JP2015213580A - Curved tube part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、湾曲管部及び湾曲管部の製造方法に関する。 The present invention relates to a bending tube portion and a manufacturing method of the bending tube portion.
例えば特許文献1は、湾曲部の筒状の節輪に、ワイヤガイド部をプレス加工によって成形している。このような節輪の材料には、例えば、塑性加工が容易なステンレスやスチールが用いられている。 For example, in Patent Document 1, a wire guide portion is formed by press working on a cylindrical node ring having a curved portion. As the material of such a node ring, for example, stainless steel or steel that can be easily plastically processed is used.
一方、NiTi合金などの超弾性のパイプ部材が湾曲管部として用いられることもある。この場合、前記したような塑性加工が冷間状態でパイプ部材に用いられ、塑性加工によってワイヤガイド部を成形しようとしても、超弾性の特性によって、パイプ部材はワイヤガイド部が形成される前の元の形状に戻ってしまう。このため、超弾性のパイプ部材に対して、塑性加工によってワイヤガイド部を成形することは困難となる。そこで、超弾性のパイプ部材にワイヤガイド部を成形する場合には、例えば特許文献2に開示されているような形状記憶処理を施す必要がある。この場合、所定の環境下において、ワイヤガイド部を形成する切曲げ形状転写部を有する金型によってパイプ部材を加圧し、切曲げ形状がパイプ部材に転写されることによって、ワイヤガイド部がパイプ部材に形成される。転写時において、円弧状のパイプ部材の周面の一部は、切曲げ形状転写部が一部に押し付けられるために、U字状に変形する。この変形部分がワイヤガイド部として機能する。 On the other hand, a superelastic pipe member such as a NiTi alloy may be used as the curved pipe portion. In this case, the plastic processing as described above is used for the pipe member in a cold state, and even if an attempt is made to form the wire guide portion by plastic processing, the pipe member is formed before the wire guide portion is formed due to the superelastic characteristics. It will return to its original shape. For this reason, it becomes difficult to form a wire guide portion by plastic working on a superelastic pipe member. Therefore, when the wire guide portion is formed on the superelastic pipe member, it is necessary to perform a shape memory process as disclosed in Patent Document 2, for example. In this case, in a predetermined environment, the pipe member is pressurized by a die having a cut and bent shape transfer portion that forms the wire guide portion, and the cut and bent shape is transferred to the pipe member, whereby the wire guide portion is moved to the pipe member. Formed. At the time of transfer, a part of the peripheral surface of the arc-shaped pipe member is deformed into a U-shape because the cut-shaped transfer part is pressed against the part. This deformed portion functions as a wire guide portion.
周面の一部が変形する際に、変形部分に伸びが加わると、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えやすくなる。この結果、U字のワイヤガイド部の最深部付近におけるワイヤガイド部の内周面側は、割れるといったように破損してしまう。 When a part of the peripheral surface is deformed and elongation is applied to the deformed portion, the maximum value of the distortion tends to exceed the superelastic limit of about 8%. As a result, the inner peripheral surface side of the wire guide portion in the vicinity of the deepest portion of the U-shaped wire guide portion is broken and damaged.
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、超弾性のパイプ部材が湾曲管部として用いられる場合において、適切な形状記憶処理をパイプ部材に施すことによって、ワイヤガイド部の破損を防止できる湾曲管部及び湾曲管部の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these circumstances, and when a superelastic pipe member is used as a curved pipe portion, the wire guide portion can be damaged by applying an appropriate shape memory process to the pipe member. It is an object of the present invention to provide a bending tube portion that can be prevented and a method for manufacturing the bending tube portion.
本発明は目的を達成するために、NiTi合金によって形成されるパイプ部材に、ワイヤガイド部が形状記憶処理によって成形される湾曲管部であって、前記パイプ部材の厚み方向における中立面において、形状記憶処理後の中立面の横断面における周長が形状記憶処理前の中立面の横断面における周長に対して略変化しないように、前記ワイヤガイド部が形状記憶処理によって成形されることを特徴とする湾曲管部を提供する。 In order to achieve the object of the present invention, a pipe member formed of a NiTi alloy is a curved pipe part in which a wire guide part is formed by a shape memory process, and in a neutral surface in the thickness direction of the pipe member, The wire guide portion is formed by shape memory processing so that the circumference in the cross section of the neutral surface after the shape memory process does not substantially change with respect to the circumference in the cross section of the neutral surface before the shape memory process. There is provided a bent tube portion characterized by the above.
本発明は目的を達成するために、NiTi合金によって形成されるパイプ部材を金型に拘束し、前記金型に配設される切曲げ形状転写部によって切曲げ形状を前記パイプ部材の外周面側から前記パイプ部材に転写させつつ、前記パイプ部材を加熱及び冷却し、前記パイプ部材が形状記憶されることによって、ワイヤガイド部を前記パイプ部材に成形する湾曲管部の製造方法であって、前記パイプ部材の厚み方向における中立面において、形状記憶処理後の中立面の横断面における周長が形状記憶処理前の中立面の横断面における周長に対して略変化しないように、前記ワイヤガイド部を形状記憶処理によって成形することを特徴とする湾曲管部の製造方法を提供する。 In order to achieve the object, the present invention constrains a pipe member formed of a NiTi alloy to a mold, and changes the cutting shape to the outer peripheral surface side of the pipe member by a cutting shape transfer portion disposed in the mold. The pipe member is heated and cooled while being transferred to the pipe member, and the shape of the pipe member is memorized to form a wire guide portion into the pipe member. In the neutral surface in the thickness direction of the pipe member, the circumferential length in the cross section of the neutral surface after the shape memory treatment is not substantially changed with respect to the circumferential length in the cross section of the neutral surface before the shape memory treatment. Provided is a method for manufacturing a bent tube part, wherein a wire guide part is formed by a shape memory process.
本発明によれば、超弾性のパイプ部材が湾曲管部として用いられる場合において、適切な形状記憶処理をパイプ部材に施すことによって、ワイヤガイド部の破損を防止できる湾曲管部及び湾曲管部の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, when a superelastic pipe member is used as a bending pipe part, the bending pipe part and the bending pipe part can be prevented from being damaged by applying an appropriate shape memory process to the pipe member. A manufacturing method can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
[第1の実施形態]
図1Aと図1Bと図2Aと図2Bと図2Cと図2Dとを参照して第1の実施形態について説明する。なお一部の図面では、図示の明瞭化のために、一部の部材の図示を省略している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, 2A, 2B, 2C, and 2D. Note that in some drawings, illustration of some members is omitted for clarity of illustration.
図1Aに示すような湾曲管部10は、例えば、内視鏡の挿入部に配設されている。本実施形態の湾曲管部10は、筒状の環状部材同士が回動可能に連結されることによって、構成されているのではない。図1Aに示すように、本実施形態の湾曲管部10には、切欠部11を有するパイプ部材20が用いられている。パイプ部材20は、例えば、円筒形状を有している。切欠部11は、湾曲管部10(パイプ部材20)が湾曲するために、配設されている。切欠部11は、後述する形状記憶処理の前の状態において、予めパイプ部材20に形成されている。
A
そして図1Bに示すように、本実施形態の湾曲管部10は、NiTi合金によって形成される筒状のパイプ部材20にワイヤガイド部30が形状記憶処理によって成形されることによって、構成される。ワイヤガイド部30は、湾曲管部10を湾曲操作する図示しない操作ワイヤをガイドする。言い換えると、ワイヤガイド部30は、操作ワイヤを保持するワイヤ受けとして機能する。ワイヤガイド部30は、パイプ部材20の外周面20b側から内周面20a側に向かって陥入している切曲げ状陥入部であり、パイプ部材20の一部となっている。このようなワイヤガイド部30は、例えばU字形状を有している。ワイヤガイド部30は、パイプ部材20の周方向において少なくとも1つ配設されていればよい。なお、湾曲管部10が上下方向といった2方向に湾曲する場合、ワイヤガイド部30は、通常2つ配設されている。湾曲管部10が上下左右方向といった4方向に湾曲する場合、ワイヤガイド部30は、通常4つ配設されている。この場合、ワイヤガイド部30同士は、湾曲管部10の周方向において互いに離れて配設されている。また湾曲管部10の中心軸方向においても、ワイヤガイド部30同士は、互いに離れて配設されている。
As shown in FIG. 1B, the
ワイヤガイド部30の成形において、パイプ部材20は、予め切欠部11を有する状態で、図示しない金型によって挟み込まれ、金型によって拘束される。金型は、ワイヤガイド部30を形成する例えば凸型のパンチとして機能する図示しない切曲げ形状転写部を有している。パイプ部材20が金型に拘束された状態で、切曲げ形状がパイプ部材20の外周面20b側から内周面20a側に向かってパイプ部材20に転写されつつ、パイプ部材20が加熱及び冷却され、加熱・冷却工程中においてパイプ部材20が形状記憶されることによって、ワイヤガイド部30がパイプ部材20に成形される。転写時において、円弧状のパイプ部材20の周面の一部は、切曲げ形状転写部を押し付けられるために、パイプ部材20の横断面において例えばU字状に変形する。この変形部分が、図1Bに示すような、2つの第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とを有するワイヤガイド部30として機能する。
In forming the
本実施形態では、図1Bに示すパイプ部材20の横断面において、第1の曲げ部31は、パイプ部材20の径方向において、パイプ部材20の中心部から外に向かって凸設されるものと称する。またパイプ部材20の横断面において、第2の曲げ部33は、パイプ部材20の径方向において、外からパイプ部材20の中心部に向かって凸設されるものと称する。第1の曲げ部31の径と第2の曲げ部33の径とは、パイプ部材20の径よりも小さくなっている。パイプ部材20の横断面において、パイプ部材20の中心部からみて、第1の曲げ部31は凸部として機能し、第2の曲げ部33は凹部として機能する。パイプ部材20の横断面且つ周方向において、第1の曲げ部31、第2の曲げ部33、第1の曲げ部31がこの順に配設されている。つまり、第2の曲げ部33は、第1の曲げ部31に挟まれている。第2の曲げ部33は一方の第1の曲げ部31と連接している一端と、他方の第1の曲げ部31と連接している他端とを有している。
In the present embodiment, in the cross section of the
次に、図2Aと図2Bと図2Cと図2Dとを参照して、形状記憶処理の設計要件について説明する。
まず図1Bと図2Bとに示すように、形状記憶処理前を示すベース状態における円筒状のパイプ部材20の寸法を、例えば、以下のように予め規定する。
内径D=2.451mm
肉厚T=0.114mm
この場合、内周面20aの半径IRと外周面20bの半径ORとは、内径Dと肉厚Tとを基に以下のように算出される。
IR=D/2=2.451/2=1.226mm
OR=IR+T=1.226+0.114=1.340mm
ここで、パイプ部材20の横断面において、パイプ部材20の厚み方向におけるパイプ部材20の内周面20aと外周面20bとの間の中間の平面を中立面20cと定義する。なお中立面20cは、パイプ部材20の厚み方向においてパイプ部材20の内周面20aと外周面20bとの間に位置するものであればよい。
この場合、中立面20cの半径MRは、半径IRと半径ORとの平均であるため、
MR=(IR+OR)/2 となり、
=(1.226+1.340)/2=1.283mm となる。
Next, design requirements for the shape memory process will be described with reference to FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D.
First, as shown in FIGS. 1B and 2B, the dimensions of the
Inner diameter D = 2.451 mm
Thickness T = 0.114mm
In this case, the radius IR of the inner
IR = D / 2 = 2.451 / 2 = 1.226 mm
OR = IR + T = 1.226 + 0.114 = 1.340 mm
Here, in the cross section of the
In this case, since the radius MR of the
MR = (IR + OR) / 2
= (1.226 + 1.340) /2=1.283 mm.
次に、図2Aと図2Bと図2Cとを参照して、当初の形状記憶処理の設計要件について説明する。
ここでは、形状記憶処理によって、ベース状態のパイプ部材20に対して成形が実施され、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とを有するワイヤガイド部30が成形される。
Next, with reference to FIG. 2A, FIG. 2B, and FIG. 2C, the design requirements of the initial shape memory processing will be described.
Here, the shape of the
第1の曲げ部31における内周面20aの半径IR1の設定結果は、以下の通りになる。
IR1=0.254mm
この場合、半径IR1と肉厚Tとを基に、第1の曲げ部31における外周面20bの半径OR1は、以下のように算出される。
OR1=IR1+T=0.254+0.114=0.368mm
この場合、第1の曲げ部31における中立面20cの半径MR1は、半径IR1と半径OR1との平均であるため、
MR1=(IR1+OR1)/2 となり、
=(0.254+0.368)/2=0.311mm となる。
The setting result of the radius IR1 of the inner
IR1 = 0.254mm
In this case, based on the radius IR1 and the wall thickness T, the radius OR1 of the outer
OR1 = IR1 + T = 0.254 + 0.114 = 0.368 mm
In this case, the radius MR1 of the
MR1 = (IR1 + OR1) / 2
= (0.254 + 0.368) / 2 = 0.311 mm.
また第2の曲げ部33における外周面20bの半径OR2の設定結果は、以下の通りになる。
OR2=0.381mm
OR2は、第1の曲げ部31とは異なり、パイプ部材20の外周側を示す。
この場合、半径OR2と肉厚Tとを基に、第2の曲げ部33における内周面20aの半径IR2は、以下のように算出される。
IR2=OR2+T=0.381+0.114=0.495mm となる。
IR2は、第1の曲げ部31とは異なり、パイプ部材20の内周側を示す。
この場合、第2の曲げ部33における中立面20cの半径MR2は、半径OR2と半径IR2との平均であるため、
MR2=(OR2+IR2)/2 となり、
=(0.381+0.495)/2=0.438mm となる。
The setting result of the radius OR2 of the outer
OR2 = 0.381mm
Unlike the
In this case, based on the radius OR2 and the wall thickness T, the radius IR2 of the inner
IR2 = OR2 + T = 0.382 + 0.114 = 0.495 mm
IR2 indicates the inner peripheral side of the
In this case, since the radius MR2 of the
MR2 = (OR2 + IR2) / 2
= (0.381 + 0.495) /2=0.438 mm
前記長さと厚みとを有し、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とを有するワイヤガイド部30が成形され、形状記憶処理後のパイプ部材20の状態を、当初状態と称する。
The state of the
この当初状態では、歪が大きくなってしまい、詳細には歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えてしまい、ワイヤガイド部30は割れてしまった。これは、ワイヤガイド部30が成形される際に、それぞれの曲げ部の外側が伸び、それぞれの曲げ部の内側が縮むことを考慮したとしても、例えば、中立面20cの周長が伸びてしまったことが一因として考えられる。
In this initial state, the strain becomes large. Specifically, the maximum value of the strain exceeds 8%, which is the limit of superelasticity, and the
そこで図2Dに示すように、ベース状態と当初状態とにおける中立面20cの周長の長さを対比してみることとする。ここでは、周長の一例として、1/4円の周長を基に対比を行う。さらに、成形されずにベース状態の形状を維持する円弧状部における中立面20cの周長CLと、第1の曲げ部31における中立面20cの周長CL1と、第2の曲げ部33における中立面20cの周長CL2との合計である合計値CTを対比する。
つまり、CT=CL+CL1+CL2 となる。
Therefore, as shown in FIG. 2D, the length of the circumference of the
That is, CT = CL + CL1 + CL2.
ベース状態では、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とが形成されないため、
CL1=CL2=0となる。
このためベース状態では、 CT=CL となる。
In the base state, the first
CL1 = CL2 = 0.
Therefore, CT = CL in the base state.
そしてベース状態では、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とが形成されないため、CLは1/4円弧状となり、理論上は以下のような周長となる。
CL=2.015mm
なお前記したように、CL1=CL2=0であるため、
CT=CL+CL1+CL2=CL=2.015mmとなる。
In the base state, since the first
CL = 2.015mm
As described above, since CL1 = CL2 = 0,
CT = CL + CL1 + CL2 = CL = 2.015 mm.
前記に対して当初状態では、CL=1.213mm、CL1=0.462mm、CL2=0.377mmが理論上の周長となる。
このため、CT=CL+CL1+CL2
=1.213+0.462+0.377
=2.053mm となる。
On the other hand, in the initial state, CL = 1.213 mm, CL1 = 0.462 mm, and CL2 = 0.377 mm are theoretical perimeters.
Therefore, CT = CL + CL1 + CL2
= 1.213 + 0.462 + 0.377
= 2.053 mm.
合計値CTにおいて、ベース状態に対する当初状態の変化率は、以下のように算出される。
変化率 = 当初状態の合計値CT / ベース状態の合計値CT
= 2.053 / 2.015
= 101.89%
つまり、当初状態の中立面20cの周長がベース状態の中立面20cの周長に対して1.89%伸びることによって、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超え易くなり、ワイヤガイド部30は割れてしまう可能性が高い。
In the total value CT, the change rate of the initial state with respect to the base state is calculated as follows.
Rate of change = Total value CT in the initial state / Total value CT in the base state
= 2.053 / 2.015
= 101.89%
That is, when the circumference of the
そこで図2Aと図2Bと図2Cと図2Dとを参照して、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えることが防止され、ワイヤガイド部30の割れが防止されるように、前記を改善した形状記憶処理の設計要件について説明する。
ここでは、第1の曲げ部31における内周面20aの半径IR1を以下のように改善する。このパイプ部材20の状態を、改善状態と称する。なお本実施形態では、第1の曲げ部31は当初状態と改善状態とでは異なる寸法となっているが、第2の曲げ部33は当初状態と改善状態とで同じ寸法となっている。このため、第2の曲げ部33の深さ寸法は、改善状態であっても当初状態であっても同一となっている。また第1の曲げ部31と第2の曲げ部33の連接箇所において、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とは、S字状を形成するように、曲線状に連接している。よって、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33との間には、直線部分は存在していない。
2A, FIG. 2B, FIG. 2C, and FIG. 2D, the maximum value of the strain is prevented from exceeding about 8%, which is the limit of superelasticity, and the
Here, the radius IR1 of the inner
IR1=0.381mm
前記のために、OR1とMR1とIR2とMR2とが以下のように算出される。
OR1=IR1+T=0.381+0.114=0.495mm
MR1=(IR1+OR1)/2=(0.381+0.495)/2=0.438mm
第2の曲げ部33は当初状態と同一であるため、前記同様下記のようになっている。
OR2=0.381mm
IR2=OR2+T=0.381+0.114=0.495mm
MR2=(OR2+IR2)/2=(0.381+0.495)/2=0.438mm。
IR1 = 0.381mm
For this purpose, OR1, MR1, IR2, and MR2 are calculated as follows.
OR1 = IR1 + T = 0.382 + 0.114 = 0.495 mm
MR1 = (IR1 + OR1) / 2 = (0.381 + 0.495) /2=0.438 mm
Since the 2nd bending
OR2 = 0.381mm
IR2 = OR2 + T = 0.382 + 0.114 = 0.495 mm
MR2 = (OR2 + IR2) / 2 = (0.381 + 0.495) /2=0.438 mm.
また改善状態では、CL=1.050mm、CL1=0.644mm、CL2=0.315mmが理論上の周長となる。
このため、CT=CL+CL1+CL2
=1.050+0.644+0.315
=2.009mm となる。
In the improved state, CL = 1.050 mm, CL1 = 0.644 mm, and CL2 = 0.315 mm are theoretical perimeters.
Therefore, CT = CL + CL1 + CL2
= 1.050 + 0.644 + 0.315
= 2.009 mm.
合計値CTにおいて、ベース状態に対する改善状態の変化率は、以下のように算出される。
変化率 = 改善状態の合計値CT / ベース状態の合計値CT
= 2.009 / 2.015
= 99.73%
つまり、改善状態の中立面20cの周長は、ベース状態の中立面20cの周長に対して0.27%縮む。これによって、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えることを抑制し、ワイヤガイド部30の割れが防止される。
In the total value CT, the change rate of the improved state with respect to the base state is calculated as follows.
Rate of change = Total value CT in improved state / Total value CT in base state
= 2.009 / 2.015
= 99.73%
That is, the circumferential length of the
このようにパイプ部材20の中立面20cにおいて、形状記憶処理後の中立面20cの横断面における周長(以下、周長Aと称する)が形状記憶処理前の中立面20cの横断面における周長(以下、周長Bと称する)に対して略変化しないように、ワイヤガイド部30が形状記憶処理によって成形される。形状記憶処理後の中立面20cの横断面における周長は、例えば改善状態を示す。形状記憶処理前の中立面20cの横断面における周長は、例えばベース状態を示す。また本実施形態では、詳細には周長Aが周長Bに対して微小に縮むように、ワイヤガイド部30が形状記憶処理によって成形される。本実施形態では、これにより、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えることを抑制し、ワイヤガイド部30の割れが防止される。
Thus, in the
このように、本実施形態では、NiTi合金によって形成されるパイプ部材20に、ワイヤガイド部30が形状記憶処理によって成形される際に、改善状態に示すように、円弧状部における中立面20cの周長CLを1.050mmと規定し、第1の曲げ部31における中立面20cの周長CL1を0.644mmと規定し、第2の曲げ部33における中立面20cの周長CL2を0.315mmと規定するように、ワイヤガイド部30の設計要件が明確となっている。これにより本実施形態では、周長Aを周長Bに対して微小に縮ませることができ、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えることを抑制でき、ワイヤガイド部30の割れを防止できる。よって本実施形態では、超弾性のパイプ部材20が湾曲管部10として用いられる場合において、前記した設計要件の形状記憶処理によって、ワイヤガイド部30の破損を防止できる。
Thus, in this embodiment, when the
また本実施形態では、前記した設計要件の形状記憶処理によって、湾曲管部10の品質を安定でき、製造における無駄を省くことができる。なお本実施形態では、変化率99.73%であるが、変化率100%付近であれば微小に異なっていてもよい。
Further, in the present embodiment, the quality of the bending
また本実施形態では、改善状態の第1の曲げ部31のみ当初状態に対して変形させている。このため本実施形態では、湾曲管部10の内面における第1の曲げ部31周辺のデッドスペースを改善できる。また本実施形態では、第2の曲げ部33は当初状態と改善状態とで同じ寸法となっている。このため、操作ワイヤが配設されるワイヤガイド部30の第2の曲げ部33を従来通りに容易に設計できる。
In the present embodiment, only the first
[第2の実施形態]
本実施形態における、図3Aと図3Bと図3Cと図3Dとを参照して、形状記憶処理の設計要件について説明する。
まず図3Aと図3Bとに示すように、形状記憶処理前を示すベース状態における円筒状のパイプ部材20の寸法を、例えば、以下のように予め規定する。
肉厚D=3.01mm
肉厚T=0.13mm
この場合、内周面20aの半径IRと外周面20bの半径ORとは、内径Dと肉厚Tとを基に以下のように算出される。
IR=D/2 =3.01/2=1.505mm
OR=IR+T=1.505+0.13=1.635mm
この場合、中立面20cの半径MRは、半径IRと半径ORとの平均であるため、
MR=(IR+OR)/2 となり、
=(1.505+1.635)/2=1.57mm となる。
前記長さや厚みを有し、形状記憶処理前の円筒状のパイプ部材20の状態を、ベース状態と称する。
[Second Embodiment]
With reference to FIG. 3A, FIG. 3B, FIG. 3C, and FIG. 3D in this embodiment, the design requirement of a shape memory process is demonstrated.
First, as shown in FIGS. 3A and 3B, the dimensions of the
Thickness D = 3.01mm
Thickness T = 0.13mm
In this case, the radius IR of the inner
IR = D / 2 = 3.01 / 2 = 1.505 mm
OR = IR + T = 1.505 + 0.13 = 1.635 mm
In this case, since the radius MR of the
MR = (IR + OR) / 2
= (1.505 + 1.635) /2=1.57 mm.
The state of the
次に、図3Aと図3Bと図3Cとを参照して、当初の形状記憶処理の設計要件について説明する。
ここでは、形状記憶処理によって、ベース状態のパイプ部材20に対して成形が実施され、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とを有するワイヤガイド部30が成形される。
Next, the design requirements for the initial shape memory processing will be described with reference to FIGS. 3A, 3B, and 3C.
Here, the shape of the
第1の曲げ部31における内周面20aの半径IR1の設定結果は、以下の通りになる。
IR1=0.2mm
この場合、半径IR1と肉厚Tとを基に、第1の曲げ部31における外周面20bの半径OR1は、以下のように算出される。
OR1=IR1+T=0.2+0.13=0.33mm
この場合、第1の曲げ部31における中立面20cの半径MR1は、半径IR1と半径OR1との平均であるため、
MR1=(IR1+OR1)/2 となり、
=(0.2+0.33)/2=0.265mm となる。
The setting result of the radius IR1 of the inner
IR1 = 0.2mm
In this case, based on the radius IR1 and the wall thickness T, the radius OR1 of the outer
OR1 = IR1 + T = 0.2 + 0.13 = 0.33 mm
In this case, the radius MR1 of the
MR1 = (IR1 + OR1) / 2
= (0.2 + 0.33) /2=0.265 mm
また第2の曲げ部33における外周面20bの半径OR2の設定結果は、以下の通りになる。
OR2=0.25mm
OR2は、第1の曲げ部31とは異なり、パイプ部材20の外周側を示す。
この場合、半径OR2と肉厚Tとを基に、第2の曲げ部33における内周面20aの半径IR2は、以下のように算出される。
IR2=OR2+T=0.25+0.13=0.38mm
IR2は、第1の曲げ部31とは異なり、パイプ部材20の内周側を示す。
この場合、第2の曲げ部33における中立面20cの半径MR2は、半径OR2と半径IR2との平均であるため、
MR2=(OR2+IR2)/2 となり、
=(0.25+0.38)/2=0.315mm となる。
The setting result of the radius OR2 of the outer
OR2 = 0.25mm
Unlike the
In this case, based on the radius OR2 and the wall thickness T, the radius IR2 of the inner
IR2 = OR2 + T = 0.25 + 0.13 = 0.38 mm
IR2 indicates the inner peripheral side of the
In this case, since the radius MR2 of the
MR2 = (OR2 + IR2) / 2
= (0.25 + 0.38) /2=0.315 mm
また当初状態の第2の曲げ部33では、中立面20cの深さdは、0.425mmとなっている。
In the second
前記長さと厚みと深さとを有し、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とを有するワイヤガイド部30が成形され、形状記憶処理後のパイプ部材20の状態を、当初状態と称する。
The wire guide
この当初状態では、歪が大きくなってしまい、詳細には歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えてしまい、ワイヤガイド部30は割れてしまった。これは、ワイヤガイド部30が成形される際に、それぞれの曲げ部の外側が伸び、それぞれの曲げ部の内側が縮むことを考慮したとしても、例えば、中立面20cの周長が伸びてしまったことが一因として考えられる。
In this initial state, the strain becomes large. Specifically, the maximum value of the strain exceeds 8%, which is the limit of superelasticity, and the
そこで図3Dに示すように、ベース状態と当初状態とにおける中立面20cの周長の長さを対比してみることとする。ここでは、周長の一例として、1/4円の周長を基に対比を行う。さらに、成形されずにベース状態の形状を維持する円弧状部における中立面20cの周長CLと、第1の曲げ部31における中立面20cの周長CL1と、第2の曲げ部33における中立面20cの周長CL2との合計である合計値CTを対比する。
Therefore, as shown in FIG. 3D, the length of the circumference of the
つまり、CT=CL+CL1+CL2 となる。 That is, CT = CL + CL1 + CL2.
ベース状態では、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とが形成されないため、
CL1=CL2=0となる。
このためベース状態では、 CT=CL となる。
In the base state, the first
CL1 = CL2 = 0.
Therefore, CT = CL in the base state.
そしてベース状態では、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とが形成されないため、CLは1/4円弧状となり、理論上は以下のような周長となる。
CL=2.46615mm
なお前記したように、CL1=CL2=0であるため、
CT=CL+CL1+CL2=CL=2.46615mmとなる。
In the base state, since the first
CL = 2.46615mm
As described above, since CL1 = CL2 = 0,
CT = CL + CL1 + CL2 = CL = 2.46615 mm.
前記に対して当初状態では、CL=1.82602mm、CL1=0.400115、CL2=0.347175が理論上の周長となる。
このため、CT=CL+CL1+CL2
=1.82602+0.440115+0.347175
=2.57331mm となる。
On the other hand, in the initial state, CL = 1.82602 mm, CL1 = 0.400115, and CL2 = 0.347175 are theoretical circumferences.
Therefore, CT = CL + CL1 + CL2
= 1.826002 + 0.440115 + 0.347175
= 2.57331 mm.
合計値CTにおいて、ベース状態に対する当初状態の変化率は、以下のように算出される。
変化率 = 当初状態の合計値CT / ベース状態の合計値CT
= 104.35%
つまり、当初状態の中立面20cがベース状態の中立面20cに対して4.35%伸びることによって、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超え易くなり、ワイヤガイド部30は割れてしまう可能性が高い。
In the total value CT, the change rate of the initial state with respect to the base state is calculated as follows.
Rate of change = Total value CT in the initial state / Total value CT in the base state
= 104.35%
That is, when the
そこで図3Aと図3Bと図3Cと図3Dとを参照して、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えることが防止され、ワイヤガイド部30の割れが防止されるように、前記を改善した形状記憶処理の設計要件について説明する。
ここでは、第1の曲げ部31における内周面20aの半径IR1と、第2の曲げ部33における外周面20bの半径OR2の大きさを以下のように改善する。このパイプ部材20の状態を、改善状態と称する。本実施形態では、第1の曲げ部31は当初状態と改善状態とでは異なる寸法となっており、第2の曲げ部33も当初状態と改善状態とで異なる寸法となっている。このため改善状態の第2の曲げ部33では、中立面20cの深さDは、0.4mmとなっており、当初状態よりも浅くなっている。また第1の曲げ部31と第2の曲げ部33の連接箇所において、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33とは、S字状を形成するように、曲線状に連接している。よって、第1の曲げ部31と第2の曲げ部33との間には、直線部分は存在していない。
Therefore, referring to FIG. 3A, FIG. 3B, FIG. 3C, and FIG. 3D, it is possible to prevent the maximum value of strain from exceeding about 8%, which is the limit of superelasticity, and to prevent the
Here, the sizes of the radius IR1 of the inner
IR1=0.45mm
OR2=0.45mm
前記のために、OR1とMR1とIR2とMR2とが以下のように算出される。
IR1 = 0.45mm
OR2 = 0.45mm
For this purpose, OR1, MR1, IR2, and MR2 are calculated as follows.
OR1=IR1+T=0.45+0.13=0.58mm
MR1=(IR1+OR1)/2=(0.45+0.58)/2=0.515mm
IR2=OR2+T=0.45+0.13=0.58mm
MR2=(OR2+IR2)/2=(0.45+0.58)/2=0.515mm。
OR1 = IR1 + T = 0.45 + 0.13 = 0.58 mm
MR1 = (IR1 + OR1) / 2 = (0.45 + 0.58) /2=0.515 mm
IR2 = OR2 + T = 0.45 + 0.13 = 0.58 mm
MR2 = (OR2 + IR2) / 2 = (0.45 + 0.58) /2=0.515 mm.
また改善状態では、CL=1.46008mm、CL1=0.669421、CL2=0.339404が理論上の周長となる。
このため、CT=CL+CL1+CL2
=1.46008+0.669421+0.339404
=2.46891mmとなる。
In the improved state, CL = 1.46008 mm, CL1 = 0.694421, and CL2 = 0.339404 are theoretical circumferences.
Therefore, CT = CL + CL1 + CL2
= 1.460008 + 0.669421 + 0.339404
= 2.46891 mm.
合計値CTにおいて、ベース状態に対する改善状態の変化率は、以下のように算出される。
変化率 = 改善状態の合計値CT / ベース状態の合計値CT
= 2.46891 / 2.46615
= 100.11%
つまり、改善状態の中立面20cの周長は、ベース状態の中立面20cの周長に対して0.11%伸びる。これによって、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えることが抑制され、ワイヤガイド部30の割れが防止される。
In the total value CT, the change rate of the improved state with respect to the base state is calculated as follows.
Rate of change = Total value CT in improved state / Total value CT in base state
= 2.46891 / 2.46615
= 100.11%
That is, the circumferential length of the
このようにパイプ部材20の中立面20cにおいて、形状記憶処理後の中立面20cの横断面における周長(以下、周長Aと称する)が形状記憶処理前の中立面20cの横断面における周長(以下、周長Bと称する)に対して略変化しないように、ワイヤガイド部30が形状記憶処理によって成形される。本実施形態では、詳細には周長Aが周長Bに対してほとんど伸びないように、詳細には極微小に伸びるように、ワイヤガイド部30が形状記憶処理によって成形される。この場合、本実施形態では、周長Bに対する周長Aの変化率が略100.11%以下となるように、ワイヤガイド部30が形状記憶処理によって成形される。これにより、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えることが抑制され、ワイヤガイド部30の割れが防止される。
Thus, in the
このように、本実施形態では、NiTi合金によって形成されるパイプ部材20に、ワイヤガイド部30が形状記憶処理によって成形される際に、改善状態に示すように、円弧状部における中立面20cの周長CLを1.46008mmと規定し、第1の曲げ部31における中立面20cの周長CL1を0.669421mmと規定し、第2の曲げ部33における中立面20cの周長CL2を0.339404mmと規定するように、ワイヤガイド部30の設計要件が明確となっている。これにより本実施形態では、周長Aを周長Bに対して極微小に伸ばすことができ、歪みの最大値が超弾性の限界である8%付近を超えることを抑制でき、ワイヤガイド部30の割れを防止できる。よって本実施形態では、超弾性のパイプ部材20が湾曲管部10として用いられる場合において、前記した設計要件の形状記憶処理によって、ワイヤガイド部30の破損を防止できる。
Thus, in this embodiment, when the
本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment.
10…湾曲管部、20…パイプ部材、20a…内周面、20b…外周面、20c…中立面、30…ワイヤガイド部、31…第1の曲げ部、33…第2の曲げ部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記パイプ部材の厚み方向における中立面において、形状記憶処理後の中立面の横断面における周長が形状記憶処理前の中立面の横断面における周長に対して略変化しないように、前記ワイヤガイド部が形状記憶処理によって成形されることを特徴とする湾曲管部。 A pipe member formed of a NiTi alloy is a curved tube part in which a wire guide part is formed by shape memory processing,
In the neutral surface in the thickness direction of the pipe member, so that the circumferential length in the cross section of the neutral surface after the shape memory treatment does not substantially change with respect to the circumferential length in the cross section of the neutral surface before the shape memory treatment, The bending tube part, wherein the wire guide part is formed by a shape memory process.
前記ワイヤガイド部は、2つの第1の曲げ部と、前記第1の曲げ部に挟まれ、一方の前記第1の曲げ部と連接している一端と他方の前記第1の曲げ部と連接している他端とを有する第2の曲げ部とを有し、
前記第1の曲げ部は、前記パイプ部材の径方向において、前記パイプ部材の中心部から外に向かって凸設され、前記パイプ部材よりも小径で、
前記第2の曲げ部は、前記パイプ部材の径方向において、外から前記中心部に向かって凸設され、前記パイプ部材よりも小径であることを特徴とする請求項3に記載の湾曲管部。 At least one of the wire guide portions is disposed in the circumferential direction,
The wire guide portion is sandwiched between two first bent portions, one end connected to one of the first bent portions, and connected to the other first bent portion. A second bend having the other end of the
The first bent portion is protruded outward from the center of the pipe member in the radial direction of the pipe member, and has a smaller diameter than the pipe member.
4. The bending pipe portion according to claim 3, wherein the second bending portion is provided so as to protrude from the outside toward the center portion in the radial direction of the pipe member and has a smaller diameter than the pipe member. .
前記パイプ部材の厚み方向における中立面において、形状記憶処理後の中立面の横断面における周長が形状記憶処理前の中立面の横断面における周長に対して略変化しないように、前記ワイヤガイド部を形状記憶処理によって成形することを特徴とする湾曲管部の製造方法。 The pipe member formed of the NiTi alloy is constrained to the mold, and the cut and bent shape is transferred from the outer peripheral surface side of the pipe member to the pipe member by the cut and bent shape transfer portion disposed in the mold. Heating and cooling a pipe member, and a shape of the pipe member is memorized, whereby a wire guide part is formed into the pipe member.
In the neutral surface in the thickness direction of the pipe member, so that the circumferential length in the cross section of the neutral surface after the shape memory treatment does not substantially change with respect to the circumferential length in the cross section of the neutral surface before the shape memory treatment, A method of manufacturing a bending tube part, wherein the wire guide part is formed by a shape memory process.
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