(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にフローティングコアを備えた加圧ポートを有し、他端に排出口を有する主キャビティに連通して任意の角度で分岐部キャビティを設けておき、スライド軸を分岐部キャビティから主キャビティに向けて挿入した状態で、主キャビティ内と、分岐部キャビティ内のスライド軸の周囲とを溶融樹脂で満たした後、加圧ポートから加圧流体を圧入して、フローティングコアを排出口側に移動させて、主キャビティ内の樹脂中に中空部を形成すると共に排出口から余剰の樹脂を押し出し、冷却及び圧入した加圧流体の排出後、スライド軸を後退させ、スライド軸の先端面と、フローティングコアの移動によって形成される中空部との間に残される残留壁を、スライド軸の後退と共に引き剥して除去してから成形品を金型から取り出すことを特徴とする分岐部付パイプの製造方法。
【請求項２】
主パイプ部を成形する主キャビティの一端には、主パイプ部の内径に相当する径を有するフローティングコアと、このフローティングコアを主キャビティの他端側へと押圧移動させる加圧流体を圧入するための加圧ポートとが設けられていると共に、主キャビティの他端には排出口が設けられている一方、上記主キャビティに連通して、分岐部を成形する分岐部キャビティが設けられており、この分岐部キャビティ内には、分岐部の内径に相当する径を有し、しかも主キャビティに向かって進退可能なスライド軸が挿入されており、このスライド軸の先端面が、成形される主パイプ部の内壁面にほぼ沿った周縁を有する凹面となっていることを特徴とする分岐部付パイプの製造装置。
【請求項３】
把持部を成形する把持部成形孔が、スライド軸の先端面に開口し、しかも成形される把持部が分岐部から突出する長さとなる深さでスライド軸の軸方向に形成されていることを特徴とする請求項２の分岐部付パイプの製造装置。
【請求項４】
把持部を成形する把持部成形孔が、スライド軸の先端面に開口してスライド軸に形成されており、しかもスライド軸の後退時に、成形された把持部を把持部成形孔内で係止する係止部を有することを特徴とする請求項２の分岐部付パイプの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、合成樹脂で一体成形されたパイプ、特に分岐部を有するパイプの製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、合成樹脂でパイプを一体成形できる方法及び装置としては、キャビティの一端には、パイプの内径に相当する径を有するフローティングコアと、加圧流体を圧入するための加圧ポートとが設けられていると共に、キャビティの他端には排出口が設けられている金型を用い、キャビティ内を溶融樹脂で満たした後、加圧ポートから加圧流体を圧入して、フローティングコアを排出口側に移動させて、主キャビティ内の樹脂中に中空部を形成すると共に排出口から余剰の樹脂を押し出すことで中空のパイプを一体成形する方法及び装置が知られている（特開平４−２０８４２５号公報）。
【０００３】
上記従来の方法及び装置は、射出成形を主体として、加圧流体の圧入とフローティングコアの移動を併用して中空部を形成している点に大きな特徴を有し、表面状態が良好で、寸法精度の高いパイプが得られる利点を有する。また、例えばガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維等の強化繊維を含有する樹脂による成形も容易であると共に、フローティングコアの移動が可能な角度の屈曲であれば、直線的なパイプに限らず屈曲したパイプの製造も可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法及び装置は、パイプの中空部分をいわばフローティングコアの移動跡として形成するものである。そして、フローティングコアの移動は一方向のみに限られるので、分岐部を有するパイプの製造ができない問題がある。フローティングコアを複数設け、夫々を別々の方向に移動させることで分岐部付のパイプを一体成形できるようにも考えられるが、複数のフローティングコアを別々の方向に移動できるようにするのは、金型構造上極めて困難である。
【０００５】
本発明は、上記従来の方法及び装置を利用し、その利点を生かしつつ、分岐部付のパイプを合成樹脂で一体成形できるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このために請求項１の発明では、図３〜図５に示されるように、一端にフローティングコア１を備えた加圧ポート２を有し、他端に排出口３を有する主キャビティ４に連通して分岐部キャビティ５を設けておき、スライド軸６を分岐部キャビティ５から主キャビティ４に向けて挿入した状態で、主キャビティ４内と、分岐部キャビティ５内のスライド軸６の周囲とを溶融樹脂で満たした後、加圧ポート２から加圧流体を圧入して、フローティングコア１を排出口３側に移動させて、主キャビティ４内の樹脂中に中空部７を形成すると共に排出口３から余剰の樹脂を押し出し、冷却及び圧入した加圧流体の排出後、スライド軸６を後退させ、スライド軸６の先端面と、フローティングコア１の移動によって形成される中空部７との間に残される残留壁１４を、スライド軸６の後退と共に引き剥して除去してから成形品を金型８から取り出す分岐部付パイプの製造方法としているものである。
【０００７】
また、請求項２の発明では、図１及び図２に示されるように、主パイプ部９を成形する主キャビティ４の一端には、主パイプ部９の内径に相当する径を有するフローティングコア１と、このフローティングコア１を主キャビティ４の他端側へと押圧移動させる加圧流体を圧入するための加圧ポート２とが設けられていると共に、主キャビティ４の他端には排出口３が設けられている一方、上記主キャビティ４に連通して、分岐部１０を成形する分岐部キャビティ５が設けられており、この分岐部キャビティ５内には、分岐部１０の内径に相当する径を有し、しかも主キャビティ４に向かって進退可能なスライド軸６が挿入されており、このスライド軸６の先端面が、成形される主パイプ部９の内壁面にほぼ沿った周縁を有する凹面となっている分岐部付パイプの製造装置としているものである。
【０００８】
【実施例及び作用】
まず、本発明に係る分岐付パイプの製造装置の一実施例を図１及び図２に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明に係る分岐付パイプの製造装置における金型１の断面図、図２はこの金型１から取り出される成形品の断面図である。図１中４は図２に示される主パイプ部９を成形する主キャビティである。本実施例においてはゲート１１を主キャビティ４に開口させてあるが、後述する分岐部キャビティ５に開口させることもできる。また、本実施例における主パイプ部９は湾曲したものとなっているが、直線状とすることもできる。
【００１０】
主キャビティ４の一端には、主パイプ部９の内径に相当する径を有するフローティングコア１が設けられていると共に、このフローティングコア１を主キャビティ４の他端側へ押圧移動させる加圧流体を圧入するための加圧ポート２が設けられている。
【００１１】
フローティングコア１は、加圧ポート２から圧入される加圧流体で押圧できるよう、加圧ポート２を背にして主キャビティ４内に設けられているもので、例えば銅、黄銅、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム等の金属製とする他、成形時に大きく溶融変形しないものであれば合成樹脂製とすることもできる。特に合成樹脂製とすると、軽いことから加圧流体の圧力をさほど高くしなくとも容易に押圧移動させることができると共に、金属製の場合に比して、射出されてフローティングコア１に接触した樹脂が急速な冷却を受けにくいので、主パイプ部９の加圧ポート２側内表面状態が向上する利点がある。フローティングコア１の形状は、図示される球形の他、最大径が主パイプ部９の内径に相当するものであれば、例えば円錐形、砲弾形、半球形とすることもできる。
【００１２】
加圧ポート２は、加圧流体を圧入・排出するための加圧流体系（図示されていない）に接続されている。
【００１３】
主キャビティ４の他端側には、排出口３が設けられており、この排出口３は捨てキャビティ１２に接続されている。また、排出口３は開閉手段１３によって開閉可能となっている。
【００１４】
主キャビティ４の中間部には、主キャビティ４に連通して分岐部キャビティ５が設けられている。この分岐部キャビティ５は、分岐部１０を成形するもので、この分岐部キャビティ５内には、分岐部１０の内径に相当する径を有し、しかも主キャビティ４に向かって進退可能なスライド軸６が挿入されている。
【００１５】
スライド軸６は、分岐部１０内に中空部７を形成するためのもので、次に述べる残留壁１４を薄くして除去しやすくするため、その先端がやや主キャビティ４内に入り込む位置まで前進できることが好ましい。
【００１６】
尚、図では分岐部キャビティ５を主キャビティ４に対して垂直方向に設けてあるが、傾きを持たせることもでき、任意の角度で設けることが可能である。
【００１７】
後述するように、主パイプ部９内の中空部７はフローティングコア１の移動により形成され、分岐部１０内の中空部７はスライド軸６の引き抜きによって形成される。スライド軸６の先端面の形状、その位置及びフローティングコア１の移動経路等が理想的関係にあれば、残留壁１４がほとんど残らないようにすることも可能である。しかし、現実的には、フローティングコア１のスムーズな移動を守るため、スライド軸６の先端面とフローティングコア１の移動経路との間にはある程度のクリアランスが必要であることから、残留壁１４が残されることになる。
【００１８】
スライド軸６の先端面は、単なる平坦面やほぼ主パイプ部９の内壁面に沿った湾曲面でもよいが、成形される主パイプ部９の内壁面にほぼ沿った周縁を有する凹面となっていることが好ましい。このような凹面とすると、主パイプ部９と分岐部１０との間に残される残留壁１４の周縁部をその中央部に比して薄肉にすることができ、残留壁１４の除去をこの薄肉の周縁部を介して容易に行うことができる。
【００１９】
スライド軸６の軸方向には、スライド軸６の先端面に開口した把持部成形孔１５が設けられている。この把持部成形孔１５、は把持部１６を成形するもので、成形される把持部１６が分岐部１０から突出する長さとなる深さで設けられている。把持部成形孔１５は必須のものではないが、これを設けて把持部１６を形成すると、上記残留壁１４の除去時にこの把持部１６を持って残留壁１４を取り出すことができ、当該作業が行いやすくなるので好ましい。
【００２０】
次に、図２ないし図６に基づいて本発明に係る製造方法を説明すると共に、本発明に係る製造装置についても更に説明する。
【００２１】
まず、図３に示されるように、スライド軸６が前進し、しかも排出口３を閉じた状態で溶融樹脂を射出し、主キャビティ４内を溶融樹脂で満たすと共に、分岐部キャビティ５内のスライド軸６の周囲並びに把持部成形孔１５内も溶融樹脂で満たす。尚、溶融樹脂の射出は、排出口３が開放された状態で、主キャビティ４内がほぼ満たされる量を射出することでもよい。この場合、主キャビティ４若しくは分岐部キャビティ５等に未充填部が残されていても、後述する加圧流体の圧入時に満たすことができ、開閉手段１３を有さない金型８による成形が可能となる。
【００２２】
樹脂としては一般の射出成形、押し出し成形に使用される熱可塑性樹脂を広く使用できる他、必要に応じて熱硬化性樹脂を用いることもできる。また、これらの樹脂には必要に応じてガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維等の強化繊維や各種充填材、添加剤、着色剤等を加えることができる。
【００２３】
溶融樹脂の射出は、通常の射出成形と同様に、射出機で行われる。射出圧は通常の射出成形と同様で、使用樹脂の種類や強化繊維添加の有無及びその添加量等によっても相違するが、一般的には５０〜２００ｋｇ／ｃｍ2 程度である。
【００２４】
溶融樹脂の射出は、フローティングコア１を加圧ポート２側に位置させた状態を維持しながら行われる。これは、例えばゲート１１（図１参照）をフローティングコア１より排出口３側に設けておくことで行うことができる。
【００２５】
次いで、図４に示されるように、排出口３を開放すると共に、加圧ポート２から加圧流体を圧入する。
【００２６】
加圧流体としては、射出成形の温度及び圧力下で使用樹脂と反応又は相溶しない気体又は液体が使用される。具体的には、例えば窒素ガス、炭酸ガス、空気、グリセリン、流動パラフィン等が使用できるが、窒素ガスを初めとする不活性ガスが好ましい。
【００２７】
加圧流体の圧入は、例えば窒素ガス等の気体を用いる場合、予め圧縮機で蓄圧タンク内に昇圧して蓄えた窒素ガス等の加圧ガスを配管を通じて加圧ポート２に導くことや、圧縮機で直接加圧ポート２に加圧ガスを送り込んで逐次昇圧させていくことで行うことができる。前者の場合、加圧ポート２に供給する加圧ガスの圧力は、使用樹脂の種類等によっても相違するが、通常５０〜３００ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度である。
【００２８】
加圧流体が圧入されると、フローティングコア１は、冷却固化が始まった主キャビティ４の外周寄りの樹脂を残し、冷却が遅れる中心部の溶融樹脂を排出口３から捨てキャビティ１２へ押し出しながら、排出口３側へと前進する。そして、フローティングコア１が通過した後には、フローティングコア１の径にほぼ等しい径の中空部７が形成されることになる。従って、フローティングコア１の径を選択することによって主パイプ部９の内径を調整することができる。
【００２９】
上記中空部７が形成された箇所の樹脂は、圧入された加圧流体の圧力によって主キャビティ４（及び分岐部キャビティ５）の周壁面に押し付けられ、その形状が維持される。また、フローティングコア１は主パイプ部９の内壁面を構成する樹脂と擦れ合いながら移動するので、強化繊維を添加した樹脂を使用した場合、当該部分の繊維の配向が促進される利点もある。
【００３０】
更に加圧流体の圧入を進めると、図５に示されるように、フローティングコア１が排出口３の位置まで至り、排出口３に圧接してこれを閉鎖する。この状態で中空部７内に加圧流体圧を加えたまま保持することで、樹脂と主キャビティ４及び分岐部キャビティ５の周壁面とを十分に圧接させることができ、冷却に伴うひけの発生を防止することができる。
【００３１】
本実施例では、フローティングコア１が排出口３に圧接されることとしているが、このフローティングコア１の排出口３への圧接を行わない場合もある。例えば、フローティングコア１が排出口３に達する前に捨てキャビティ１２が満たされるようにしてもよい。この場合、フローティングコア１の径は排出口３の径より大きくても小さくてもよい。また、フローティングコア１が排出口３を通過して捨てキャビティ１２内に入り込んでしまうようにしてもよい。
【００３２】
金型８内の樹脂を冷却した後、主パイプ部９の中空部７内の加圧流体を排出し、更にスライド軸６を後退させて、分岐部１０の中空部７を形成すると共にスライド軸６が成形品取り出しの邪魔にならないようにしてから、成形品を金型８から取り出す。加圧流体の排出は、加圧流体として気体を用いた場合には加圧ポート２を大気に開放することでも行うことができるが、回収タンク（図示されていない）へ回収して循環利用することが好ましい。
【００３３】
上記のようにして取り出した成形品が図２に示される成形品である。最終製品である分岐部付パイプは、図２の一点鎖線部分で切断して端部を開放すると共に、残留壁１４が残っている場合にこれを除去し、主パイプ部９と分岐部１０を連通させることで得ることができる。
【００３４】
残留壁部１４の除去は、把持部成形孔１５を有しないスライド軸６を使用した場合、分岐部１０にドリルやカッター等を差し込んで行うことができる。また、スライド軸６の先端面を前述のような凹面とし、図示される残留壁１４のようにその周縁部を中央部に比して薄肉としておき、しかも把持棒１５を形成しておくと、分岐部１０より突出した把持部１６を持ってこじることで残留壁１４を除去できる。また、このようにして残留壁１４を除去した後は、必要に応じてやすりがけ等による仕上げを行ってもよい。
【００３５】
残留壁１４の周縁部を中央部に比して薄肉とし、残留壁１４を除去しやすくした場合、残留壁１４の除去をスライド軸６の後退によって行うこともできる。
【００３６】
即ち、図６に示されるように、把持部１６を把持部成形孔１５内で係止する係止部１７を把持部成形孔１５に設けておき、スライド軸６の後退時に把持部１６を介して残留壁１４を引っ張って除去できるようにすることもできる。このようにすると、成形品を金型８から取り出した後に残留壁１４を除去する手間を省くことができる。尚、１８は残留壁１４を除去した後に把持部１６を押し出すための突き出しピンである。
【００３７】
上記の場合、把持部成形孔１５は、スライド軸６の軸方向から傾いたものでもよく、かつ成形する把持部１６が分岐部１０内に留まる長さとなる深さであってもよい。
【００３８】
尚、捨てキャビティ１２へ押し出された樹脂は、これを回収して再利用することで無駄をなくすことができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した通りのものであり、射出成形を主体としているため寸法精度が高く、しかも加圧流体の圧入によってひけの発生が防止されるので表面状態が良好な分岐部付パイプが得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分岐付パイプの製造装置における金型の断面図である。
【図２】図１の金型から取り出される成形品の断面図である。
【図３】本発明に係る分岐付パイプの製造方法の説明図である。
【図４】本発明に係る分岐付パイプの製造方法の説明図である。
【図５】本発明に係る分岐付パイプの製造方法の説明図である。
【図６】スライド軸の後退時に残留壁を取り除く場合の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  フローティングコア
２  加圧ポート
３  排出口
４  主キャビティ
５  分岐部キャビティ
６  スライド軸
７  中空部
８  金型
９  主パイプ部
１０  分岐部
１１  ゲート
１２  捨てキャビティ
１３  開閉手段
１４  残留壁
１５  把持部成形孔
１６  把持部
１７  係止部
１８  突き出しピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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