JP2021024229A - 熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全性に優れた短時間の曲げ加工で加工後の形状戻りを抑制した、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法を提供すること。【解決手段】熱可塑性樹脂チューブを予熱する工程Ｓ１と、上記予熱された熱可塑性樹脂チューブを成形型を用いて曲げ加工する工程Ｓ２と、上記曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを上記成形型に設けられた電熱ヒータの温度制御により成形する工程Ｓ３とを含む、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法とした。【選択図】図７
Description
本発明は、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法に関するもので、特に、曲げ加工後の形状戻りを抑制した熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法に関するものである。
例えば、自動車部品の燃料配管などのように三次元に屈曲形状をした熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法としては、雰囲気加熱曲げ加工方法がよく知られている。
雰囲気加熱曲げ加工方法は、直線状の熱可塑性樹脂チューブを曲げ加工型へ嵌め込み、ついで該曲げ加工型を所定温度に昇温されている雰囲気加熱炉内へ入れ、加工型に倣って曲げられた熱可塑性樹脂チューブを加熱して所定形状に成形するものである。
しかるに、この雰囲気加熱曲げ加工方法では、曲げ加工型を雰囲気加熱炉内へ入れてから所定の成形温度（約１６５°Ｃ）に到達するまでにかなり長時間（約２０分）を要し、エネルギー効率が悪いと共に、生産性にも劣っていた。
しかるに、この雰囲気加熱曲げ加工方法では、曲げ加工型を雰囲気加熱炉内へ入れてから所定の成形温度（約１６５°Ｃ）に到達するまでにかなり長時間（約２０分）を要し、エネルギー効率が悪いと共に、生産性にも劣っていた。
そこで、熱可塑性樹脂チューブの加熱に赤外線放射を利用した技術が開発されている（例えば、特許文献１）。また、熱可塑性樹脂チューブ内に高温高圧流体（水蒸気）を流入させて加熱することも考えられている（例えば、特許文献２）。
しかしながら、先ず前者の赤外線を利用して加熱する方法にあっては、赤外線の照射ムラがどうしても生じ、チューブ全体を均一に加熱することが困難であることから、形状等の品質確保が難しいものであった。また後者の水蒸気加熱の方法では、万一水蒸気が洩れた場合等には熱傷事故を招くおそれがあり、安全性において課題を有するものであった。
本発明は、上述した背景技術が有する課題に鑑み成されたものであって、その目的は、安全性に優れた短時間の曲げ加工で加工後の形状戻りを抑制した、形状品質の優れた熱可塑性樹脂チューブを得ることができる、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法を提供することにある。
上記した目的を達成するため、本発明は、次の〔１〕〜〔６〕に記載した熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法とした。
〔１〕熱可塑性樹脂チューブを予熱する工程と、
上記予熱された熱可塑性樹脂チューブを成形型を用いて曲げ加工する工程と、
上記曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを成形する工程を含む、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法であって、
上記成形する工程が、上記成形型に設けられた電熱ヒータの温度制御により行われることを特徴とする、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔２〕上記成形する工程が、上記電熱ヒータの温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを結晶化温度以上融点以下の温度間で所定時間保持するものであることを特徴とする、上記〔１〕に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔３〕上記成形する工程が、上記電熱ヒータの温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを結晶化温度以上融点以下の温度間で徐冷させる過程を含むことを特徴とする、上記〔１〕又は〔２〕に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔４〕上記予熱する工程が、上記成形型の余熱により行われることを特徴とする、上記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔５〕上記成形型が、Ｘ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブのＸＹ平面での曲げ加工を行うＸＹ平面成形型と、Ｚ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブのＺ方向の曲げ加工を行うＺ方向成形型とからなり、前記両成形型が型締めされた際に、その間にＸＹＺの三次元方向に曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを形成するキャビティが画成されるものであることを特徴とする、上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔６〕上記Ｚ方向成形型は、Ｚ方向に型締めされる一対の成形型であり、その対向する先端面には、型締めされた際にその間に上記ＸＹＺの三次元方向に曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを形成する上記キャビティを画成する成形凹部がそれぞれ形成されており、該Ｚ方向成形型に、上記電熱ヒータが埋設されていることを特徴とする、上記〔５〕に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔１〕熱可塑性樹脂チューブを予熱する工程と、
上記予熱された熱可塑性樹脂チューブを成形型を用いて曲げ加工する工程と、
上記曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを成形する工程を含む、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法であって、
上記成形する工程が、上記成形型に設けられた電熱ヒータの温度制御により行われることを特徴とする、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔２〕上記成形する工程が、上記電熱ヒータの温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを結晶化温度以上融点以下の温度間で所定時間保持するものであることを特徴とする、上記〔１〕に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔３〕上記成形する工程が、上記電熱ヒータの温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを結晶化温度以上融点以下の温度間で徐冷させる過程を含むことを特徴とする、上記〔１〕又は〔２〕に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔４〕上記予熱する工程が、上記成形型の余熱により行われることを特徴とする、上記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔５〕上記成形型が、Ｘ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブのＸＹ平面での曲げ加工を行うＸＹ平面成形型と、Ｚ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブのＺ方向の曲げ加工を行うＺ方向成形型とからなり、前記両成形型が型締めされた際に、その間にＸＹＺの三次元方向に曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを形成するキャビティが画成されるものであることを特徴とする、上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
〔６〕上記Ｚ方向成形型は、Ｚ方向に型締めされる一対の成形型であり、その対向する先端面には、型締めされた際にその間に上記ＸＹＺの三次元方向に曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを形成する上記キャビティを画成する成形凹部がそれぞれ形成されており、該Ｚ方向成形型に、上記電熱ヒータが埋設されていることを特徴とする、上記〔５〕に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
上記した本発明に係る熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法によれば、成形型に設けた電熱ヒータの温度制御により成形する工程が行われるため、迅速に昇温可能であり且つ安全に温度制御が可能となることから、加熱炉等の大掛かりな設備を必要とせず、短時間の安全性に優れた熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工を行うことができるものとなる。
特に、上記成形する工程を、上記電熱ヒータの温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを結晶化温度以上融点以下の温度間で所定時間保持するものとすれば、熱可塑性樹脂チューブの結晶化が進み、曲げ加工後の形状戻りの小さい曲げ加工が実現でき、形状品質が良好な熱可塑性樹脂チューブを得ることができる。
特に、上記成形する工程を、上記電熱ヒータの温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを結晶化温度以上融点以下の温度間で所定時間保持するものとすれば、熱可塑性樹脂チューブの結晶化が進み、曲げ加工後の形状戻りの小さい曲げ加工が実現でき、形状品質が良好な熱可塑性樹脂チューブを得ることができる。
以下、本発明に係る熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法の実施形態を、詳細に説明する。但し、以下の好ましい実施形態の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明を、この実施形態に限定するものではない。
本発明に係る曲げ加工方法は、熱可塑性樹脂チューブを対象とし、種々の熱可塑性樹脂製のチューブ、ホース、パイプに対して適用することができる。
熱可塑性樹脂チューブは、内径及び外径が一端側から他端側まで略一定である円管であって、単層であっても多層であっても良い。熱可塑性樹脂チューブは、外径４〜４０ｍｍ程度、肉厚０．５〜３ｍｍ程度で、例えば、自動車の燃料注入配管と燃料タンクとの連絡用、エンジンへ燃料を送る連絡用の配管、冷却水配管、ヒータユニットへのパイプ、エアホース等に用いられる。
熱可塑性樹脂チューブを構成する樹脂材料としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、フッソ樹脂等を挙げることができ、これらの樹脂材料を押し出し成形して製造したものである。また、複数の樹脂材料を層状に押し出して多層構造のチューブとしたものであっても良い。上記した中でも、ポリアミド樹脂は、耐薬品性、耐熱性などに優れ、燃料配管用のチューブの材料に適した樹脂である。
本発明は、上記した熱可塑性樹脂チューブを曲げ加工する方法に関するものであり、熱可塑性樹脂チューブを予熱する工程と、予熱された熱可塑性樹脂チューブを成形型を用いて曲げ加工する工程と、曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを成形する工程を含む。
本発明において使用する成形型としては、例えば、図１、図２に示したものが例示できる。
この図示した成形型１は、Ｘ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブＰのＸＹ平面での曲げ加工を行うＸＹ平面成形型１０，２０と、Ｚ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブＰのＺ方向の曲げ加工を行うＺ方向成形型３０，４０と、これらの成形型の外周を覆う断熱壁５０とから成る。また、上記Ｚ方向成形型３０，４０には、温度制御可能な電熱ヒータ６０がそれぞれ設けられている。
この図示した成形型１は、Ｘ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブＰのＸＹ平面での曲げ加工を行うＸＹ平面成形型１０，２０と、Ｚ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブＰのＺ方向の曲げ加工を行うＺ方向成形型３０，４０と、これらの成形型の外周を覆う断熱壁５０とから成る。また、上記Ｚ方向成形型３０，４０には、温度制御可能な電熱ヒータ６０がそれぞれ設けられている。
上記ＸＹ平面成形型１０，２０は、図示しないアクチュエータによってＸ方向に型締めされる一対の成形型であり、その対向する板面には、熱可塑性樹脂チューブＰをＸＹ方向に曲げ加工する成形面１１，２１がそれぞれ形成されている。成形面１１，２１は、ＸＹＺの三次元方向に曲げ加工される最終の熱可塑性樹脂チューブＰの形状、即ち製品形状のＸＹ平面への投影形状にＸＹ方向が湾曲して形成され、Ｚ方向には起伏なくフラットに形成されている。
上記一対のＸＹ平面成形型１０，２０は、その型締め時において対向する上記成形面１１，２１間に曲げ加工する熱可塑性樹脂チューブＰの外径に略等しい間隙のキャビティを画成し、熱可塑性樹脂チューブＰのＸＹ平面でのＸＹ方向の曲げ加工を行う。
なお、上記一対のＸＹ平面成形型１０，２０は、両者をＸ方向に進退動可能に構成しても良く、一方を固定型として他方のみを該固定型に対してＸ方向に進退動する移動型としても良い。
なお、上記一対のＸＹ平面成形型１０，２０は、両者をＸ方向に進退動可能に構成しても良く、一方を固定型として他方のみを該固定型に対してＸ方向に進退動する移動型としても良い。
上記Ｚ方向成形型３０，４０は、やはり図示しないアクチュエータによってＺ方向に型締めされる一対の成形型である。この一対のＺ方向成形型３０，４０は、上記一対のＸＹ平面成形型１０，２０がその型締め時において対向する成形面１１，２１間に画成する上記キャビティにＺ方向から挿入し得る厚さ及び形状の板体、即ち、熱可塑性樹脂チューブＰの外径に略等しい厚さを有し、その板面が熱可塑性樹脂チューブＰの製品形状のＸＹ平面への投影形状にＸＹ方向が湾曲された板体に形成され、その対向する先端は熱可塑性樹脂チューブＰの製品形状に沿うようにＺ方向が湾曲して形成されている。
そして、上記一対のＺ方向成形型３０，４０の対向する先端面には、図２に示したように型締めされた際にその間にＸＹＺの三次元方向に曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブＰを成形するキャビティを画成する成形凹部３１，４１がそれぞれ形成されている。
なお、上記一対のＺ方向成形型３０，４０は、両者をＺ方向に進退動可能に構成しても良いが、一方を固定型として他方のみを該固定型に対してＺ方向に進退動する移動型としても良い。
なお、上記一対のＺ方向成形型３０，４０は、両者をＺ方向に進退動可能に構成しても良いが、一方を固定型として他方のみを該固定型に対してＺ方向に進退動する移動型としても良い。
上記した一対のＸＹ平面成形型１０，２０及び上記した一対のＺ方向成形型３０，４０は、耐久性があり寸法制度がよいことから、アルミニウムや黄銅等の金属で形成されていることが好ましい。特に、熱伝導率及びコストの観点から、アルミニウムで形成されていることがより好ましい。
上記断熱壁５０は、上記した各成形型１０，２０，３０，４０の外周を覆い、成形型全体がある程度閉じた雰囲気空間を形成できるものであれば良く、図示した実施形態のように、複数の板状部材を組み合わせて各成形型の外周をコンパクトに覆う箱状の断熱壁５０とすることは、材料コスト、設置スペース、エネルギー効率等の観点から好ましい。断熱壁５０を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、焼結石英、石綿、耐火断熱レンガ、ケイ酸カルシウムのように、材質そのものが断熱性能を有するものや、例えば、重ね合わせることにより板状部間に空隙を形成して断熱性能を発揮するものであっても良い。
上記一対のＺ方向成形型３０，４０にそれぞれ設けられた電熱ヒータ６０は、例えばシーズヒータ、カートリッジヒーター等であり、Ｚ方向成形型３０，４０のそれぞれの基部に埋設され、成形凹部３１，４１付近に埋設された図示しない温度センサからの検出温度に基づいて通電のＯＮ，ＯＦＦ、或いは通電量が制御される構成、若しくは、上記した断熱壁５０内の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサを設け、該雰囲気温度センサの検出温度に基づいて通電のＯＮ，ＯＦＦ、或いは通電量が制御される構成など、サーボ制御される構成となっている。
上記した成形型１を用いて、本発明に係る熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法は、例えば、図７に示したように、次のように各工程において温度制御されて、熱可塑性樹脂チューブＰを曲げ加工する。
まず、図３に示したように、直管状の熱可塑性樹脂チューブＰを、成形型１内にセットし、上方の断熱壁５０を閉じる。
成形型１内にセットされた熱可塑性樹脂チューブＰは、断熱壁５０により囲まれた各成形型１０，２０，３０，４０の余熱により周囲より加熱され、所定温度まで予熱される。この予熱する工程Ｓ１（図７参照）は、直管状の熱可塑性樹脂チューブＰを軟化させ、次の成形型１を用いた曲げ加工を容易且つ精度よく行うための工程であり、熱可塑性樹脂チューブＰをガラス転移温度付近まで加熱することが好ましい。この予熱温度は、熱可塑性樹脂チューブＰの具体的な樹脂材料に応じて適宜設定されるが、樹脂材料として例えばナイロン等のポリアミド樹脂を採用する場合には、３０℃〜４０℃程度まで熱可塑性樹脂チューブＰを予熱できれば良い。この際、各成形型１０，２０，３０，４０の余熱のみでは所定温度までの予熱が困難な場合には、成形型に埋設された電熱ヒータ６０に通電し、加熱を補助する構成としても良い。
成形型１内にセットされた熱可塑性樹脂チューブＰは、断熱壁５０により囲まれた各成形型１０，２０，３０，４０の余熱により周囲より加熱され、所定温度まで予熱される。この予熱する工程Ｓ１（図７参照）は、直管状の熱可塑性樹脂チューブＰを軟化させ、次の成形型１を用いた曲げ加工を容易且つ精度よく行うための工程であり、熱可塑性樹脂チューブＰをガラス転移温度付近まで加熱することが好ましい。この予熱温度は、熱可塑性樹脂チューブＰの具体的な樹脂材料に応じて適宜設定されるが、樹脂材料として例えばナイロン等のポリアミド樹脂を採用する場合には、３０℃〜４０℃程度まで熱可塑性樹脂チューブＰを予熱できれば良い。この際、各成形型１０，２０，３０，４０の余熱のみでは所定温度までの予熱が困難な場合には、成形型に埋設された電熱ヒータ６０に通電し、加熱を補助する構成としても良い。
続いて、予熱された熱可塑性樹脂チューブＰを、図４、図５に示したように、各成形型１０，２０，３０，４０を作動させることにより曲げ加工する。この曲げ加工する工程Ｓ２（図７参照）は、先ずＸＹ平面成形型１０，２０を図示しないアクチュエータによってＸ方向に型締めし、該ＸＹ平面成形型１０，２０の成形面１１，２１によって熱可塑性樹脂チューブＰを挟み込み、熱可塑性樹脂チューブＰのＸＹ方向の曲げ加工を行う（図４（ｂ）参照）。続いて、一対のＺ方向成形型３０，４０の内、下側の成形型３０を図示しないアクチュエータによってＺ方向に型締めし、上記型締めされた一対のＸＹ平面成形型１０，２０の対向する成形面１１，２１間に画成されたキャビティ内に下側のＺ方向成形型３０を配置する（図５（ａ）参照）。続いて、上側のＺ方向成形型４０を図示しないアクチュエータによってＺ方向に型締めし、一対のＺ方向成形型３０，４０の対向する先端面にそれぞれ形成された成形凹部３１，４１によって熱可塑性樹脂チューブＰを挟み込んでＺ方向の曲げ加工を施し、熱可塑性樹脂チューブＰを最終の製品形状まで曲げ加工する（図５（ｂ）参照）。なお、上記した操作をほぼ同時に行い、熱可塑性樹脂チューブＰを各成形型１０，２０，３０，４０によって各方向から曲げ加工をほぼ同時に行う操作としても良い。また、この際、成形型に埋設された電熱ヒータ６０に通電し、曲げ加工を行いながら熱可塑性樹脂チューブＰを昇温させる構成としても良い。
続いて、曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブＰを、図６に示したように、成形型１で形状を保持した状態で加熱することにより成形する。この成形する工程Ｓ３（図７参照）は、曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブＰの曲げ加工後の形状戻りを低減する観点から行われるものであり、本発明においては、この成形する工程Ｓ３を、上記成形型１に埋設された電熱ヒータ６０の温度制御により行うことを特徴とする。これにより、電熱ヒータ６０は、精密且つ短時間の温度制御が可能であるため、熱可塑性樹脂チューブＰを効率的且つ安全に短時間で精度良く成形することができる。
成形する工程Ｓ３は、曲げ加工後の形状戻りを低減する観点から、上記電熱ヒータ６０の温度制御により、曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブＰを結晶化温度以上融点以下の温度間で所定時間保持するものとする。これにより、熱可塑性樹脂チューブＰの結晶化が進み、曲げ加工後の形状戻りの少ない熱可塑性樹脂チューブＰを得ることができる。なお、結晶化温度とは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いた熱分析により得られる降温結晶化時の発熱ピーク（図７において『結晶化の発熱ピーク』と記載）の温度をいう。また、融点とは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いた熱分析により得られる昇温融解時の吸熱ピーク（図７において『融解の吸熱ピーク』と記載）の温度をいう。
この成形する工程Ｓ３における温度は、熱可塑性樹脂チューブＰの具体的な樹脂材料に応じて適宜設定されるが、樹脂材料として例えばナイロン等のポリアミド樹脂を採用する場合には、１００℃以上２００℃以下であり、好ましくは１２０℃以上１８０℃以下、より好ましくは１３０℃以上１７０℃以下である。また、保持時間は、やはり熱可塑性樹脂チューブＰの具体的な樹脂材料に応じて適宜設定されるが、樹脂材料として例えばナイロン等のポリアミド樹脂を採用する場合には、１５０秒以上であり、好ましくは１６０秒以上６００秒以下、より好ましくは１８０秒以上４００秒以下である。
なお、熱可塑性樹脂チューブＰが、異種の樹脂材料の多層構造である場合には、上記成形する工程における温度、保持時間は、形状変化に最も影響を与える層厚さが最大の樹脂層の材料を基準として設定することが好ましく、少なくとも、最も融点の低い樹脂材料の融点以下の温度で設定することとする。
なお、熱可塑性樹脂チューブＰが、異種の樹脂材料の多層構造である場合には、上記成形する工程における温度、保持時間は、形状変化に最も影響を与える層厚さが最大の樹脂層の材料を基準として設定することが好ましく、少なくとも、最も融点の低い樹脂材料の融点以下の温度で設定することとする。
上記成形する工程Ｓ３は、上記電熱ヒータ６０の温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブＰを結晶化温度以上融点以下の温度間で昇温させる過程及び維持させる過程（図７において『Ｓ３ａ』の過程）、更には緩やかに降温させる過程（図７において『Ｓ３ｂ』の過程）を含むものとし、特に、短時間で結晶化を促進させて曲げ加工後の形状戻りを抑制する観点からは、熱可塑性樹脂チューブＰを結晶化温度以上融点以下の温度間で緩やかに降温させる過程（図７において『Ｓ３ｂ』の徐冷過程）が重要となる。かかる徐冷過程Ｓ３ｂにおける降温速度は、熱可塑性樹脂チューブＰの具体的な樹脂材料に応じて適宜設定されるが、樹脂材料として例えばナイロン等のポリアミド樹脂を採用する場合には、７℃／ｍｉｎ以下であることが好ましく、２℃／ｍｉｎ以上５℃／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。また、徐冷過程Ｓ３ｂの時間は、やはり熱可塑性樹脂チューブＰの具体的な樹脂材料に応じて適宜設定されるが、樹脂材料として例えばナイロン等のポリアミド樹脂を採用する場合には、１３０秒以上であることが好ましく、１５０秒以上３００秒以下であることがより好ましい。
図６（ａ）は、各成形型１０，２０，３０，４０で曲げ加工後の熱可塑性樹脂チューブＰを保持した状態で、電熱ヒータ６０のＯＮ操作、或いは電熱ヒータ６０のＯＮ，ＯＦＦ操作の繰り返し等により、熱可塑性樹脂チューブＰを結晶化温度以上融点以下の温度間で昇温させる過程及び維持させる過程（図７において『Ｓ３ａ』の加熱過程）を実施した図である。また図６（ｂ）は、成形型のＺ方向成形型３０，４０のみ開放し、ＸＹ平面成形型１０，２０で曲げ加工後の熱可塑性樹脂チューブＰを保持した状態で、電熱ヒータ６０のＯＦＦ操作、或いは電熱ヒータ６０のＯＮ，ＯＦＦ操作の繰り返し等により、熱可塑性樹脂チューブＰを結晶化温度以上融点以下の温度間で緩やかに降温させる過程（図７において『Ｓ３ｂ』の徐冷過程）を実施した図である。
続いて、成形された熱可塑性樹脂チューブＰは、次の冷却する工程Ｓ４（図７参照）に供される。この冷却する工程Ｓ４では、先の成形する工程Ｓ３後の熱可塑性樹脂チューブＰを冷却させてガラス転移温度未満の温度まで降温させ、曲げ形状を固定化させる工程である。冷却方法は、特に限定されるものではないが、例えば、成形型１から成形された熱可塑性樹脂チューブＰを脱型させ、簡易形状固定型に移し、自然冷却する方法等を採用することができる。
上述した熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法によれば、成形型１の余熱により加熱された熱可塑性樹脂チューブＰは、各成形型１０，２０，３０，４０の挟み込みにより精度よく曲げ加工することができる。そして、曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブＰは、成形型１で形状を保持した状態で、該成形型１に設けた電熱ヒータ６０の温度制御により成形する工程が行われるため、迅速に昇温可能であり且つ精密な温度制御が可能となり、短時間に精度よく熱可塑性樹脂チューブＰの成形を行うことができるものとなる。特に、上記成形する工程を、上記電熱ヒータ６０の温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブＰを結晶化温度以上融点以下の温度間で所定時間保持する工程とすることにより、熱可塑性樹脂チューブＰの結晶化が進み、曲げ加工後の形状戻りの小さい曲げ加工が容易に実現でき、形状品質が良好な熱可塑性樹脂チューブを得ることができる。
以上、本発明に係る熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法を詳しく説明してきたが、本発明の適用対象は、既述の実施形態として例示されたものに限らず、同じ技術思想で他の形態の成形型等を用いた方法として実施することも可能であることは言うまでもない。
例えば、成形型としては、図８に示したように、成形型を３部材によって構成したものとしても良い。この成形型１にあっては、上記図１に示した実施形態に係る成形型１のＺ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブＰのＺ方向の曲げ加工を行うＺ方向成形型３０，４０の内の下側の成形型３０を、Ｘ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブＰのＸＹ平面での曲げ加工を行うＸＹ平面成形型１０，２０の一方の成形型１０の板面に一体的に取り付けた構成のものであり、実質的に３部材から成る。そのため構成が更に単純なものとなる。
また、この成形型１の操作は、ＸＹ平面成形型１０，２０のＸ方向への型締めと、上側のＺ方向成形型４０のＺ方向への型締めのみとなり、その操作制御はより容易なものとなる。
また、この成形型１の操作は、ＸＹ平面成形型１０，２０のＸ方向への型締めと、上側のＺ方向成形型４０のＺ方向への型締めのみとなり、その操作制御はより容易なものとなる。
さらに、図９に示したような成形型としても良い。この成形型１にあっては、図１に示した実施形態に係る成形型１のＺ方向成形型３０，４０の内の下側の成形型３０をＸ方向に延設した厚い台状のものとし、該台状とした下側のＺ方向成形型３０をＸＹ平面成形型１０，２０の一方の成形型１０の板面に一体的に取り付けた構成とすると共に、ＸＹ平面成形型１０，２０の他方の成形型２０の下端面を前記台状とした下側のＺ方向成形型３０の上端面に倣った形状に湾曲して形成し、該下端面を湾曲して形成したＸＹ平面成形型２０を台状とした下側のＺ方向成形型３０上でスライドさせることによりＸ方向に型締めする構成としたものである。
かかる構成の成形型１は、上記図８に示した成形型と同様の効果が得られると共に、更に台状とした下側のＺ方向成形型３０が加工する熱可塑性樹脂チューブＰを支える台座としての作用を果たし、成形型による熱可塑性樹脂チューブＰの喰い込みが生じ難いものとなる。
かかる構成の成形型１は、上記図８に示した成形型と同様の効果が得られると共に、更に台状とした下側のＺ方向成形型３０が加工する熱可塑性樹脂チューブＰを支える台座としての作用を果たし、成形型による熱可塑性樹脂チューブＰの喰い込みが生じ難いものとなる。
図１０は、成形型を２部材によって構成したものである。この成形型１にあっては、図１に示した実施形態に係る成形型１のＺ方向成形型３０，４０の内の下側の成形型３０を、ＸＹ平面成形型１０，２０の一方の成形型１０の下方板面に一体的に取り付け、Ｚ方向成形型３０，４０の内の上側の成形型４０を、ＸＹ平面成形型１０，２０の他方の成形型２０の上方板面に一体的に取り付けた構成のものであり、実質的に２部材から成る。そのため構成が更に単純なものとなる。
また、この成形型１の操作は、図１０に矢印で示したように上側のＺ方向成形型４０と一体化された他方のＸＹ平面成形型１０をＸ方向への型締めし、その後、該ＸＹ平面成形型１０をＺ方向に移動させれば良く、その操作制御は更に容易なものとなる。
また、この成形型１の操作は、図１０に矢印で示したように上側のＺ方向成形型４０と一体化された他方のＸＹ平面成形型１０をＸ方向への型締めし、その後、該ＸＹ平面成形型１０をＺ方向に移動させれば良く、その操作制御は更に容易なものとなる。
更には、図１１，図１２に示したように、上記してきた成形型１とは全く形状の異なる成形型１００を用いて曲げ加工を行っても良い。この成形型１００は、Ｚ方向に型締めされる一対の成形型１１０，１２０からなり、該一対の成形型１１０，１２０は、それぞれ成形凹部１１１，１２１と、該成形凹部に熱可塑性樹脂チューブＰを導くガイド部１１２，１２２とを有し、前記成形凹部１１１，１２１は、前記一対の成形型が型締めされた際にその間にＸＹＺの三次元方向に曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブＰを成形する長尺な円柱状キャビティを画成する断面半円形形状にそれぞれ形成されており、前記ガイド部１１２，１２２は、前記断面半円形形状の成形凹部の両側からそれぞれ外方に向けて広がるＶ字状に形成され、上記一対の成形型１１０，１２０のそれぞれの基部に温度制御可能な電熱ヒータ１３０が埋設されたものである。
この成形型１００によれば、ガイド部１１２，１２２がＶ字状に広がったものであるため、加工する熱可塑性樹脂チューブＰの成形型１００内へのセットが容易なものとなり、また、セットされた熱可塑性樹脂チューブＰは、一対の成形型１１０，１２０の型締めに伴ってガイド部１１２，１２２の斜面に沿って徐々に曲げられながら成形凹部１１１，１２１に向かって摺動することとなり、熱可塑性樹脂チューブＰは型締め方向であるＺ方向以外の方向にも曲げ加工されながら成形凹部１１１，１２１に嵌め込まれることとなる。そして、成形型１００を完全に型締めした際においては、一対の成形型１１０，１２０にそれぞれ形成された成形凹部１１１，１２１によって熱可塑性樹脂チューブＰの全周が囲まれた状態となり、素早く確実に熱可塑性樹脂チューブＰをＸＹＺの三次元方向に曲げ加工できるものとなる。
この成形型１００によれば、ガイド部１１２，１２２がＶ字状に広がったものであるため、加工する熱可塑性樹脂チューブＰの成形型１００内へのセットが容易なものとなり、また、セットされた熱可塑性樹脂チューブＰは、一対の成形型１１０，１２０の型締めに伴ってガイド部１１２，１２２の斜面に沿って徐々に曲げられながら成形凹部１１１，１２１に向かって摺動することとなり、熱可塑性樹脂チューブＰは型締め方向であるＺ方向以外の方向にも曲げ加工されながら成形凹部１１１，１２１に嵌め込まれることとなる。そして、成形型１００を完全に型締めした際においては、一対の成形型１１０，１２０にそれぞれ形成された成形凹部１１１，１２１によって熱可塑性樹脂チューブＰの全周が囲まれた状態となり、素早く確実に熱可塑性樹脂チューブＰをＸＹＺの三次元方向に曲げ加工できるものとなる。
本発明に係る熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法によれば、形状戻りの少ない熱可塑性樹脂チューブを短時間で安全に得ることができるので、特に自動車の部品などとして使用される熱可塑性樹脂製のチューブ、パイプ、ホースの曲げ加工に広く利用することができるものとなる。
１ 成形型
１０，２０ ＸＹ平面成形型
１１，２１ 成形面
３０，４０ Ｚ方向成形型
３１，４１ 成形凹部
５０ 断熱壁
６０ 電熱ヒータ
１００ 成形型
１１０，１２０ Ｚ方向に型締めされる一対の成形型
１１１，１２１ 成形凹部
１１２，１２２ ガイド部
１３０ 電熱ヒータ
Ｐ 熱可塑性樹脂チューブ
Ｓ１ 予熱する工程
Ｓ２ 曲げ加工する工程
Ｓ３ 成形する工程
Ｓ４ 冷却する工程
１０，２０ ＸＹ平面成形型
１１，２１ 成形面
３０，４０ Ｚ方向成形型
３１，４１ 成形凹部
５０ 断熱壁
６０ 電熱ヒータ
１００ 成形型
１１０，１２０ Ｚ方向に型締めされる一対の成形型
１１１，１２１ 成形凹部
１１２，１２２ ガイド部
１３０ 電熱ヒータ
Ｐ 熱可塑性樹脂チューブ
Ｓ１ 予熱する工程
Ｓ２ 曲げ加工する工程
Ｓ３ 成形する工程
Ｓ４ 冷却する工程
Claims (6)
- 熱可塑性樹脂チューブを予熱する工程と、
上記予熱された熱可塑性樹脂チューブを成形型を用いて曲げ加工する工程と、
上記曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを成形する工程を含む、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法であって、
上記成形する工程が、上記成形型に設けられた電熱ヒータの温度制御により行われることを特徴とする、熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。 - 上記成形する工程が、上記電熱ヒータの温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを結晶化温度以上融点以下の温度間で所定時間保持するものであることを特徴とする、請求項１に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
- 上記成形する工程が、上記電熱ヒータの温度制御により曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを結晶化温度以上融点以下の温度間で徐冷させる過程を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
- 上記予熱する工程が、上記成形型の余熱により行われることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
- 上記成形型が、Ｘ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブのＸＹ平面での曲げ加工を行うＸＹ平面成形型と、Ｚ方向に型締めされて熱可塑性樹脂チューブのＺ方向の曲げ加工を行うＺ方向成形型とからなり、前記両成形型が型締めされた際に、その間にＸＹＺの三次元方向に曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを形成するキャビティが画成されるものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
- 上記Ｚ方向成形型は、Ｚ方向に型締めされる一対の成形型であり、その対向する先端面には、型締めされた際にその間に上記ＸＹＺの三次元方向に曲げ加工された熱可塑性樹脂チューブを形成する上記キャビティを画成する成形凹部がそれぞれ形成されており、該Ｚ方向成形型に、上記電熱ヒータが埋設されていることを特徴とする、請求項５に記載の熱可塑性樹脂チューブの曲げ加工方法。
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