JP6422610B1 - 管継手の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路孔の内側コーナー部にエッジがない滑らかな弯曲状としたエルボ型管継手を製造する。
【解決手段】エルボ型管継手を射出成形する金型（１）を備え、この金型（１）は弯曲状キャビティ（３）を有し、そのキャビティ（３）の開口端（３Ｄ）（３Ｄ）から、円弧状コアピン（10）を、円弧状軸心（Ｌ₃ ）に沿って、挿入、及び、引抜く作動をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、４半円状に弯曲したエルボ型管継手の製造装置に関する。

従来、射出成形によって製造される樹脂製エルボ型管継手51は、図13（Ａ）に示すように、全体がＬ字形状であり、流路用孔部52は、その外側コーナー部53がアール状（円弧状）であるが、内側コーナー部54は直角エッジ状となっている。
その理由は、従来の射出成形金型が、図13（Ｂ）に示す如く、直交方向から一対のコアピン55，56を金型（入れ子）に形成されたキャビティ内へ挿入して、溶融した樹脂を注入し、樹脂が冷却・固化して後、コアピン55，56を矢印Ｎ₅₅，Ｎ₅₆の方向に引抜きを行う必要があったためである。
仮に、内側コーナー部54をアール状に形成しようとすれば、コアピン55，56の上記引抜きが行えなくなる。
このように、内側コーナー部54は、コアピン55，56の突き合せ部位58の内側端縁を直角のエッジ状にせざるを得なかった。

そこで、従来、図12に示すような置き中子60を使用することも提案されていた（特許文献１の図８参照）。
即ち、置き中子60と、この置き中子60が嵌込まれる凹窪部を切欠形成したコアピン55Ｚ，56Ｚとを、組合せてキャビティ内に設置し、樹脂を射出成形する製法（金型装置）である。

しかしながら、図12に於て、同図（Ａ）から（Ｂ）のようにコアピン55Ｚ，56Ｚを矢印Ｎ₅₅，Ｎ₅₆のように引き抜いた後に、置き中子60を同図（Ｃ）に示す矢印Ｎ₆₀の方向に一旦偏心させ、続いて、同図（Ｄ）の矢印Ｎ₆₁の方向に引抜く必要がある。
この図12の（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）の置き中子60の作動は、図12の図面では簡単なようだが、実際の射出成形装置（金型）としては、複雑な機構を必要とし、故障発生率も高く、作業能率が良いとは言えない。

そこで、シリコン等で予め作製した内筒体をキャビティ内に設置し、内筒体の外周面とキャビティ内面との間に、樹脂を射出成形し、次に、冷却後に、シリコン製の内筒体を、その弾性変形を利用しつつ引きずり出すという製法も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００９−１８４２０３号公報 特開２０１１−４７４８７号公報

しかし、特許文献２記載の管継手の製法では、以下のような問題がある。 (ｉ) エルボの内側コーナー部54（図13参照）のアール半径としては、（直角ではないが）極めて小さな数値が得られるにすぎない。 (ii) 射出成形した後に、（キャビティ内に設置していた）シリコン等の内筒体を引き出さねばならず、その引出し作業は極めて困難である。(iii) 製造に時間が掛り、しかも、引き出した内筒体が繰返し使用することも難しく、資源の無駄使いとなる虞がある。

そこで、本発明に係る管継手の製造装置は、エルボ型管継手（Ｅ）を熱可塑性樹脂の射出にて成形する金型を備え、該金型は、上記エルボ型管継手の外面形状に対応した弯曲状キャビティを有し、かつ、該弯曲状キャビティは、弯曲本体形成部と、該弯曲本体形成部の両端各々に順次連設されるパイプ接合用中径部・大径部を、有し、該キャビティの２箇所の開口端の各々に対して、直線往復しつつ接近分離自在な作動ピンが配設され、さらに、該作動ピンの先端部には、横断面円形の円弧状コアピンが付設され、第１コアピンとしての上記円弧状コアピンの基端側を包囲する第２コアピンを、上記キャビティの上記大径部と中径部に対して侵入脱退自在に配設し、さらに、上記第２コアピンは、上記作動ピンに対して同一軸心に沿って直線往復摺動自在として、外嵌され、上記作動ピンの先端の上記開口端への接近乃至侵入に伴って、上記円弧状コアピンが上記弯曲状キャビティの円弧状軸心に沿って揺動しつつ挿入されると共に、上記作動ピンの先端の上記開口端からの分離乃至脱出に伴って、上記円弧状コアピンが上記円弧状軸心に沿って揺動しつつ上記弯曲状キャビティから外方へ引抜かれる円弧状運動強制手段を、具備し、上記円弧状運動強制手段は、上記第２コアピンの先端のガイド板に貫設された円弧状コアピン誘導用円形孔と、上記円弧状コアピンの基端と上記作動ピンの先端とを連動連結するカム機構とから、構成されている。

本発明に係る管継手の製造装置によれば、製造装置の構成を簡素化でき、流路内側コーナー部を、（従来の直角エッジ状から、）円弧状で、かつ、横断面形状が円形である90°の流路を有するエルボ型管継手を、確実かつ能率良く製造できる。

本発明に係る管継手の製造装置の実施の一形態を示し、金型のキャビティに対して、円弧状コアピンを挿入する前の状態を示す断面図である。 円弧状コアピンを金型のキャビティへ挿入した状態であって、樹脂の射出直前の状態を示す断面図である。 射出成形から所定時間経過して成形された樹脂が冷却後にコアピンを円弧状軸心に沿って外方へ移動した引抜き途中の状態を示す断面図である。 コアピンを金型から引抜いた状態と製造されたエルボ型管継手の一例を説明する断面図であって、（Ａ）はコアピンの引抜状態であって射出成形されたエルボ型管継手が金型から取出直前の状態を示す断面図、（Ｂ）はエルボ型管継手の一例を示した断面図である。 コアピンの具体例を示す図であって、（Ａ）は先端上方向からの斜視図、（Ｂ）は先端方向からの側面図、（Ｃ）は先端下方向からの斜視図である。 コアピンの具体例を示す図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。 コアピンの具体例を示す図であって、（Ａ）は基端上方向からの斜視図、（Ｂ）は基端方向から見た側面図、（Ｃ）は基端下方向からの斜視図である。 作動ブロックを示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 ガイド筒体を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 管継手の大径端部を形成する第２コアピンを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は半截断面側面図である。 作動ピンを示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ断面拡大図である。 従来例の製造方法を順次示した断面説明図である。 別の従来例を示す図であって、（Ａ）は従来のエルボ型管継手の縦断面図、（Ｂ）は従来の製造装置と製造方法を説明するための一部断面側面図である。

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１〜図４は、本発明に係るエルボ型管継手（以下、単に「エルボ継手」という場合がある）を、熱可塑性樹脂の射出成形にて製造する製造装置の実施の一形態を示す。

まず、（主として）エルボ継手の製造装置について説明すると、１は、エルボ継手Ｅを成形する金型を示し、図面の紙面と平行な平面で合体分離自在な一対の入れ子２，２から成る。
この金型１は、一対の入れ子２，２の合体によって、射出成形されるべきエルボ継手Ｅの外面形状に対応した弯曲状キャビティ３を有する。
このキャビティ３は、約90°の弯曲本体形成部３Ａと、該弯曲本体形成部３Ａの両端から順次連続状に形成される中径部３Ｂと大径部３Ｃと、から成り、相互に90°を成す方向に、金型１から開口する開口端３Ｄ，３Ｄを有する。

５は、キャビティ３の開口端３Ｄに対して、直線往復しつつ接近分離自在な作動ピンである。即ち、軸心が直交状に配設された一対の作動ピン５，５は、各々、図１から図２のように、金型１のキャビティ３の開口端３Ｄ，３Ｄに対して直線作動しつつ接近し、先端部５Ａが侵入し、また、図２から図３を経て図４にまで、引抜（後退）作動にて、開口端３Ｄから分離する。
この作動ピン５は、図11に示すように、基本円柱部５Ｂと４角板片状の基盤部５Ｃと、先端面５Ｄから切欠状に形成された凹溝５Ｅによって形成された一対の横断面三ケ月型突片部５Ｆ，５Ｆと、を一体に有している。しかも、先端部５Ａの突片部５Ｆ，５Ｆには、図11（Ａ）の側面図に示すように、ピン軸心５Ｇに対して、所定の傾斜角度θ₅ を成すカム孔（カム溝）５Ｈが設けられている（図11（Ｃ）参照）。

このような作動ピン５の先端部５Ａには、横断面円形の円弧状コアピン10が付設されている。
具体的には、図５，図６及び図７に示すように、コアピン10は、基端に小さな面取り部11と、突片部12が、連続状に連設されている。また、突片部12には貫孔13が設けられる。

図１〜図４に示すように、作動ピン５の先端部５Ａに形成された前記カム孔５Ｈに嵌合して、移動自在なカム軸14が、円弧状コアピン10に連設された突片部12の貫孔13に、挿入（圧入）固着されている。
つまり、円弧状コアピン10は、カム孔５Ｈとカム軸14によって、基端側の動きが規制される。

図１〜図４及び図８に於て、６は、図外のシリンダ等のアクチュエータによって、矢印Ｎ₆ ，Ｎ₇ のように直線往復動する作動ブロックであり、前記作動ピン５が挿入固定される孔部６Ａを有する。また、この作動ブロック６には、上記作動ピン５用の孔部６Ａと同心状として、金型１に当接する一面に、凹所６Ｂが形成され、この凹所６Ｂにガイドキャップ７（図９参照）が嵌入固着される。このガイドキャップ７は、先端に孔部７Ａを有する内鍔部７Ｂを有し、このガイドキャップ７内を（軸心方向に）直線往復移動可能として、第２のコアピン８が、内嵌状として、組付けられている。
つまり、前述した円弧状コアピン10を第１のコアピンと呼ぶと共に、この直線往復移動するコアピン８は、第２のコアピンと呼ぶ。

第２のコアピン８は、図10に示すような形状であって、基端に、非回転とするための正方形板片部８Ａを外鍔状に有し、作動ピン５が挿入自在な孔部８Ｂを略全長にわたって有する。また、複数段の外周面を有する筒部状であり、図２，図３に示すように、中径部３Ｂ，大径部３Ｃに対応して、図４に示したようなエルボ継手Ｅの開口端寄りの中径・大径の円筒部を形成する。
そして、第２のコアピン８の先端には、誘導用円形孔８Ｃを有するガイド板８Ｄが固着されている。

前記コアピン10は、このガイド板８Ｄに貫設の誘導用円形孔８Ｃによって、先端側の動きが規制される。
即ち、図１〜図11に示す実施形態にあっては、円弧状コアピン10が、弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って揺動しつつ、弯曲状キャビティ３から、金型１の外方へ引抜かれる円弧状運動強制手段Ｚを、具備し、この円弧状運動強制手段Ｚは、ガイド板８Ｄの誘導用円形孔８Ｃと、カム孔５Ｈとカム軸14のカム機構Ｋとから、構成される。

このように、本発明は、図１に示すように、図外のアクチュエータによって作動ブロック６が矢印Ｎ₆ 方向に直線的移動して、このブロック６に保持された作動ピン５の先端が、金型１のキャビティ３の開口端３Ｄへの接近、及び、引続いての図２に示す侵入に伴って、円弧状コアピン10が弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って揺動しつつ挿入され、円弧状コアピン10の円形先端面10Ａ，10Ａが相互に当接（圧接）され、その後、（図３に示すように）樹脂の射出成形が行われ、所定時間冷却後に、作動ピン５を矢印Ｎ₇ 方向に移動させて、作動ピン５の先端が、キャビティ３の開口端３Ｄから分離し又は脱出することで、円弧状コアピン10が、円弧状軸心Ｌ₃ に沿って揺動しつつキャビティ３から外方へ引抜かれる円弧状運動強制手段Ｚを、具備している。
なお、図10、及び、図１〜図４に示すように、誘導用円形孔８Ｃは、円弧状コアピン10の（小さな曲率半径の）内周面に摺接する部位を、（ガイド板８Ｄの肉厚の範囲で、）アール状面乃至勾配面16に形成する。

図４（Ｂ）に於て、点々を付した90°の円弧状流路孔範囲20が、上述の一対の約45°の円弧状コアピン10，10によって、その内面形状が決まる範囲であるといえる。なお、相互に当接する先端面10Ａ，10Ａの一方に小凸部を、他方に小凹窪部を設けて、芯ずれを防ぐようにするも、好ましい（図示省略）。

次に、エルボ継手Ｅの製造方法について、以下、説明する。
本発明では、熱可塑性樹脂の射出成形にて製造する方法であり、エルボ継手Ｅの外面形状に対応した弯曲状キャビティ３を有する金型１（図１参照）に対して、キャビティ３の２箇所の開口端３Ｄ，３Ｄから、横断面円形の一対の円弧状コアピン10，10を弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って挿入し、図２に示すように、一対の上記コアピン10，10の先端面10Ａを圧接状に保持しつつ、キャビティ３内へ熱可塑性樹脂を注入して（射出成形を行い）、所定時間冷却後に、一対の上記コアピン10，10を、弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って外方へ移動しつつ開口端３Ｄ，３Ｄから引抜く。そして、金型１を合せ面から分離して、成形されたエルボ継手Ｅを、図４（Ａ）から（Ｂ）のように、取出す。

図４（Ｂ）のように、エルボ継手Ｅの流路孔20の内側コーナー部21の縦断面形状が円弧状であり、かつ、流路孔20の円弧状軸心Ｌ₃ に直交する横断面形状を（どこで横断しても）全て円形とする方法である。
つまり、従来例の図13（Ａ）に示したような内側コーナー部54に直角エッジが成形されず、図４（Ｂ）のように美しい円弧状となる。しかも、図４（Ｂ）に示したように、円弧状軸心Ｌ₃ の中心点Ｏ₂₀を共通とした円弧状に、内側コーナー部21と外側コーナー部22を、形成する。言い換えれば、（菓子の）ドーナツを４分割した形状に、流路孔20を形成する。

以上説明したように、エルボ型管継手を熱可塑性樹脂の射出成形にて製造する製造方法に於て、金型１に形成された弯曲状キャビティ３に対して、該弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って、横断面円形の円弧状コアピン10を挿入し、次に、射出成形を行って、所定時間冷却後に上記円弧状軸心Ｌ₃ に沿って引抜く方法であるので、（図13に示した）従来のエルボ型管継手51のような直角状エッジが内側コーナー部54に発生せず、十分に大きい曲率半径の円弧状とすることができる。従って、製造されたエルボ型管継手の流路孔20内面は、横断面形状も円形で一定となり、流体は渦（乱流）を生ずることなく滑らかに流れ、通過抵抗が減少し、圧力損失も著しく低減できる。実際の配管現場では多数のエルボ型継手が一本の配管パイプに使用されているため、全体の圧力損失の低減効果は著大である。
また、円弧状軸心Ｌ₃ に沿って、コアピン10を芯振れなく引抜くことで、成形品（エルボ型管継手Ｅ）の流路孔20の内面が、引抜きの際に、傷が付かず、内面が平滑な高品質な成型品となる。

また、上記エルボ型管継手の外面形状に対応した弯曲状キャビティ３を有する金型１に対して、上記キャビティ３の２箇所の開口端３Ｄ，３Ｄから、横断面円形の一対の円弧状コアピン10，10を、上記弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って挿入し、上記一対のコアピン10，10の先端面10Ａ，10Ａを圧接状に保持しつつ、射出成形を行って、所定時間冷却後に、上記一対のコアピン10，10を、上記弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って外方へ移動しつつ上記開口端３Ｄ，３Ｄから引抜き、上記エルボ型管継手Ｅの流路孔20の内側コーナー部21の縦断面形状が円弧状であり、しかも、上記流路孔20の上記円弧状軸心Ｌ₃ に直交する横断面形状を全て円形とする方法であるので、製造が容易で大量生産にも好適な方法である。特に、円弧状コアピン10の挿入・引出しの作動ストロークが短いため、製造装置をコンパクト化でき、実施も安価かつ確実となる。そして、製造されるエルボ型管継手は、従来のエルボ型管継手51（図13参照）の直角状エッジが内側コーナー部54に発生せず、十分に大きい曲率半径のアール状とすることができる。しかも、流路孔20の内面は、横断面形状が円形で一定となり、流体は渦（乱流）を生ずることなく滑らかに流れ、圧力損失が著しく低減され、エネルギー低減にも寄与することができる。

以上詳述したように、エルボ型管継手Ｅを熱可塑性樹脂の射出にて成形する金型１を備え、上記金型１に形成された弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って揺動しつつ、上記弯曲状キャビティ３への挿入と外方への引抜きの円弧状運動を行う円弧状コアピン10を、具備する構成であるので、従来の図12に示すような置き中子60を用いずに、能率的に大量生産を実現できる。そして、製造されるエルボ型管継手Ｅは、流体が滑らかに流れ、圧力損失は著しく低減できる。

また、エルボ型管継手Ｅを熱可塑性樹脂の射出にて成形する金型１を備え、該金型１は、上記エルボ型管継手Ｅの外面形状に対応した弯曲状キャビティ３を有し、該キャビティ３の２箇所の開口端３Ｄ，３Ｄの各々に対して、直線往復しつつ接近分離自在な作動ピン５が配設され、さらに、該作動ピン５の先端部５Ａには、横断面円形の円弧状コアピン10が付設され、上記作動ピン５の先端の上記開口端３Ｄへの接近乃至侵入に伴って、上記円弧状コアピン10が上記弯曲状キャビティ３の円弧状軸心Ｌ₃ に沿って揺動しつつ挿入されると共に、上記作動ピン５の先端の上記開口端３Ｄからの分離乃至脱出に伴って、上記円弧状コアピン10が上記円弧状軸心Ｌ₃ に沿って揺動しつつ上記弯曲状キャビティ３から外方へ引抜かれる円弧状運動強制手段Ｚを、具備する構成であるので、直線往復動する作動ピン５の駆動は、安価に入手容易なアクチュエータ等にて簡単に行え、このような作動ピン５をもって、エルボ型管継手Ｅに圧力損失の著しく少ない流路孔20を、確実に形成可能となった。

１ 金型
３ 弯曲状キャビティ
３Ａ 弯曲本体形成部
３Ｂ 中径部
３Ｃ 大径部
３Ｄ 開口端
５ 作動ピン
５Ａ 先端部
８ 第２コアピン
８Ｃ コアピン誘導用円形孔
８Ｄ ガイド板
10 円弧状コアピン（第１コアピン）
10Ａ 先端面
20 流路孔
21 内側コーナー部
Ｅ エルボ型管継手（エルボ継手）
Ｌ₃ 円弧状軸心
Ｚ 円弧状運動強制手段
Ｋ カム機構

Claims (1)

1. エルボ型管継手（Ｅ）を熱可塑性樹脂の射出にて成形する金型（１）を備え、該金型（１）は、上記エルボ型管継手（Ｅ）の外面形状に対応した弯曲状キャビティ（３）を有し、かつ、該弯曲状キャビティ（３）は、弯曲本体形成部（３Ａ）と、該弯曲本体形成部（３Ａ）の両端各々に順次連設されるパイプ接合用中径部（３Ｂ）・大径部（３Ｃ）を、有し、
   該キャビティ（３）の２箇所の開口端（３Ｄ）（３Ｄ）の各々に対して、直線往復しつつ接近分離自在な作動ピン（５）が配設され、さらに、該作動ピン（５）の先端部（５Ａ）には、横断面円形の円弧状コアピン（10）が付設され、
   第１コアピンとしての上記円弧状コアピン（10）の基端側を包囲する第２コアピン（８）を、上記キャビティ（３）の上記大径部（３Ｃ）と中径部（３Ｂ）に対して侵入脱退自在に配設し、さらに、上記第２コアピン（８）は、上記作動ピン（５）に対して同一軸心に沿って直線往復摺動自在として、外嵌され、
   上記作動ピン（５）の先端の上記開口端（３Ｄ）への接近乃至侵入に伴って、上記円弧状コアピン（10）が上記弯曲状キャビティ（３）の円弧状軸心（Ｌ ₃ ）に沿って揺動しつつ挿入されると共に、上記作動ピン（５）の先端の上記開口端（３Ｄ）からの分離乃至脱出に伴って、上記円弧状コアピン（10）が上記円弧状軸心（Ｌ ₃ ）に沿って揺動しつつ上記弯曲状キャビティ（３）から外方へ引抜かれる円弧状運動強制手段（Ｚ）を、具備し、
   上記円弧状運動強制手段（Ｚ）は、上記第２コアピン（８）の先端のガイド板（８Ｄ）に貫設された円弧状コアピン誘導用円形孔（８Ｃ）と、上記円弧状コアピン（10）の基端と上記作動ピン（５）の先端とを連動連結するカム機構（Ｋ）とから、構成されていることを特徴とする管継手の製造装置。

Images