JP6762549B1 - 注射針の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶接やコート層を用いて製造される従来の注射針よりも小さな最小外径を有し、溶接ビードやコート層の垂れに起因する不良品の発生もない注射針を製造可能にする。【解決手段】本発明による注射針の製造方法は、金属製のブランクを形成するブランク形成工程（ステップＳ３０）と、第１及び第２の長辺が立ち上がるようにブランクをプレスする立ち上げ工程（ステップＳ３１〜Ｓ３３）と、前記第１及び第２の長辺が互いに向かい合うようにブランクをさらにプレスすることにより、前記ブランクを注射針の形状に加工するカール工程（ステップＳ３４）とを含む。ブランク形成工程は、複数の第１の凸部と複数の第２の凹部との間、及び、複数の第１の凹部と複数の第２の凸部との間がそれぞれカール工程におけるかしめによって液密となるよう各複数の第１の凸部等の形状を調整してなる金型を用いて行う。【選択図】図１
Description
本発明は注射針の製造方法に関し、特に、インスリン注射のために用いられる注射針の製造方法に関する。
糖尿病患者に用いられるインスリン療法では、患者自ら、不足するインスリンを注射で補う必要がある。この注射は毎日行う必要があるので、できるだけ患者の負担を減らすべく、通常の注射針よりも細くて短い、いわゆる「痛くない」注射針が用いられる。
特許文献１〜３には、そのような注射針の製造方法が記載されている。これらの文献に示されるように、従来の注射針は、金属製の薄板から管状体の展開形状を有する板状体を打ち抜き、プレス加工によって両端をカールし、継ぎ目部分を溶接によって液密に接合させることによって製造される。
特許文献４にも、上記のような注射針の製造方法が記載されている。ただし、同文献に記載の製造方法は、継ぎ目部分を液密に接合させるために溶接ではなくコート層を用いる点で、特許文献１〜３に記載の方法と相違している。特許文献４の［０００６］段落には、溶接による接合の課題として、溶接される部分で熱収縮が起こり、製造される管状体に歪みが生じる可能性があること、それ故に、組立及び刃付け工程を行う前に管状体の歪みを取り除く工程が必要になること、また、溶接が管状体を構成する金属の硬度を低下させることが記載されている。
特許文献５〜７には、継ぎ目部分を凸部と凹部の嵌合によって接合させる管状体の製造方法が記載されている。ただし、特許文献５〜７の管状体はいずれも注射針ではなく、接合部も液密になっていない。
カール加工によって管状になった板状体の継ぎ目部分を特許文献１〜３のように溶接により接合することとすると、特許文献４に記載の問題（熱収縮による歪み、金属の硬度の低下）の他にも、溶接に耐えられる板厚（例えば、０．０３５ｍｍ程度）が必要になり、また、０．０９ｍｍ程度の幅を有する溶接ビードが不可避的に生ずるという問題が生ずる。その結果として、溶接を用いる製造方法によれば管状体の外径の最小値（最小外径）に限界が生じており、例えば０．１７１ｍｍ以下の最小外径を有する管状体を製造することは不可能であった。
また、特許文献１〜３に記載の製造方法によれば、溶接ビードの垂れが管状体の内部に生ずる可能性がある。この垂れは管状体の内部を狭くし、薬液の通りを悪化させるので、本来であれば、量産品の検品時に個々の管状体の内部を確認するべきであるが、「痛くない」注射針のような細径の管状体の内部を見ることが可能な内視鏡は、現状存在しない。カット面を顕微鏡、マイクロスコープ、ＭＲＩ、Ｘ線などによって確認することは可能であるが、そうすると、カットされてしまった管状体は製品として使えなくなるし、１つの管状体を確認するために膨大な時間と手間がかかるので、この確認方法は量産品に使えるものではない。結果として、溶接を用いて製造した注射針には、溶接ビードの垂れに起因する不良品が混在するおそれがあった。
特許文献４には溶接の代わりにコート層を用いる注射針の製造方法が記載されているが、コート層には、厚くすると注射針の外径が大きくなってしまうし、薄くすると剥離のおそれが高まるという別の問題がある。その結果がどうかは分からないが、特許文献４の記載によれば、コート層を用いて製造可能な注射針の最小外径はせいぜい０．４ｍｍであり、０．１７１ｍｍ以下の最小外径を有する管状体を製造することはやはり不可能なようである。また、コート層が接合部を通じて管状体の内部に侵入し、溶接ビードと同様の垂れを構成してしまうおそれがある。
特許文献５〜７には、継ぎ目部分を凸部と凹部の嵌合によって接合させる管状体の製造方法が記載されている。しかしながら従来、この種の接合は液密を構成できるものとは考えられておらず、注射針への適用例は勿論、注射針に適用しようと考えた例すらも知られていない。
したがって、本発明の目的の一つは、溶接やコート層を用いて製造される従来の注射針よりも小さな最小外径を有し、溶接ビードやコート層の垂れに起因する不良品の発生もない注射針の製造を可能にする注射針の製造方法を提供することにある。
本発明による注射針の製造方法は、第１及び第２の長辺を有する板状体、前記第１の長辺に沿って交互に配置された各複数の第１の凸部及び第１の凹部、並びに、前記第２の長辺に沿って交互に設けられた各複数の第２の凹部及び第２の凸部を有する金属製のブランクを形成するブランク形成工程と、前記ブランク形成工程によって形成された前記ブランクを前記第１及び第２の長辺が立ち上がるようにプレスする立ち上げ工程と、前記立ち上げ工程によりプレスされた前記ブランクを前記第１及び第２の長辺が互いに向かい合うようにプレスすることにより、前記ブランクを注射針の形状に加工するカール工程と、を含み、前記ブランク形成工程は、前記複数の第１の凸部と前記複数の第２の凹部との間、及び、前記複数の第１の凹部と前記複数の第２の凸部との間がそれぞれ前記カール工程におけるかしめによって液密となるよう前記各複数の第１の凸部及び第１の凹部並びに前記各複数の第２の凹部及び第２の凸部それぞれの形状を調整してなる金型を用いて前記ブランクを形成するよう構成される、注射針の製造方法である。
本発明によれば、かしめによって注射針を製造できるので、溶接やコート層を用いて製造される従来の注射針よりも小さな最小外径を有し、溶接ビードやコート層の垂れに起因する不良品の発生もない注射針を製造することが可能になる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態による管状体１の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した管状体１の製造に用いるブランク１０の上面図である。また、図２（ａ）は、図１（ａ）に示したＡ−Ａ線に対応する管状体１の断面図であり、図２（ｂ）は、図１（ｂ）に示したＢ−Ｂ線に対応するブランク１０の断面図である。なお、図２（ａ）（ｂ）の断面図は、見やすいように、図１（ａ）（ｂ）に比べて若干拡大して描いている。
管状体１は、典型的には、注射針として利用されるものである。ただし、本実施の形態による管状体１は、医療用の各種ピン、電気配線用の各種コネクタ、ブラウン管用の電子銃など、注射針以外の用途にも広く利用できる。管状体１の用途によっては、図１（ａ）に示した状態からさらに、管元と管先を用途に応じた所定の形状に加工する処理が行われる。
図１（ｂ）及び図２（ｂ）に着目すると、ブランク１０は板厚ｔを有する金属製（例えば、ステンレス鋼製）の薄板であり、長辺３１，３２を有するｙ方向に細長い形状の板状体３０と、長辺３１に沿って設けられた各複数の凸部２０Ｒ（第１の凸部）及び凹部２１Ｒ（第１の凹部）と、長辺３２に沿って設けられた各複数の凸部２０Ｌ（第２の凸部）及び凹部２１Ｌ（第２の凹部）とを有して構成される。板厚ｔは、例えば０．０１ｍｍである。後述するように、本実施の形態による管状体１の製造工程では溶接を用いないので、０．０１ｍｍという薄い板厚ｔを採用することが可能になっている。
図１（ｂ）から理解されるように、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒとは、交互に位置するように設けられる。同様に、複数の凸部２０Ｌと複数の凹部２１Ｌとは、交互に位置するように設けられる。また、複数の凸部２０Ｒ、複数の凹部２１Ｒ、複数の凸部２０Ｌ、複数の凹部２１Ｌはそれぞれ、ほぼ等間隔で配置される。ここで「ほぼ」というのは、後述する試作工程において、圧縮空気の送り込みによる試験の結果と、顕微鏡による確認の結果とに基づき、複数の凸部２０Ｒ、複数の凹部２１Ｒ、複数の凸部２０Ｌ、及び複数の凹部２１Ｌそれぞれの形状を１つ１つ微調整する必要があるためである。詳しくは後述する。
管状体１は、２つの長辺３１，３２が互いに向かい合うようにブランク１０をカール加工することによって形成される管状体であり、図２（ａ）に示すように、円形の断面を有している。図１（ａ）に示した管状体１の全長Ｌは、例えば１８ｍｍである。カール加工の詳細については後述するが、カール加工の最後の工程において、複数の凸部２０Ｒはそれぞれ対応する凹部２１Ｒと隙間なくかしめられ、また、複数の凸部２０Ｌはそれぞれ対応する凹部２１Ｒと隙間なくかしめられる。図１（ａ）に示したかしめ代ｗ１は、例えば０．０５９ｍｍである。この０．０５９ｍｍという値は、溶接を用いた場合に生ずる溶接ビードの幅０．０９ｍｍよりも小さな値となっている。かしめの結果として、管状体１は円形の断面を保ち、また、側面から液体が漏れることのない液密な構成を有している。
ここで、図１（ｂ）に示すように、長辺３１，３２はそれぞれｙ方向から互いに逆向きに若干傾斜した方向に延在しており、板状体３０は、長辺３１，３２を両脚とする台形の形状を有している。より具体的には、長辺３１，３２の長さが同一である等脚台形の形状を有している。その結果として、管状体１は円錐パイプ状に形成されている。ただし、板状体３０の形状を長方形としてもよく、その場合、管状体１の形状は平行パイプ状となる。
図１（ａ）では、管状体１は円錐パイプ状であり、図の上側が相対的に細い針先、下側が相対的に太い針元となっている。針先の外径ＲＴＯ及び内径ＲＴＩ並びに針元の外径ＲＲＯ及び内径ＲＲＩそれぞれの具体的な値は、表１に示すとおりである。表１には、市販されている最小の注射針（溶接を用いて生成される注射針。具体的には、テルモ株式会社製のナノパスニードルＩＩ（ナノパス３４Ｇ）＆（ナノパスＪｒ．））についてもこれらの値（市販の注射針から想定される加工前の管状体（全長１８ｍｍ）における値）を示すとともに、両者の差も示している。
表１から理解されるように、本実施の形態による管状体１では、従来の注射針よりも針先外径ＲＴＯが０．０２５ｍｍ小さく、かつ、針先内径ＲＴＩが０．０２５ｍｍ大きくなっている。また、針元内径ＲＲＩが従来の注射針とほとんど変わらないにも関わらず、針元外径ＲＲＯが−０．０５２５ｍｍと大幅に小さくなっている。したがって、本実施の形態による管状体１を注射針として使用する場合、従来の注射針に比べ、肌に刺したときの痛みが軽減され、かつ、薬液のスムーズな押し出しが可能になる。
図３は、１つの凸部２０Ｌと、該凸部２０Ｌに対応する凹部２１Ｒとを拡大して示す図である。図３には示していないが、他の凸部２０Ｌ，２０Ｒ及び他の凹部２１Ｒ，２１Ｌについても同様の形状を有している。
図３に示すように、凸部２０Ｌは、相対的に根元の近くに位置する部分２０Ｌａと、相対的に先端の近くに位置する部分２０Ｌｂとを有している。部分２０Ｌｂの幅Ｌ２（凸部２０Ｌの突出方向と直交する方向の幅）は部分２０Ｌａの幅Ｌ１（凸部２０Ｌの突出方向と直交する方向の幅）に比べて大きく、したがって凸部２０Ｌは、部分２０Ｌａの近傍でくびれた形状を有している。
また、凹部２１Ｒは、相対的に開口の近くに位置する部分２１Ｒａと、相対的に奥に位置する部分２１Ｒｂとを有している。部分２１Ｒｂの幅Ｌ４（凹部２１Ｒの陥没方向と直交する方向の幅）は部分２１Ｒａの幅Ｌ３（凹部２１Ｒの陥没方向と直交する方向の幅）に比べて大きく、したがって凹部２１Ｒは、部分２１Ｒａの近傍でくびれた形状を有している。
このように、凸部２０Ｌ及び凹部２１Ｒは、それぞれ中ほどでくびれた形状を有している。また、幅Ｌ３は幅Ｌ２より小さい値に設定され、幅Ｌ１は幅Ｌ３とほぼ等しい値に設定され、幅Ｌ２は幅Ｌ４とほぼ等しい値に設定される。したがって、後述するカール工程において図示したＥ方向に凸部２０Ｌ及び凹部２１Ｒが接近し、凸部２０Ｌが凹部２１Ｒの中に入り込むとき、一時的にこれらが変形して部分２０Ｌｂが部分２１Ｒａを越えて凹部２１Ｒの内部に入り込むと、凸部２０Ｌが凹部２１Ｒにかしめられ、簡単には凸部２０Ｌを凹部２１Ｒから抜くことが困難になる。その結果として、上述したように、管状体１の断面を円形に保つことが可能になる。
次に、管状体１の製造工程について、試作工程と量産工程に分けて詳しく説明する。この説明の中で、管状体１を液密に保つために必要となる試行錯誤の過程についても詳しく説明する。
図４は、試作工程における管状体１の製造工程を示すフロー図である。同図に示すように、まず初めに、平面状態におけるブランクの形状を示すＮＣプログラムを生成する（ステップＳ１）。ここで生成するＮＣプログラムによって示される複数の凸部２０Ｒ、複数の凹部２１Ｒ、複数の凸部２０Ｌ、及び複数の凹部２１Ｌそれぞれの形状は、画一的なものであってよい。例えば図３に示した幅Ｌ１〜Ｌ４はそれぞれ、０．２２７ｍｍ、０．２４０ｍｍ、０．２２７ｍｍ、０．２４０ｍｍとすればよい。ただし、これらの値を含め、複数の凸部２０Ｒ、複数の凹部２１Ｒ、複数の凸部２０Ｌ、及び複数の凹部２１Ｌそれぞれの形状は、後述するステップＳ７において個別に微調整されることになる。
次に、ワイヤーカット放電加工機を使用し、金属製の薄板をブランク１０の形状に加工する（ステップＳ２）。このとき、ワイヤーカット放電加工機にはステップＳ１で生成したＮＣプログラムを入力する。これにより、ステップＳ１で生成したＮＣプログラムに規定される形状のブランク１０を得ることができる。
図５（ａ）は、こうして生成されるブランク１０を示す図である。同図に示すように、この段階におけるブランク１０は、長手方向の一端でブリッジ１１を介してキャリア１３に接続され、長手方向の他端でブリッジ１２を介してキャリア１４に接続される。これらのブリッジ１１，１２及びキャリア１３，１４は、この後に行われる試作プレス工程において、ブランク１０を支持する役割を果たす。
図４に戻る。次に、生成したブランク１０をプレス機にセットし（ステップＳ３）、試作プレス工程を実施する（ステップＳ４）。
図６は、ステップＳ４で実施する試作プレス工程の詳細を示すフロー図である。また、図７は、この工程で使用するパンチ及びダイのｙ方向断面の形状を示す断面図である。以下、これらの図を参照しながら、試作プレス工程について詳しく説明する。なお、この試作プレス工程は、単発型の金型を用いて行う。
ステップＳ１０〜Ｓ１２は、図１（ｂ）に示した長辺３１，３２が立ち上がるようにブランク１０をプレスする立ち上げ工程である。詳しく説明すると、まず最初のステージでは、図７（ａ）に示す形状のパンチＰ１及びダイＤ１を用いてプレスを行うことにより、ブランク１０のｘ方向先端のＲ曲げ加工を実施する（ステップＳ１０）。この加工により、図１（ｂ）に示した長辺３１，３２に沿って、ブランク１０の縁部がｚ方向に向かって曲がることになる。
次に、図７（ｂ）に示す形状のパンチＰ２及びダイＤ２を用いてプレスを行うことにより、ブランク１０のＶ曲げ加工を実施する（ステップＳ１１）。すなわち、図１（ｂ）に示した長辺３１，３２の中間線に沿って、図７（ｂ）に示すようにブランク１０を折り曲げる。
次に、図７（ｃ）に示す形状のパンチＰ３及びダイＤ３を用いてプレスを行うことによりブランク１０のＵ曲げ加工を実施し（ステップＳ１２）、ブランク１０をＵ字型に曲げる。ここで、ステップＳ１０とステップＳ１２の間にステップＳ１１を挟んでいるのは、図７（ｃ）に示したｘ方向両端の間の幅ｗ２を安定的に確保するためである。すなわち、ステップＳ１０の後、ステップＳ１１を挟まずにステップＳ１２を行うとすると、素材の性質によるスプリングバックが大きくなり、ステップＳ１３で行うカール工程において最も重要となる幅ｗ２が安定しない。ステップＳ１０とステップＳ１２の間でステップＳ１１を行うことにより、一定の幅ｗ２を確保することが可能になる。
ステップＳ１２までの工程が終了したら、次に、図７（ｄ）に示す形状のパンチＰ４及びダイＤ４を用いて図１（ｂ）に示した長辺３１，３２が互いに向かい合うようにブランク１０をプレスすることにより、ブランク１０を注射針の形状（つまり、管状体）に加工する（ステップＳ１３。カール工程）。
図５（ｂ）は、ステップＳ１３の工程が終了した状態を示す図である。同図に示すように、ステップＳ１３の工程を経たブランク１０では、図１（ｂ）に示した複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｌ、複数の凸部２０Ｌと複数の凹部２１Ｒが互いにかしめられた状態となる。ただし、少なくとも１回目の試作工程では、互いにかしめられた複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｌの間及び複数の凸部２０Ｌと複数の凹部２１Ｒの間はそれぞれ隙間だらけであり、全く液密な状態とはなっていない。これは、凸部２０Ｒ，２０Ｌ及び凹部２１Ｒ，２１Ｌに対してカール工程で与えられる変形を予め予測して、図４のステップＳ１で生成するＮＣプログラムに反映することが困難であることによる。管状体１が円錐パイプ状であることも、カール後の凸部２０Ｒ，２０Ｌ及び凹部２１Ｒ，２１Ｌの形状の予測を困難にする。
図６に戻る。ステップＳ１３のカール加工が終了したら、次に、図５（ｂ）に示すブリッジ１１，１２をプレスによって切断し、薄板からブランク１０を切り離す。こうして切り離されたブランク１０に対し必要に応じてバリ取りなどの処理を行うことにより、個々の管状体１が完成する。
図４に戻る。次に、試作プレス工程により生成された管状体１を検品することにより、漏れの有無を確認する（ステップＳ５）。この確認は、例えば管状体１の内部に圧縮空気を送り込み、その漏れを確認すること、及び、顕微鏡を用いて、凸部２０Ｒと凹部２１Ｌの間の隙間の有無、及び、凸部２０Ｌと凹部２１Ｒの間の隙間の有無を１つ１つ確認すること、により行うことが好ましい。
次に、ステップＳ５の確認結果に基づき、ブランク１０の形状を修正する必要があるか否かを判定する（ステップＳ６）。具体的には、ブランク１０に漏れがない（すなわち、ブランク１０が液密である）ことが確認された場合には、ブランク１０の形状を修正する必要はないと判定し、ブランク１０に漏れがある（すなわち、ブランク１０が液密でない）ことが確認された場合には、ブランク１０の形状を修正する必要があると判定する。
ステップＳ６でブランク１０の形状を修正する必要があると判定した場合、顕微鏡を用いて、凸部２０Ｒと凹部２１Ｌの間の隙間、及び、凸部２０Ｌと凹部２１Ｒの間の隙間を確認しながら、隙間がなくなるようにＮＣプログラム内に設定する数値（複数の凸部２０Ｒ、複数の凹部２１Ｒ、複数の凸部２０Ｌ、及び複数の凹部２１Ｌそれぞれの形状を規定する数値）を修正する（ステップＳ７）。
図８は、ステップＳ７における修正の例を示す図である。同図においては、破線１０Ａが修正前のブランク１０のエッジを示し、実線１０Ｂが修正後のブランク１０のエッジを示している。この図に示すように、ステップＳ７の修正では、カール加工の後の段階で図３に示したくびれを維持しつつ、かしめた後に凸部２０Ｌと凹部２１Ｒの間の隙間がなくなるように、それぞれの形状を全体的に修正する。凸部２０Ｒ及び凹部２１Ｌの形状についても同様である。
図４に戻る。ステップＳ７の修正が完了したら、修正したＮＣプログラムを用いてステップＳ２から工程を繰り返す。ステップＳ６でブランク１０の形状を修正する必要がないと判定した場合には、最新のＮＣプログラムに設定されている数値を用いてブランク１０を生成するための金型を生成し、一連の工程を終了する（ステップＳ８）。こうして生成された金型は、複数の凸部２０Ｌと複数の凹部２１Ｒとの間、及び、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｌとの間がそれぞれカール工程におけるかしめによって液密となるよう、これらの形状を調整したものとなる。
プレス加工の熟練者である本願の発明者が図４の試作工程を実際に行ったところ、ステップＳ６でブランク１０の形状を修正する必要がないと判定されるまで、およそ２００回のステップＳ７を経る必要があった。このことから理解されるように、図４の試作工程により液密を保つ管状体１の金型が完成するまでには、熟練者が行うとしても相当数の試行錯誤が必要になる。一方で、相当な根気が必要になるけれども、図４の試作工程によれば、かしめによって液密を実現する管状体１の金型を確実に得ることができる。
図９は、量産工程における管状体１の製造工程を示すフロー図である。同図に示すように、まず初めに薄板をプレス機にセットし（ステップＳ２０）、量産プレス工程を実施する（ステップＳ２１）。
図１０は、ステップＳ２１で実施する量産プレス工程の詳細を示すフロー図である。本工程は、試作プレス工程の場合とは異なり、順送型の金型を用いて行う。本工程に含まれるステップＳ３１〜Ｓ３４，Ｓ３９は、図６に示した試作プレス工程のステップＳ１０〜Ｓ１３，Ｓ１４と同じ工程であり、本工程は、ステップＳ３１の前にステップＳ３０を実行する点、及び、ステップＳ３４とステップＳ３９の間にステップＳ３５〜Ｓ３８を実行する点で、図６に示した試作プレス工程と相違する。以下、これらの追加ステップＳ３０，Ｓ３５〜Ｓ３８について説明する。
ステップＳ３０は、図４に示した試作工程のステップＳ８で生成した金型を用い、金属製の薄板からブランク１０の形状を打ち出す工程である。試作工程では、ワイヤーカット放電加工機によりブランク１０を生成していたが、ここでは、プレス機を用いてブランク１０を生成する。こうすることで、より速く個々のブランク１０を生成することが可能になる。ブランク１０を生成した後は、試作工程と同様にして、カール工程までの一連の処理を行う（ステップＳ３１〜Ｓ３４）。
ステップＳ３５〜Ｓ３８は、管状体１の液密状態をより確実なものにするために実行される工程である。図９の量産工程では図４の試作工程で生成した金型を用いているので、ステップＳ３４のカール加工により得られた管状体は液密なものとなっている。とはいえ、運搬などの過程でかしめが緩んでしまい、液密でなくなってしまう可能性もゼロとは言えないので、ステップＳ３５〜Ｓ３８を行うことによって、凸部２０Ｌと凹部２１Ｒの間及び凸部２０Ｒ及び凹部２１Ｌの間をより強固に密着させる。以下、図１１及び図１２も参照しながら詳しく説明する。
図１１は、図１０のステップＳ３５〜Ｓ３７で使用するパンチ及びダイのｙ方向断面の形状を示す断面図である。なお、図１１中に示した管状体１ａは、ステップＳ３４のカール工程によって得られた管状体（図５（ｂ）に示したキャリア１３，１４に接続された状態の管状体）である。また、接合線２２は、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒ、及び、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒがそれぞれ密着することによって管状体１ａの表面に現れる曲線に対応している。
初めに、図１１（ａ）に示すように、カール工程後の管状体１ａの内部に芯金Ｃを挿入する（ステップＳ３５。挿入工程）。芯金Ｃは円柱形又は円錐台形の金属製部品であり、管状体１ａの内部に挿入した場合に、芯金Ｃの表面が管状体１ａの内表面と全体的に密着することとなるサイズで製造される。
次に、図１１（ｂ）に示すように、それぞれ管状体１ａの断面と同じサイズの半円形の断面形状を有するパンチＰ５（第２のパンチ）及びダイＤ５（第２のダイ）を用いて、芯金Ｃが挿入された状態の管状体１ａの外表面をプレスする（ステップＳ３６。カシメ工程）。これにより、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒ、及び、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒのそれぞれがより強固に密着することになる。
続いて、図１１（ｃ）に示すように、半円形の断面形状を有し、かつ、接合線２２に沿うように設けられた線状の突起Ｐ６ａを表面に有するパンチＰ６（第１のパンチ）と、半円形の断面形状を有するダイＤ６（第１のダイ）とを用いて、芯金Ｃが挿入された状態の管状体１ａの外表面をプレスする（ステップＳ３７。コイニング工程）。以下、このコイニング工程について、図１２を参照しながら詳しく説明する。
図１２（ａ）は、ステップＳ３７のコイニング工程を経た状態における管状体１ａの側面を示す図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示したＣ−Ｃ線に対応するパンチＰ６、ダイＤ６、管状体１ａ、及び芯金Ｃの断面図である。図１２（ｂ）に示すように、パンチＰ６の表面に設けられる突起Ｐ６ａは、接合線２２を覆う位置に配置される。管状体１ａの長手方向に見ると、この突起Ｐ６ａは、接合線２２ａに沿うように設けられた線状の突起となっている。このような突起Ｐ６ａを有するパンチＰ６によって管状体１ａの外表面をプレスすると、図１２に示すように、接合線２２に沿って管状体１ａの表面が潰されることになる。これにより、潰れた材料が押し出され、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒ、及び、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒのそれぞれがさらに強固に密着することになる。
ここで、パンチＰ６の表面に設ける突起の形状は、図１２に示した突起Ｐ６ａの形状に限定されない。一方で、パンチＰ６の表面に設ける突起は、接合線２２に沿うように設けられた線状の突起である必要がある。以下、これらの点について、２つの例を挙げて説明する。
図１３（ａ）は、本実施の形態の変形例によるステップＳ３７のコイニング工程を経た状態における管状体１ａの側面を示す図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示したＤ−Ｄ線に対応するパンチＰ６、ダイＤ６、管状体１ａ、及び芯金Ｃの断面図である。図１３（ｂ）に示すように、本変形例によるパンチＰ６の表面には、突起Ｐ６ａに代えて２つの突起Ｐ６ｂが設けられる。
突起Ｐ６ｂはそれぞれ、管状体１ａの接合線２２に沿うように設けられた線状の突起である点では突起Ｐ６ａと同様であるが、突起Ｐ６ａとは異なり、ステップＳ３７のコイニング工程により管状体１ａの外表面をプレスするときに、接合線２２から両側にそれぞれ所定距離離れてなる２つの線分２２ａ，２２ｂを押下することとなるように設けられている。このような２つの突起Ｐ６ｂを有するパンチＰ６によって管状体１ａの外表面をプレスすると、図１３に示すように、接合線２２の延在方向の両側で管状体１ａの表面が潰されることになる。これによっても、潰れた材料が押し出されることから、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒ、及び、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒのそれぞれをさらに強固に密着させることができる。
図１４は、本実施の形態の比較例によるパンチＰ６を用いて、ステップＳ３７のコイニング工程を行った結果を示す図である。本比較例によるパンチＰ６は、接合線２２に沿って離散的に設けられた複数の点状突起（図示せず）を有している。図１４に破線で示す円１００は、各点状突起により材料に加えられる膨張圧力の広がりを示すもので、各点状突起は、パンチＰ６の表面のうち円１００の中心と対応する位置に配置されている。
パンチＰ６の表面に設けられる突起が上記のような離散的な点状突起であると、ステップＳ３７のコイニング工程では、図１４に示した円１００のように、突起を中心とする放射状に材料が膨張することになる。そして、矢印Ｅの位置で材料が押し合うことになる結果として、矢印Ｆの位置では材料が押し返されてしまい、接合線２２に沿って隙間Ｇが形成されることになる。これでは、管状体１ａが液密でなくなってしまう。なお、図１４においては接合線２２を直線により表しているが、接合線２２が曲線であっても同様である。パンチＰ６の表面に設ける突起を、図１２及び図１３に示したような接合線２２に沿うように設けられた線状の突起とすれば、このような膨張圧力の偏在による隙間Ｇの形成を回避することができる。
図１０に戻る。以上のようにしてステップＳ３５〜Ｓ３７を行い、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒ、及び、複数の凸部２０Ｒと複数の凹部２１Ｒのそれぞれをより強固に密着させた後には、芯金Ｃを除去し（ステップＳ３８）、ブリッジを切断する（ステップＳ３９）。なお、ステップＳ３９の切断工程で管状体１から切り離されたブリッジ１１，１２及びキャリア１３，１４（図５（ｂ）を参照）は、巻取り装置で巻き取って回収することが好ましい。その後、切り離された管状体１ａに対し必要に応じてバリ取りなどの処理を行うことにより、個々の管状体１が完成する。ここまでの処理により、量産プレス工程が終了する。
図９に戻る。量産プレス工程が終了した後には、量産プレス工程により生成された管状体１を検品することにより、漏れの有無を確認する（ステップＳ２２）。この確認は、管状体１の内部に圧縮空気を送り込み、その漏れを確認することにより行ってもよいし、凸部と凹部の間の隙間を検出できる外観検査装置により行ってもよい。また、全数検査としてもよいし、拭き取り検査としてもよい。
次に、ステップＳ２２の確認結果に基づき、管状体１が良品であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。なお、ステップＳ２２を抜き取り検査とした場合、検査対象とならなかった管状体１についてのステップＳ２３の判定結果は、必ず良品となる。
ステップＳ２３で良品と判定した場合、生成した管状体１を出荷に回し（ステップＳ２４）、処理を終了する。出荷された管状体１には、別の工場にて、注射針などの用途に応じた加工が施されることになる。一方、ステップＳ２３で不良品と判定した場合、生成した管状体１を廃棄する（ステップＳ２５）。
以上説明したように、本実施の形態による管状体１の製造方法によれば、かしめによって液密な管状体１を製造できるので、溶接やコート層を用いて製造される従来の注射針よりも小さな最小外径（針先外径）を有し、かつ、溶接ビードやコート層の垂れに起因する不良品の発生もない注射針を製造することが可能になる。また、溶接を用いて製造される注射針よりも薄い板を用いることができるので、最小外径が小さいにもかかわらず、従来の注射針よりも内径を大きくすることが可能になる。したがって、本実施の形態による管状体１及びその製造方法によれば、従来の注射針に比べ、肌に刺したときの痛みが軽減され、かつ、薬液のスムーズな押し出しが可能な注射針を得ることが可能になる。さらに、溶接やコート層の形成にかかる工数を削減し、大幅なコストダウンを実現することが可能になる。
さらに、特許文献１，２には、注射針用の管状体の溶接に炭酸ガスレーザ溶接を用いることが記載されているが、そうするとガスによって素材が変質してしまう可能性がある。これに対し、本実施の形態による管状体１の製造方法によれば、溶接を用いる必要がないことから、このような変質の発生を回避することも可能になる。
さらに、本実施の形態による管状体１の製造方法によれば、様々な頂角で円錐パイプ状（平行パイプ状を含む）の注射針を製造することが可能になる。また、特許文献１，２に記載されるような段付きの注射針（頂角が一定でない注射針）を製造することも可能になる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
１，１ａ 管状体
１０ ブランク
１０Ａ，１０Ｂ ブランク１０のエッジ
１１，１２ ブリッジ
１３，１４ キャリア
２０Ｌ，２０Ｒ 凸部
２０Ｌａ 相対的に根元の近くに位置する部分
２０Ｌｂ 相対的に先端の近くに位置する部分
２１Ｒ，２１Ｌ 凹部
２１Ｒａ 相対的に開口の近くに位置する部分
２１Ｒｂ 相対的に奥に位置する部分
２２ 接合線
３０ 板状体
３１，３２ 長辺
Ｃ 芯金
Ｄ１〜Ｄ６ ダイ
Ｇ 隙間
Ｐ１〜Ｐ６ パンチ
Ｐ６ａ，Ｐ６ｂ パンチＰ６の表面に設ける突起
１０ ブランク
１０Ａ，１０Ｂ ブランク１０のエッジ
１１，１２ ブリッジ
１３，１４ キャリア
２０Ｌ，２０Ｒ 凸部
２０Ｌａ 相対的に根元の近くに位置する部分
２０Ｌｂ 相対的に先端の近くに位置する部分
２１Ｒ，２１Ｌ 凹部
２１Ｒａ 相対的に開口の近くに位置する部分
２１Ｒｂ 相対的に奥に位置する部分
２２ 接合線
３０ 板状体
３１，３２ 長辺
Ｃ 芯金
Ｄ１〜Ｄ６ ダイ
Ｇ 隙間
Ｐ１〜Ｐ６ パンチ
Ｐ６ａ，Ｐ６ｂ パンチＰ６の表面に設ける突起
Claims (8)
- 第１及び第２の長辺を有する板状体、前記第１の長辺に沿って交互に配置された各複数の第１の凸部及び第１の凹部、並びに、前記第２の長辺に沿って交互に設けられた各複数の第２の凹部及び第２の凸部を有する金属製のブランクを形成するブランク形成工程と、
前記ブランク形成工程によって形成された前記ブランクを前記第１及び第２の長辺が立ち上がるようにプレスする立ち上げ工程と、
前記立ち上げ工程によりプレスされた前記ブランクを前記第１及び第２の長辺が互いに向かい合うようにプレスすることにより、前記ブランクを注射針の形状に加工するカール工程と、
前記カール工程により得られた管状体の内部に芯金を挿入する挿入工程と、
それぞれ半円形の断面形状を有する第１のパンチ及び第１のダイを用いて前記芯金が挿入された状態の前記管状体の外表面をプレスするコイニング工程と、を含み、
前記ブランク形成工程は、前記複数の第１の凸部と前記複数の第２の凹部との間、及び、前記複数の第１の凹部と前記複数の第２の凸部との間がそれぞれ前記カール工程におけるかしめによって液密となるよう前記各複数の第１の凸部及び第１の凹部並びに前記各複数の第２の凹部及び第２の凸部それぞれの形状を調整してなる金型を用いて前記ブランクを形成するよう構成され、
前記第１のパンチの表面には、前記コイニング工程により前記外表面が前記管状体の接合線に沿って一定の幅で潰されることとなるように設けられた線状の突起が設けられている、
注射針の製造方法。 - 前記金型は、前記注射針の試作工程において前記複数の第１の凸部と前記複数の第２の凹部との間、及び、前記複数の第１の凹部と前記複数の第２の凸部との間に漏れのないことが確認されたＮＣプログラムを用いて生成されたものであり、
前記試作工程は、
平面状態における前記ブランクの形状を示すＮＣプログラムを用いて金属製の薄板を加工することにより前記ブランクを形成する試作ブランク形成工程と、
前記試作ブランク形成工程によって形成された前記ブランクを前記第１及び第２の長辺が立ち上がるようにプレスする試作立ち上げ工程と、
前記試作立ち上げ工程によりプレスされた前記ブランクを前記第１及び第２の長辺が互いに向かい合うようにプレスすることにより、前記複数の第１の凸部と前記複数の第２の凹部とをかしめ、かつ、前記複数の第１の凹部と前記複数の第２の凸部とをかしめる試作カール工程と、
前記試作カール工程によって得られた管状体に関して、前記複数の第１の凸部と前記複数の第２の凹部との間、及び、前記複数の第１の凹部と前記複数の第２の凸部との間の漏れの有無を確認する漏れ確認工程と、
前記漏れ確認工程において漏れのあることが確認された場合に、前記ＮＣプログラムを修正する修正工程と、
を前記漏れ確認工程において漏れのないことが確認されるまで繰り返し実行するよう構成される、
請求項１に記載の注射針の製造方法。 - 前記線状の突起は、前記コイニング工程により前記管状体の外表面をプレスするときに前記接合線を覆うこととなるように設けられる、
請求項１又は２に記載の注射針の製造方法。 - 前記線状の突起は、前記コイニング工程により前記管状体の外表面をプレスするときに前記接合線から両側にそれぞれ所定距離離れてなる２つの線分を押下することとなるように設けられる、
請求項１又は２に記載の注射針の製造方法。 - それぞれ半円形の断面形状を有する第２のパンチ及び第２のダイを用いて前記芯金が挿入された状態の前記管状体の外表面をプレスするカシメ工程、をさらに含み、
前記コイニング工程は、前記カシメ工程の実施後に実施される、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の注射針の製造方法。 - 前記立ち上げ工程は、
前記第１及び第２の長辺に沿って前記ブランクの縁部を曲げるプレス先端Ｒ曲げ工程と、
前記第１及び第２の長辺の中間線に沿って前記ブランクを折り曲げるプレスＶ曲げ工程と、
前記ブランクをＵ字型に曲げるプレスＵ曲げ工程と、
を含む、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の注射針の製造方法。 - 前記複数の第１の凸部及び前記複数の第２の凸部はそれぞれ、相対的に根元に近い部分よりも幅が大きい部分を相対的に先端に近い位置に有し、
前記複数の第１の凹部及び前記複数の第２の凹部はそれぞれ、相対的に開口に近い部分よりも幅が大きい部分を相対的に奥に有する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の注射針の製造方法。 - 前記板状体は、前記第１及び第２の長辺を両脚とする台形の形状を有する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の注射針の製造方法。
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