JP2020092917A

JP2020092917A - チューブ体の製造方法およびチューブ体

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Publication number: JP2020092917A
Application number: JP2018233857A
Authority: JP
Inventors: 和広山形; Kazuhiro Yamagata
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: JP7233907B2

Abstract

【課題】樹脂製の網状管を外装部材に対して固定することができるチューブ体の製造方法およびチューブ体を提供すること。【解決手段】チューブ体の製造方法は、第一の外径および第一の内径を有する樹脂製の網状管１１の両端を長手方向に引っ張って緊張させることにより、第一の外径および第一の内径を小さくし、第一の外径と近似する内径を有する樹脂製の外装部材１２を、緊張状態にある網状管１１に被覆することにより、網状管１１および外装部材１２の一体物２０を形成し、第一の内径と近似する外径を有する芯金を、一体物２０における網状管１１の内孔に挿入し、一体物２０の両端部の全周に超音波ホーンを押し当てて加振することにより、外装部材１２を溶融させ、一体物２０の両端部の全周に、外装部材１２が網状管１１に埋め込まれた溶着部１１ａを形成し、溶着部１１ａを冷却する。【選択図】図１

Description

本発明は、チューブ体の製造方法およびチューブ体に関する。

近年、内視鏡挿入部の構造部材である網状管の素線材質を、耐腐食性や耐薬品性の高い樹脂素材へと転換することが検討されている。従来の内視鏡の網状管は金属製であり、これまでは網状管に対して押出し成形によって樹脂製の外装部材を成形付与していた。一方、樹脂製の網状管では、押出し成形時の熱によって当該網状管が溶融してしまう。そのため、樹脂製の網状管を用いる場合は、当該網状管にチューブ状の外装部材を被覆し、網状管の端部と外装部材の端部とを固定するという方法が検討されている。

チューブ状の外装部材を網状管に被覆して両者を固定する方法として、例えば特許文献１には、高周波加熱を利用して、網状管の端部と外装部材の端部とを溶着する方法が開示されている。

特開２００２−２１４５４０号公報

しかしながら、特許文献１で開示された方法は、高周波加熱によって金属製の網状管を発熱させて外装部材と溶着する方法であるため、樹脂製の網状管に適用しようとしても、網状管が発熱しないため、外装部材と溶着することができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、樹脂製の網状管を外装部材に対して固定することができるチューブ体の製造方法およびチューブ体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るチューブ体の製造方法は、第一の外径および第一の内径を有する樹脂製の網状管の両端を長手方向に引っ張って緊張させることにより、前記第一の外径および前記第一の内径を小さくし、第一の外径と近似する内径を有する樹脂製の外装部材を、緊張状態にある前記網状管に被覆することにより、前記網状管および前記外装部材の一体物を形成し、前記第一の内径と近似する外径を有する芯金を、前記一体物における前記網状管の内孔に挿入し、前記一体物の両端部の全周に超音波ホーンを押し当てて加振することにより、前記外装部材を溶融させ、前記一体物の両端部の全周に、前記外装部材が前記網状管に埋め込まれた溶着部を形成し、前記溶着部を冷却する。

また、本発明に係るチューブ体の製造方法は、上記発明において、前記溶着部の形成は、前記一体物の両端部に、９０°以下の曲面状の押圧面を有する前記超音波ホーンを押し当て、前記一体物を軸まわりに回転させながら加振することにより行われる。

また、本発明に係るチューブ体の製造方法は、上記発明において、前記外装部材は、前記網状管を構成する樹脂よりも融点の低い材料によって構成されており、前記溶着部の形成は、前記外装部材が溶融し、かつ前記網状管が溶融しない条件で超音波溶着を行い、前記外装部材を前記網状管に埋め込むことにより行われる。

また、本発明に係るチューブ体の製造方法は、上記発明において、前記溶着部を冷却した後、前記溶着部の一端部と他端部との間の中間位置を切断する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るチューブ体は、樹脂製の網状管と、前記網状管に被覆された外装部材とからなる一体物を備え、前記一体物の両端部の全周に、超音波溶着によって、前記外装部材が前記網状管に埋め込まれた溶着部が形成されている。

本発明によれば、超音波溶着を用いることにより、樹脂性の網状管を外装部材に対して固定することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法によって製造したチューブ体の構成を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、外装部材に対して網状管を挿入する一体物形成工程を説明するための側面図である。図３は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、網状管の内孔に芯金を挿入する芯金挿入工程を説明するための、一部断面を含む側面図である。図４は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、芯金挿入工程後の状態を説明するための、一部断面を含む側面図である。図５は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、超音波溶着工程を説明するための正面図である。図６は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、超音波溶着工程を説明するための、一部断面を含む側面図である。図７は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、超音波溶着工程を説明するための正面図である。図８は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、超音波溶着工程を説明するための、一部断面を含む側面図である。図９は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、超音波工程の前後における網状管および外装部材の状態を示す断面図である。図１０は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、超音波溶着工程後の状態を示す、一部断面を含む側面図である。図１１は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、網状管の内孔から芯金を取り外す芯金取り外し工程と、溶着部の一部を切断する切断工程と、を説明するための、一部断面を含む側面図である。図１２は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、網状管の内孔に螺旋管を挿入する螺旋管挿入工程を説明するための、一部断面を含む側面図である。図１３は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、溶着部に口金を取り付ける口金取付工程を説明するための、一部断面を含む側面図である。図１４は、本発明の実施の形態に係るチューブ体の製造方法において、口金取付工程後の状態を示す、一部断面を含む側面図である。

以下、本発明に係るチューブ体の製造方法およびチューブ体の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。

（チューブ体）
まず、本発明の実施形態に係るチューブ体の製造方法によって製造したチューブ体の構成について、図１を参照しながら説明する。同図では、チューブ体の一例として、内視鏡用の可撓管１を示している。可撓管１は、網状管１１と、外装部材１２と、螺旋管１３と、口金１４と、を備えている。

網状管１１は、円筒状に形成されている。この網状管１１は、熱可塑性樹脂の素線が円筒状に編まれて構成されている。また、網状管１１の外周側には、外装部材１２が被覆されている。これにより、網状管１１と外装部材１２とは一体物２０を構成している。また、網状管１１の内周側には、螺旋管１３が挿入されている。

外装部材１２は、円筒状に形成されており、熱可塑性樹脂によって構成されている。この外装部材１２は、網状管１１を構成する熱可塑性樹脂よりも融点の低い材料によって構成されている。この外装部材１２と網状管１１とからなる一体物２０の両端部の全周には、溶着部１１ａが形成されている。

溶着部１１ａは、超音波溶着によって外装部材１２が溶融し、当該外装部材１２が網状管１１の網の隙間に埋め込まれたものである。溶着部１１ａの外周側には、口金１４が挿入され、かつ固定されている。

（チューブ体の製造方法）
本実施の形態に係るチューブ体の製造方法について、図２〜図１４を参照しながら説明する。チューブ体の製造方法は、緊張工程と、一体物形成工程と、芯金挿入工程と、超音波溶着工程と、切断工程と、螺旋管挿入工程、口金取付工程と、をこの順で行う。

＜緊張工程＞
本工程では、第一の外径および第一の内径を有する網状管１１の両端を長手方向に引っ張って緊張させることにより、網状管１１の第一の外径および第一の内径を小さくする。

＜一体物形成工程＞
本工程では、図２に示すように、緊張状態にある網状管１１を第一の外径と近似する内径を有する外装部材１２に挿入した後、網状管１１の緊張状態を解放する。これにより、図３の左図に示すように、網状管１１が外装部材１２によって被覆され、網状管１１および外装部材１２からなる一体物２０が形成される。なお、前記した「第一の外径と近似する内径」とは、具体的には、第一の外径と同一の内径に加えて、第一の外径よりも若干大きい内径を含んでいる。

＜芯金挿入工程＞
本工程では、図３に示すように、網状管１１の外周面を外装部材１２の内周面と密着させながら、第一の内径と近似する外径を有する芯金１５を、一体物２０における網状管１１の内孔に挿入する。図４は、一体物２０に芯金１５が挿入された状態を示している。なお、前記した「第一の内径と近似する内径」とは、具体的には、第一の内径と同一の内径に加えて、第一の内径よりも若干小さい内径を含んでいる。

＜超音波溶着工程＞
本工程では、一体物２０の両端部の全周に超音波ホーン１７を押し当てて加振することにより、外装部材１２を溶融させ、一体物２０の両端部の全周に、外装部材１２が網状管１１に埋め込まれた溶着部１１ａを形成する。

本工程では、図５および図６に示すように、芯金１５が挿入された一体物２０を受け治具１６に配置し、一体物２０における外装部材１２の端部に、超音波溶着機（図示省略）の超音波ホーン１７を当て付ける。図７および図８は、外装部材１２の端部に超音波ホーン１７が当て付いている状態を示している。

超音波ホーン１７の押圧面１７ａは、外装部材１２の外径よりもわずかに小さい径を有している。また、超音波ホーン１７の押圧面１７ａは、９０°以下の曲面状に形成されており、外装部材１２の外周面の周方向に対して、９０°以下の範囲で当て付くように構成されている。また、超音波ホーン１７の押圧面１７ａは、外装部材１２の外周面の軸方向に対して、所定の長さで当て付くように構成されている。

本工程では、図７および図８に示すように、外装部材１２の外周面に超音波ホーン１７を当て付けた状態で加振する。これにより、超音波ホーン１７からの超音波振動により、当該超音波ホーン１７の当て付いた範囲において、外装部材１２の内周面と網状管１１の外周面の素線との接触部が発熱する。その結果、外装部材１２の内周面が溶融し、当該外装部材１２が網状管１１に埋め込まれる。

その後、超音波ホーン１７を離し、芯金１５を含む一体物２０を軸まわりに９０°回転させ、外装部材１２の外周面に超音波ホーン１７を当て付け、再び加振する。このように、本工程では、一体物２０を軸まわりに回転させながら超音波溶着を繰り返し行うことにより、図９に示すように、一体物２０の両端の全周に溶着部１１ａを形成する。その後、溶着部１１ａを冷却し、芯金１５を含む一体物２０を受け治具１６から取り外す。

ここで、前記したように、外装部材１２は、網状管１１を構成する熱可塑性樹脂よりも融点の低い熱可塑性樹脂によって構成されている。そして、本工程では、外装部材１２が溶融し、かつ網状管１１が溶融しない条件で超音波溶着を行い、外装部材１２を網状管１１に埋め込む。なお、外装部材１２が溶融し、かつ網状管１１が溶融しない超音波溶着の条件は、網状管１１および外装部材１２の材料の組み合わせ等を考慮して予め実験的に求めておく。

＜切断工程＞
本工程では、図１１に示すように、一体物２０から芯金１５を引き抜いた後、溶着部１１ａの一部を切断する。本工程では、例えば同図の破線で示すように、溶着部１１ａの一端部１１１と他端部１１２との間の中間位置を切断する。

＜螺旋管挿入工程＞
本工程では、図１２に示すように、第一の内径と近似する内径を有する螺旋管１３を、一体物２０における網状管１１の内孔に挿入する。

＜口金取付工程＞
本工程では、図１３および図１４に示すように、口金１４を溶着部１１ａに取り付けることにより、可撓管１が完成する。

以上のような本実施の形態に係るチューブ体の製造方法によれば、超音波溶着を用いることにより、樹脂性の網状管１１を外装部材１２に対して固定することができる。また、本実施の形態に係るチューブ体の製造方法によれば、超音波ホーン１７の当て付き部位以外の部位が発熱することがないため、網状管１１および外装部材１２の端部のみを選択的に溶着することができる。

なお、従来は、網状管の端部と外装部材の端部とを接着剤により接着して固定する方法も用いられていた。しかしながら、このような接着固定では、接着剤の硬化に時間がかかる、接着剤の塗りムラや接着範囲のバラツキが発生する、網状管の外周面と外装部材の内周面との間に接着層が形成されることにより完成後のチューブ体の端部の外径が大きくなる、等の問題があった。

一方、本実施の形態に係るチューブ体の製造方法では、超音波溶着を用いることにより、網状管１１の端部と外装部材１２の端部とを瞬時に固定することができ、かつ超音波ホーン１７を接触させた部位だけを局所的に固定することができる。また、本実施の形態に係るチューブ体の製造方法では、超音波溶着を用いることにより、外装部材１２が溶融して網状管１１に埋め込まれるため、完成後のチューブ体の端部の外径が大きくなることもない。

また、本実施の形態に係るチューブ体が適用される内視鏡用の可撓管や湾曲管チューブは、一般的には使い捨てであるため、より安価に製造できることが求められる。本実施の形態に係るチューブ体の製造方法では、超音波溶着を用いることにより、網状管１１の端部と外装部材１２の端部とを瞬時に、かつ簡単に固定することができるため、手作業で行われていた従来の接着固定等と比較して製造コストを大幅に削減することができる。

以上、本発明に係るチューブ体の製造方法およびチューブ体について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１可撓管（チューブ体）
１１網状管
１１ａ溶着部
１１１一端部
１１２他端部
１２外装部材
１３螺旋管
１４口金
１５芯金
１６受け治具
１７超音波ホーン
１７ａ押圧面
２０一体物

Claims

第一の外径および第一の内径を有する樹脂製の網状管の両端を長手方向に引っ張って緊張させることにより、前記第一の外径および前記第一の内径を小さくし、
第一の外径と近似する内径を有する樹脂製の外装部材を、緊張状態にある前記網状管に被覆することにより、前記網状管および前記外装部材の一体物を形成し、
前記第一の内径と近似する外径を有する芯金を、前記一体物における前記網状管の内孔に挿入し、
前記一体物の両端部の全周に超音波ホーンを押し当てて加振することにより、前記外装部材を溶融させ、前記一体物の両端部の全周に、前記外装部材が前記網状管に埋め込まれた溶着部を形成し、
前記溶着部を冷却する、
チューブ体の製造方法。
前記溶着部の形成は、前記一体物の両端部に、９０°以下の曲面状の押圧面を有する前記超音波ホーンを押し当て、前記一体物を軸まわりに回転させながら加振することにより行われる、
請求項１に記載のチューブ体の製造方法。
前記外装部材は、前記網状管を構成する樹脂よりも融点の低い材料によって構成されており、
前記溶着部の形成は、前記外装部材が溶融し、かつ前記網状管が溶融しない条件で超音波溶着を行い、前記外装部材を前記網状管に埋め込むことにより行われる、
請求項１または請求項２に記載のチューブ体の製造方法。
前記溶着部を冷却した後、前記溶着部の一端部と他端部との間の中間位置を切断する、
請求項１または請求項２に記載のチューブ体の製造方法。
樹脂製の網状管と、前記網状管に被覆された外装部材とからなる一体物を備え、
前記一体物の両端部の全周に、超音波溶着によって、前記外装部材が前記網状管に埋め込まれた溶着部が形成されている、
チューブ体。