解除する工程を追加することは可能であるが、生産性が低下する。

本発明は、外形に先側小径部と後側大径部とを有するボールペンチップを、後方からの押圧力を伴う加工を施すボールペンチップの製造方法において、加工時に前記ボールペンチップが配置され保持するホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁開き角度が、ボールペンチップ外形の前記小径部と大径部とを結ぶ線の傾斜角度よりも鋭角で、且つ、ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の大径開口部内径がボールペンチップの後側大径部より大径であるボールペンチップの製造方法を要旨とする。

ボールペンチップの後方からの押圧力を伴う加工を施す際、該ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁開き角度が、ボールペンチップ外形の前記小径部と大径部とを結ぶ線の傾斜角度よりも鋭角であることで、ボールペンチップの外形の前記小径部と大径部とを結ぶ線である傾斜面が該ホルダー部材の小径開口部に当たらない。また、該ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の大径開口部内径がボールペンチップの後側大径部より大径であることで、ボールペンチップの後側大径部が該ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁に当たるため、ボールペンチップの前記傾斜面が該ホルダー部材の大径開口部に当たらない。従って、強い加工強度で押し込まれ、ボールペンチップの大径部が多少縮径されたとしても、基本的に大径部がホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の傾斜面に接地された状態が維持され、押し込み接触面積が大きくならないので、ボールペンチップとホルダー部材とが喰い付くことが防止できる。
また、ボールペンチップの外形の傾斜面と後側大径部との交点の周状ツブレに伴う後方へのバリが発生したとしても、他部材との接触が少ない部位であるので、問題が極小化される。
従って、ホルダー部材にボールペンチップが喰い付かず外観を損ねることがなく、喰い付きを解除する工程も不要となり生産性低下も抑制され、更に、ノック式のボールペンとして適用しても摺動不良とならない。

本発明のホルダー部材にボールペンチップが挿置された縦断面図。 本発明で製造されるボールペンチップの縦断面図。 本発明で製造される別タイプのボールペンチップの縦断面図。 本発明のホルダー部材によって押圧力を伴う加工を施す縦断面図。

本発明のボールペンチップの製造方法は、ボールペンチップ及びその構成部材を固定状態として加工し、ボールペンチップ又はボールペンチップを備えたリフィールとして成立させるものである。
即ち、基本的に、ボールペンチップを固定状態とするホルダー部材を、各種の加工をなす加工具、加工機械などと組み合わせて実施される製造方法であるが、ホルダー部材に設置された状態における具体的な加工内容については、後方からの押圧力を伴う加工である以外には何ら制限されるものではなく適用できる。

かような加工時に使用されるホルダー部材は、加工においてボールペンチップを固定して加工精度を出すために使用されるものである。
ホルダー部材は、ボールペンチップの直接的な設置部位として、すり鉢状の傾斜孔を有している。この傾斜孔は、部材に単に孔が形成されているものでもよいし、複数に分割された部材をあわせた結果として空間が形成され、すり鉢状の傾斜孔を構成するチャック状のものでもよい。
ボールペンチップを受けて支持固定するホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の大径開口部は、ボールペンチップが挿入される側であるのでボールペンチップの後側大径部より大径に形成されており、傾斜孔の小径開口部に向かい、ボールペンチップ外形の小径部と大径部とを結ぶ線の傾斜角度よりも鋭角に形成されている。
ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁開き角度は、加工されるボールペンチップの傾斜角度（大径部と小径部とを結んだ傾斜角度）より軸心に対し５゜以上鋭角でも、ボールペンチップの後側大径部がホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁に当たるため、喰い付きは発生しないが鋭角にした分、クサビ作用が働きやすく押し込まれやすいため過度な狭持状態となることが懸念されるので、０．５°から１°とすることが好ましい。５°以上鋭角だと、ボールペンチップの傾斜面と後側大径部との交点が周状にツブレれ、加工時の押圧荷重が高い場合、肉が後側大径部より、はみ出すカエリとなり、ノック式ボールペン外装に装着した時、ノック操作により、ボールペンチップ先端が外装より出没する際の摺動性を損なう場合があり得る。
また、ボールペンチップの内方突出部にボール抱持室へのインキ流入路となる中孔に連通した放射状溝を周状に略均等に分割形成する際の切削刃による加工歪により、ボールペンチップの外形の傾斜面の、放射状溝加工部に相当する付近に膨らみが発生するので、ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁開き角度がボールペンチップ傾斜面の傾斜角度よりも鋭角に形成されていても、前記放射状溝加工部付近の外形部がホルダー部材の傾斜孔の内壁に当接し、喰い付き発生に至る危険性があり、ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の小径開口部の内径は、前記放射状溝加工部付近の外形部が当接しない内径に設定することが好ましい。

ホルダー部材の材質としては、硬度を必要とするので、炭素工具鋼、機械構造用炭素鋼、クロム鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロムモリブデン鋼、ダイス鋼、合金工具鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等が使用できる。
また、ホルダー部材の特性として、靭性は必要とせず量産での繰り返し使用による耐摩耗性及び耐食性が重視されるので、炭素含有量が高く熱処理により強強度・高硬度が得られるマルテンサイト系ステンレスＳＵＳ４４０Ｃを使用すると好ましい。
そして、このような耐摩耗が重視されるため、熱処理により硬度をＨＲＣ５０〜６０程度に上げる必要がある。硬度を上げる焼き入れには電気炉、ガス炉、ソルトバス炉、真空炉があり、塩浴中で加熱するソルトバス炉や真空窯中で真空状態とし加熱する真空炉は、酸化被膜の形成がなく酸化被膜を除去する酸溶液への浸漬工程が不必要となり、ホルダー部材への侵食ダメージがなく好ましい。しかし、ソルトバス炉は、熱処理後、水洗・湯洗にて完全に除去しきれなかった残留ソルトが存在すると残留ソルトが吸湿し錆発生の危険性があり、真空炉による真空熱処理が光輝性にも優れ、より好ましい。

ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の加工方法としては、傾斜孔の内壁開き角度となるテーパー角度に成形した切削刃による旋盤加工や、前記テーパー角度に成形した放電マスターによる放電加工がある。
旋盤加工に用いる切削刃は一枚刃である半月錐、二枚刃である平錐等があるが被加工物からの切り粉の排出状態により錐があおられたり、錐が振れたりすると意図した傾斜孔の内壁開き角度よりズレる場合がある。
電極である放電マスターと被加工物の間にアーク放電を起こし被加工物の一部を除去しながら放電マスターの形状を転写する放電加工は、テーパー角度精度が高く望ましい。
どちらの加工方法でも、よりテーパー精度を上げるため、荒加工の後、仕上げ加工を行うほうが望ましく、特に放電加工の加工面は、微細なクレーター状となっており、仕上がり面租度及びテーパー角度精度向上のため、必要に応じ荒加工と仕上げ加工の間に中仕上げ加工を施すことで、後述する熱処理後の傾斜孔の内壁面仕上げ加工への依存度も軽減でき、内壁面仕上げ加工量大による傾斜孔の内壁開き角度変化が防止できる。

すり鉢状の傾斜孔が形成され、熱処理を施したホルダー部材の傾斜孔の加工痕を除去するため、傾斜孔の内壁面仕上げ加工を施す。加工方法としては、ラッピング加工、バフ加工、バニシング加工、化学研磨、バレル研磨、電磁バレル等があるが、作業や装置が容易で平滑な表面が得られ易く、小径であるホルダー部材に向いているラッピング加工が好ましい。但し、ホルダー部材の材質は前述した鋼類のため、ラップ剤として用いる遊離砥粒は、ダイヤモンドや炭化ケイ素は炭素が被研磨材であるホルダー部材に吸収され砥粒摩耗が激しいため不向きで、立方晶窒化ホウ素や主原料がアルミナであるコランダム質研磨材が向いている。
尚、必要に応じ、研磨後、電気メッキ的製法で金属母材の内部に合金的な拡散層を形成し、金属母材と完全に一体化され、半永久的に剥離しない保護防錆膜となるレイデント処理を施すとより良い。

以下、図面に基づいて一例を説明する。
図１は、ホルダー部材Ｈにボールペンチップが挿置された状態を示す図である。
ホルダー部材Ｈのすり鉢状の傾斜孔Ｈａは、ボールペンチップ１が挿入される側である大径開口部Ｈｂを有し、ボールペンチップ１の後側大径部２より大径に形成されており、大径開口部Ｈｂの反対側であるの小径開口部Ｈｃの内径は、ボールペンチップ１のインキ流路である放射状溝３の加工深さより後方に位置するように形成されている。
ホルダー部材Ｈの大径開口部Ｈｂの後方には、ボールペンチップ１の後側大径部２より０．１ｍｍ程大径のガイド部材Ｇがホルダー部材Ｈのすり鉢状の傾斜孔Ｈａの軸心と合わせて設置されており、ホルダー部材Ｈのすり鉢状の傾斜孔Ｈａと共にボールペンチップ１を垂直に支持固定する働きをする。

図２、図３に製造されるボールペンチップの一例を示す。
図２に示したものは、所謂砲弾型チップと呼ばれるものの一例である。ボールペンチップ１の内部には、コイル部４ａの先端側に棒状部４ｂが一体に形成されたコイルスプリング４が配設されている。ボールペンチップ１の後端には、コイルスプリング４の後方規制のためのカシメを施す肉薄部５が形成されている。
ボールペンチップ１の外形形状は、後側大径部２と先側小径部６を結ぶ傾斜面７が、軸心に対し１５゜で形成した切削刃で加工し、ボールペンチップ１の傾斜面７の開き角度は、実測で１４．９゜〜１５．１゜、平均１５．０２゜で形成されている。

図３に、前述と違うタイプの外形形状を有するボールペンチップの一例を示す。所謂ニードル型チップと呼ばれるものの一例である。
ボール側先端に小径筒部８を設け、視認性を向上させたもので、ボールペンチップ１の傾斜面７の開き角度を実測で１４．９゜〜１５．１゜、平均１５．０２゜で形成した前記砲弾型ボールペンチップを後工程で小径筒部８を形成したものである。
ボールペンチップ１内部には、コイルスプリング４が配設されている。ボールペンチップ１の後端には、コイルスプリング４の後方規制のためのカシメを施す肉薄部５が形成されている。

図４にボールペンチップの後方からの押圧力を伴う加工の一例を示す。ボールを前方符勢するためのコイルスプリングの後方移動を規制するために、ボールペンチップ１の後端部をカシメ加工して縮径し、コイルスプリングを固定する加工工程を図示したものである。
前記ホルダー部材Ｈのすり鉢状の傾斜孔Ｈａとガイド部材Ｇの軸心と合わせて、滑り性と硬さを持ち合わせ耐久性に優れているセラミック製のカシメジグＫが設置されており、カシメジグＫが降下し、カシメジグＫの中心に設置された超硬製のピンＰの先端傾斜部Ｐａが、コイルスプリング４の内径に当接し、ボールペンチップ１の内部にコイルスプリング４を押し下げ、その後、カシメジグＫの内面傾斜部Ｋａがボールペンチップ１の肉薄部５を押圧し、肉薄部５が縮径する。
この時、前記ホルダー部材Ｈのすり鉢状の傾斜孔Ｈａとガイド部材Ｇにより、ボールペンチップ１を固定保持するので、ボールペンチップ１がふらつき、カシメジグＫに設置されたピンＰの先端が、コイルスプリング４の内径から外れ、ボールペンチップ１の内部にコイルスプリング４を押し下げられず、コイルスプリング４がボールペンチップ１の後端から出た状態でカシメられ、ボールへの押圧荷重が低下することを防止している。
特に、インデックステーブルで加工する機械では、テーブルが回転し、次工程に移動する際、ボールペンチップ１が遠心力によりふらつき易く、ボールペンチップ１を固定保持することが重要である。

ホルダー部材Ｈのすり鉢状の傾斜孔Ｈａの内壁開き角度を異ならせ、前述したボールペンチップ１の肉薄部５をカシメる加工を各１００個行い、喰い付きと傾斜面７と後側大径部２との交点のツブレを確認する。但し、ホルダー部材Ｈのすり鉢状の傾斜孔Ｈａの内壁開き角度は、傾斜孔Ｈａを加工する放電マスターの傾斜角度とする。
試験の結果を（表１）に記載する。

ボールペンチップの後側大径部と先側小径部を結ぶ傾斜面角度に対するホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁開き角度が鋭角な実施例４は、喰い付きの発生はないが、ボールペンチップの傾斜面角度に対するホルダー部材の内壁開き角度の差が５゜程度と大きいため、ボールペンチップの傾斜面と後側大径部との交点が周状にツブレた。
ボールペンチップの傾斜面角度に対するホルダー部材の内壁開き角度が鋭角で、その差が０．５゜〜１゜の実施例１〜３は、ホルダー部材への喰い付きがなく、キズの発生がなく、傾斜面と後側大径部との交点のツブレも発生せず、より良い。
これに対し、比較例１、２は、ボールペンチップの傾斜面角度に対するホルダー部材の内壁開き角度が鈍角なので、ホルダー部材の小径開口部に喰い付き、バリが発生した。
ボールペンチップの傾斜面角度に対するホルダー部材の内壁開き角度の差がほぼ０゜と同角の比較例２は、ボールペンチップの傾斜面角度のバラツキにより、ボールペンチップの傾斜面角度に対するホルダー部材の内壁開き角度が鋭角になったり鈍角になるため、ボールペンチップにより喰い付きが発生した。

１ ボールペンチップ
２ 後側大径部
３ 放射状溝
４ コイルスプリング
４ａ コイル部
４ｂ 棒状部
５ 肉薄部
６ 先側小径部
７ 傾斜面
８ 小径筒部
Ｈ ホルダー部材
Ｈａ 傾斜孔
Ｈｂ 大径開口部
Ｈｃ 小径開口部
Ｇ ガイド部材
Ｋ カシメジグ
Ｋａ 内面傾斜部
Ｐ ピン
Ｐａ 先端傾斜部

Claims (1)

1. 外形に先側小径部と後側大径部とを有するボールペンチップを、後方からの押圧力を伴う加工を施すボールペンチップの製造方法において、加工時に前記ボールペンチップが配置され保持するホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の内壁開き角度が、ボールペンチップ外形の前記小径部と大径部とを結ぶ線の傾斜角度よりも鋭角で、且つ、ホルダー部材のすり鉢状の傾斜孔の大径開口部内径がボールペンチップの後側大径部より大径であるボールペンチップの製造方法

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