JPH0440180B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱可塑性合成樹脂の熱的特性を利用
した部材の組付け方法に関し、詳細には少なくと
も開口端部が熱可塑性合成樹脂製である雌体部材
内に雄体部材を挿嵌組付ける方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 各種の複合機器等においては、該複合機器を構
成する部材や部品を組付けることによつて夫々に
必要とされる機能をもつた製品を得るのが通常で
ある。例えば合成樹脂製のパイプ部材において
は、熱可塑性合成樹脂の熱軟化特性を利用した接
合方法が、特公昭26−7237、特公昭38−25517及
び特開昭54−94576に開示されている。これらは、
パイプ端部を加熱軟化させて拡径部を形成し、こ
の拡径部内にパイプ又は継手を挿入して接合する
方法であり、拡径部は必然的に薄肉となり接合部
の強度保持の点で不安がある。また組付部には溶
接又は接着等の処理を必要とするので、これらの
方法は複雑な形状を有する部材の組付け方法とし
ては不適当である。また、熱可塑性合成樹脂の熱
的特性を利用した合成樹脂製ユニオン継手の製造
方法が特開昭59−217089及び国際出願公開
WO86／02880に開示され、これらには部材端部
に設けられたユニオン鍔部に合成樹脂製の袋ナツ
トをその熱的特性を利用して冠設遊嵌する方法が
記載されているが、袋ナツトのユニオン鍔部への
遊嵌であつて、部材同士が強く結合するような剛
構造の組付ではなく、複雑な形状を有する部材を
剛構造に組付る方法としては不適当である。

本発明は、熱可塑性合成樹脂の熱的特性を利用
した部材の組付け方法であり、後述する実施例の
詳細な説明から一層明らかなものとなるが、従来
技術の例として、本発明の発端となつた合成樹脂
製ゲートバルブにおける構成部材の組付け方法に
ついて以下説明する。

まず第６図ａ、ｂ、ｃは従来の合成樹脂製ゲー
トバルブの構造を示す断面説明図である。本ゲー
トバルブ１は合成樹脂製弁箱２の内部に、矢印Ｍ
−Ｌ方向に摺動自在な弁体５を配設し、該弁箱２
の上部にキヤツプ３を固着させたものであり、キ
ヤツプ３に遊嵌した雄ねじ４ａ付弁棒４を、同一
高さ位置において矢印Ｘ−Ｙ方向に回転させるこ
とによつて、弁体５に固着され内周面に雌ねじの
刻設された駒体８が矢印ＭーＬ方向へ移動せしめ
られる。即ち該駒体８は弁体５とは不回転となる
よう嵌合一体化されているので駒体８が矢印Ｍ方
向に下降した時は弁体５も下降して弁箱２の水平
方向管路が遮断され、駒体８が矢印Ｌ方向に上昇
した時は弁体５も上昇して管路が開放される。尚
弁体５の弁箱２当接部にはゴム製パツキン６が設
けられ弁箱２内面との密着性（バルブの遮断性）
を確保できる様に構成される。

前記駒体８の弁体５への固定手段については、
第６図ａに示す様にボルト３１及び環状押え部
材３２を使用するボルト止めタイプＦのもの、
第６図ｂに示す様にねじ付押えリング３３を使用
するねじ結合止めタイプＧのもの、第６図ｃに
示す様にＣ型の一部切欠環状部材３４を駒体上部
に設けた嵌合溝１１ａへ配設してなるリング止め
タイプＲをのものが知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記第６図に示した固定手段では、ボルト止め
タイプＦ、ねじ結合止めタイプＧ又はリング止め
タイプＲが利用されているが、これらの固定部材
は強度面において弱点があり、例えば弁棒４を強
い力で終端（全閉）まで回転して締上げたときや
閉時から開時への移行における弁体５の引上げ時
には上記固定部材に大きな力がかかつて破損を生
じ易く、高価な高強度の材料を使用せざるを得な
いといつた問題があつた。

また、これらのバルブでは構成する部品点数が
多く、組立てに多くの工数と労力を費やさなけれ
ばならず、それが製品コスト及び作業コストを上
昇させる要因ともなつていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされた
ものであつて、その主たる目的は、熱可塑性合成
樹脂の熱的特性を利用することにより、従前不可
能とされていた突起と溝との直接嵌挿結合を機械
的な緊締手段なしに実現することにあり、製品の
構成部品数を少なくし、雌体部材内に雄体部材を
強固に固定嵌合して組付け得る理想的な部材組付
け方法を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、少なくとも開口端部が合成樹脂製と
された雌体の開口端部内周面に溝部を形成し、雄
体外周面には前記溝部と最終的に嵌合する突起部
を形成し、前記雄体を前記雌体内に押入する際に
当接する前記雌体の開口端内周縁及び前記雄体の
突起部外周縁のうち少なくとも前記雄体の突起部
外周縁に面取りテーパを形成し、前記雌体の開口
端部を加熱軟化して該雌体の開口端部を拡径しつ
つ前記雄体を内方に挿入して前記溝部に前記突起
部を挿嵌組付ることを特徴とするものである。

［作用］ 本発明の方法によれば、内周面に溝部を形成し
た熱可塑性合成樹脂製雌体の開口端部を加熱軟化
してゴム弾性状態とし、外周面に突起部を形成し
た雄体を前記雌体の開口端部を拡径しつつ挿嵌し
これらを直接嵌合組付けされるが、押入時に当接
する前記雌体の開口端部内周縁及び前記雄体の突
起部外周縁の少なくとも雄体の突起部外周縁に面
取りテーパが形成されていることにより、前記雌
体の開口端部が雄体の押入によつて受ける拡径変
形を制御すると共に、嵌合に要求される精度の高
い溝対突起部の挿嵌を可能にし、スムーズに前記
雄体が前記雌体内に挿入されて前記溝部に前記突
起部が挿嵌される。また挿嵌後、温度降下により
開口端部が原形に復元収縮して前記溝部内に突起
部が押圧状態に組付けられて固定される。

［実施例］ 第１図は本発明の方法を適用して製造された合
成樹脂製ゲートバルブの実施例を示す断面図であ
る。第１図において２は弁箱、３はキヤツプ、４
は外周に雄ねじ４ａを形成した弁棒、５は弁体、
６は弁体５に取付けられたパツキンであり、上記
弁体５には弁棒４の雄ねじ４ａと螺合する駒体８
が本発明方法によつて組付けられている。即ち前
項の雌体は弁体５に相当し、雄体は駒体８に相当
する。

第２図ａ〜ｃは、前記弁体５は前記駒体８を本
発明の方法によつて組付ける工程を時系列的に示
す要部拡大断面図である。第２図ａにおいて、５
は射出成形により製造されたポリ塩化ビニル樹脂
製の弁体であり、開口端部１０の内周面には環状
の溝部１２が形成されており、開口端部内周縁に
は面取りテーパ１５が形成されている。一方雄体
である駒体８は、金属製の雌ねじ刻設部材８ａの
外周面にポリ塩化ビニル樹脂製部材８ｂを一体成
形して固着させたものであり、該駒体８の外周面
には環状の突起部９が形成され、該突起部９の外
周縁には面取りテーパ１４が形成されている。ま
た駒体８が弁体５内に組付けられた状態で回転し
ないよう、駒体８の下端１８外周に嵌合用凹部１
６，１６…が設けられ、これに対応して弁体５の
嵌合部１１の内周下端部に嵌合用凸部１７，１７
…が設けられている。

駒体８を弁体５内に挿嵌組付けるに際し、まず
弁体５の開口端部１０を120〜150℃に加熱して軟
化させゴム弾性状態とする。この加熱は環状の凹
溝形状とされたヒータの凹溝内に開口端部１０を
挿入する等公知の方法で行われるが、開口端面２
０から環状溝部１２の奥部まで均一な温度に加熱
することが望ましい。尚加熱温度は熱可塑性合成
樹脂の種類によつて選定される。

次に、駒体８を弁体５の開口端から矢印方向に
押し込んで行くと、環状突起９の面取りテーパ１
４と弁体５の開口端部の面取りテーパ１５が当接
し、これらは互いに摺擦して第２図ｂに示す様に
ゴム弾弾性状態の開口端部１０を拡径させる。そ
の後さらに駒体８を矢印方向へ押入し続けると突
起部９が溝部１２に挿嵌されると共に駒体８の前
記嵌合用凹部１６，１６…が、弁体５の嵌合用凸
部１７，１７…と嵌合し、駒体８の下端１８が弁
体５の壁１９に当接して押入が完了する。このと
き弁体５の前記開口端部１０はゴム弾性状態とさ
れているので、前記突起部９の通過時の拡径状態
から嵌合と同時に拡径前の形状に復元され、射出
成形の際に規制されていた収縮の内部応力が開放
された状態となつているので、温度降下によつて
若干の収縮が発生し、弁体５と駒体８は強固に組
付けられる。

尚第２図ｂの例では開口端部１０がラツパ状に
拡がる様に模式的に示しているが、実際は突起部
９に当接する部分が拡径され、開口端部１０をす
り抜ける様に移動して溝部１２に嵌合される。即
ち蛇が獲物を呑み込む様にして拡径が進行するこ
とを実験にて確認しており、開口端部１０の壁面
が径方向ばかりではなく軸方向にも弾性的な変形
を許容していることが明らかとなつた。また前記
開口端部１０は変形前の形状にほぼ一致して復元
するので、前記溝部１２と突起部９の嵌合精度は
非常に高いものとすることができる。例えば第２
図ｃに示す駒体８の下側嵌合面Z₂と上側嵌合面Z₁
の嵌合精度は嵌合前の設計値に対して±0.5mm以
下の誤差範囲とすることができる。

第３図は前記実施例における弁体５の開口端部
１０と駒体８の突起部９の要部拡大断面図であ
る。本実施例では前述のように開口端部１０の内
周縁に面取りテーパ１５、突起部９の外周縁に面
取りテーパ１４が形成され、それぞれの面取りテ
ーパの角度θ₁及びθ₂は共に20゜とされている。ま
た、該溝部１２の溝深さＡ、前記溝底面と弁体５
の外周面の間の厚さＢ及び開口端部１０の開口端
面２０から溝部１２側面までの厚さＣ、の関係は
3A≧Ｂ＞1/2Ａ及び5A≧Ｃ≧1/2Ａを満足する範
囲で形成されている。このような形状とすること
により前記駒体８を弁体５に押入するに際し、ゴ
ム弾性状態とされた開口端部１０に対する変形制
御が好適となり、潰れ等を生じない確実な直接嵌
合を達成し得るが、条件式を2A≧Ｂ＞1/2Ａ及び
2A≧Ｃ≧Ａを満足する範囲の形状とすることが
望ましい。

本発明方法の実施においては、ゴム弾性状態と
された開口端部が雄体の押入によつて受ける変形
をいかに制御するかが重要な点であり、この点に
ついてさらに説明する。

第４図ａ〜ｅは前記深さＡ、厚さＢ、Ｃの寸法
比率を変更して本発明方法により組付け実験を行
なつたときの状態を示し、第４図ａはＡ：Ｂ：Ｃ
＝１：１：１を示し、以下ｂ〜ｅの順に１：１：
１／２、１：１：１／３、１：１／２：１及び
１：１／２：１／２の比率である。この結果、第
４図ａ、ｂの場合は問題なく嵌合できたが厚さＢ
を深さＡの1/2とした場合には開口端部１０の壁
面に屈曲状の変形を発生して溝部が潰れてしまい
突起部９との嵌合はできなつた［第４図ｄ、ｅ］。
さらに厚さＣを深さＡの1/3とした場合には第４
図ｃに示す様に溝部１２の上側（厚さＣに相当す
る部分）に異常な潰れ変形を発生した。

上記の様に開口端部１０の内周面に溝部１２を
形成したことにより、開口端部１０に肉厚の薄い
箇所（厚さＢに相当する部分）ができ、これによ
つてゴム弾性状態とされた開口端部１０のたわみ
変形、屈み変形を助長することとなるが、このた
わみ変形、屈み変形を制御するために上記深さ
Ａ、厚さＢ及び厚さＣを上記条件式の関係にすれ
ばスムーズな嵌合が達成される。また面取りテー
パを形成することによつて挿入のときに作用され
る押込み力が外側へ分力されることになるので、
開口端部１０に対する変形を円滑に変遷させ得る
ことになる。

なお上記実験により、雌体に面取りテーパを形
成しなくとも嵌合させることは可能であるが、雄
体に面取りテーパを形成しない場合は雌体に潰れ
変形を発生させてしまうことが明らかとなつた。

第５図は、開口端部１０と突起部９の形状に関
する他の実施例を示す要部拡大断面図である。こ
の例では突起部９の外周縁にのみ面取りテーパ１
４を形成し、開口端部１０の内周縁には面取りテ
ーパを形成しない。該実施例においても第３図に
示した実施例と同様深さＡ、及び厚さＢ、Ｃの関
係がゴム弾性状態とされた開口端部１０に対する
変形制御のための必要条件式を満足する範囲で形
成される。

なお、これら第３図及び第５図に示した実施例
の面取りテーパの角度θ₁，θ₂は、開口端部１０の
ためみ変形、屈み変形をスムーズに行なうため、
50度未満とし、押入力の外力への分力を増大させ
ることが望ましい。

上述の実施例では本発明方法をゲートバルブの
弁体に適用した実施例について説明したが、本発
明は該実施例に限定されるものではない。即ち、
少なくとも雌体の開口端部が加熱によつて軟化し
てゴム弾性状態となる性質を有するポリ塩化ビニ
ル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロ
ピレン等の熱可塑性の樹脂材であれば適用でき、
ゲートバルブの弁体に限らず各種形状の部材の組
付けに適用することが可能であると共に、挿嵌す
る雄体についてもその材質、形状が何ら限定され
るものではない。また、雌体の開口端部の溝部及
び雄体の突起部は必ずしも環状に連続するもので
なくとも、雄体の外周面に複数個の突起を間欠的
に形成して環状の溝部に挿嵌することや開口端部
の内周面に複数の溝を間欠的に形成し、これに対
応して雄体の外周面に複数個の突起を形成して挿
嵌することを妨げるものではない。

さらには、雌体の開口端部の形状が円筒形状に
限定されるものではなく、６角形又は８角形の筒
状等の形状であつても本発明の方法が適用され
る。

［発明の効果］ 本発明の方法を適用することにより、過去実現
できなかつた溝と突起の直接嵌挿による理想的な
嵌合組付けが実行できるようになり、部材の組付
けにおいて構成部品数を少なくすることができる
と共に、雌体開口端径より雄体突起部径の方が大
きいという寸法的に組付け不能な雌体部材内に雄
体部材を強固に固定嵌合して組付けることができ
る。この組付けであれば工数が少なく簡便であり
生産性において従来品を陵駕することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を適用して製造された合
成樹脂製ゲートバルブの実施例を示す断面図、第
２図ａ〜ｃは本発明の実施例の工程を時系列的に
示す要部拡大断面図、第３図は本発明の実施例に
おける要部拡大断面図、第４図ａ〜ｅは深さＡ及
び厚さＢ、Ｃの寸法比率の違いによる嵌合実験結
果を示す断面説明図、第５図は本発明の他の実施
例における要部拡大断面図、第６図ａ〜ｃは従来
技術を示す断面説明図である。 １…ゲートバルブ、２…弁箱、３…キヤツプ、
４…弁棒、５…弁体、６…パツキン、８…駒体、
９…突起部、１０…開口端部、１１…嵌合部、１
２…溝部、１４，１５…面取りテーパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも開口端部が合成樹脂製とされた雌
   体の開口端部内周面に溝部を形成し、雄体外周面
   には前記溝部と最終的に嵌合する突起部を形成
   し、前記雄体を前記雌体内に押入する際に当接す
   る前記雌体の開口端内周縁及び前記雄体の突起部
   外周縁のうち少なくとも前記雄体の突起部外周縁
   に面取りテーパを形成し、前記雌体の開口端部を
   加熱軟化して該雌体の開口端部を拡径しつつ前記
   雄体を内方に挿入して前記溝部に前記突起部を挿
   嵌組付けることを特徴とする部材の組付け方法。 ２ 前記雌体の開口端部の原形への復元収縮によ
   り前記雄体を押圧状態に組付ける特許請求の範囲
   第１項に記載の部材の組付け方法。 ３ 前記雌体の開口端部は、溝部の深さをＡ、該
   溝部の底面と当該溝部形成部の雌体外周面との間
   の厚さをＢ、前記溝部における開口端側の内側面
   と開口端々面との間の厚さをＣとしたとき、 3A≧Ｂ＞１／2A及び5A≧Ｃ≧１／2A の条件式を満たす特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載の部材の組付け方法。 ４ 条件式が、 2A≧Ｂ＞１／2A及び2A≧Ｃ≧Ａ である特許請求の範囲第３項に記載の部材の組付
   け方法。 ５ 前記雌体の開口端内周縁に面取りテーパを形
   成した特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか
   に記載の部材の組付け方法。 ６ 前記面取りテーパの角度が50゜未満である特
   許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の
   部材の組付け方法。