JP3875221B2 - Elastic needle with a built-in metal ball - Google Patents
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Description
本発明は、流体制御用ニードルバルブ（針弁）のニードル、詳しくは、金属球を内蔵させて、表面が弾性体で被覆されるようにすることにより、安価に製作でき、かつ性能が良くなる弾性体ニードルに関するものである。 The present invention can be manufactured at low cost and improved in performance by incorporating a needle of a fluid control needle valve (needle valve), specifically, a metal sphere so that the surface is covered with an elastic body. The present invention relates to an elastic needle.
円形の流体出入り口（ニードルシート）に円錐形のニードルを押し当てて、流体の出入りを制御するニードルバルブには、古くから金属製のニードルが用いられてきた。通常は、ニードルシートも金属であるから、金属に金属を押し当て流体を完全に止めて漏れを無くするためには、作動する円錐形部の表面を精密に研磨したニードルが必要とされるが、一般にそのようなニードルは大変高価である。そこで、より簡便に流体の漏れを防止する方法として、円錐形の作動部分表面に弾性体（主として合成ゴム）を用いたニードルが広く使われている。 Metal needles have long been used for needle valves that control the flow of fluid by pressing a conical needle against a circular fluid inlet / outlet (needle seat). Normally, the needle seat is also made of metal. Therefore, in order to completely stop the fluid by pressing the metal against the metal and eliminating the leakage, a needle with a precisely polished surface of the operating conical part is required. In general, such needles are very expensive. Therefore, as a method for more easily preventing fluid leakage, a needle using an elastic body (mainly synthetic rubber) on the surface of a conical working part is widely used.
従来のゴムニードルは、図２に示すように、金属製の支持体１０の先端に芯金１２となる部分（略円錐頭部）を作成し、この芯金１２を包み込むように円錐形のゴム層、すなわちゴム円錐体１４を付与してニードルを成型する。１６は小径部、１８は環状溝である。
As shown in FIG. 2, the conventional rubber needle is formed by forming a portion (substantially conical head) that becomes a metal core 12 at the tip of a
ゴム円錐体１４の成型に際しては、金型に支持体１０を装填するのであるが、装填作業の作業性及び加熱成型中の金型と支持体の熱膨張の差等を考慮して、支持体と金型との間に０．０５mm程度のクリアランスが設けてある。
その結果、図３に示すように、成型後のゴムニードルの支持体中心線と円錐体のニードルの先端、すなわちゴム円錐体１４の先端にズレαの生じるのが普通である。このようにズレた状態では、いかに弾性体であっても、バルブとしてまともに作用し得ないので、ズレの修正が行われる。
When the
As a result, as shown in FIG. 3, a shift α is usually generated between the support center line of the molded rubber needle and the tip of the cone needle, that is, the tip of the
ズレ修正の方法として、通常は、支持体１０を掴んで回転させながらゴム円錐体１４のゴム部分を研削する。精度良く研削するために、ゴムを低温硬化させる等の工夫がなされているが、それでも、弾性体をムラ無く研削するのは非常に困難であり、結果的には、芯金１２を包むゴム層の厚みが不揃いとなる場合が多い。ゴム層の厚みにバラツキがあると、ニードルシートに押し付けられた時の圧縮量にもバラツキが生じ、その結果、ニードルバルブとして十分に機能しない。圧縮量のバラツキの影響を相対的に小さくするためには、ゴム層の厚みを全体に厚くする必要がある。
As a method of correcting the deviation, usually, the rubber portion of the
しかしゴム層を厚くすると、ニードルシートに押し付けられた時に生じるゴムの残留歪み（回復しないゴムのへこみ）が大きくなる。この残留歪みはニードルの損傷と見なすべきものであり、この量の大小が直ちにゴムニードルの寿命を左右する。そこで、ゴムニードルに局部的な圧力が加わって強く圧縮されないように、ニードルと接するシートの穴のエッジの面を取ったり、Ｒを付けたりする面倒な対策がとられている。ニードルバルブが確実に作動し、なおかつ、長期間の使用に耐えるためには、ゴムニードルに圧縮回復性が良くて柔軟なゴムをできる限り薄く付与するのが望ましい。 However, when the rubber layer is thickened, the residual strain of rubber (the dent of the rubber that does not recover) generated when pressed against the needle seat increases. This residual strain should be regarded as needle damage, and the amount of this amount immediately determines the life of the rubber needle. Therefore, troublesome measures such as taking the surface of the edge of the hole of the sheet in contact with the needle or attaching R so that local pressure is not applied to the rubber needle and compressed strongly. In order for the needle valve to operate reliably and to withstand long-term use, it is desirable to apply a rubber that is highly compressible and flexible to the rubber needle as thin as possible.
また、従来、ニードルバルブとして、長手軸心方向にのびるガイド部と、円錐形状に形成された円錐頭部と、ガイド部と円錐頭部とを連結するとともにガイド部の先端と円錐頭部の後端との間に環状溝を形成する小径部とを備え、小径部と円錐頭部の外周にゴム材料よりなる円錐弁部を焼付接着したニードルバルブにおいて、円錐頭部の外周面上に、ガイド部の長手軸心方向に沿う複数の縦溝を穿設し、小径部を含む円錐頭部の外周面にゴム材料よりなる円錐形状の円錐弁部を焼付接着したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１記載のニードルバルブにおいても、円錐頭部の外周面にゴム材料よりなる円錐弁部を焼付接着する工程は、金型による成型工程によるものであり、上述の図２及び図３における問題点は依然として残っている。
However, also in the needle valve described in
解決しようとする問題点は、成型工程における金型上での加工や後工程での研削等、精度が出にくくて、かつコストの嵩む点である。 The problem to be solved is that it is difficult to obtain accuracy such as processing on the mold in the molding process and grinding in the subsequent process, and the cost is increased.
本発明は、金型による成型工程を用いずに、金型上での加工や後工程での研削等、精度が出にくくて、かつコストの嵩む工程をなくして、従来製法によるものよりも安価で性能の良い弾性体ニードルを得ることを最も主要な特徴とする。 The present invention eliminates the need for a precision process such as processing on a mold or grinding in a subsequent process without using a molding process using a mold, and eliminates an expensive process, so that it is less expensive than the conventional process. The main feature is to obtain an elastic needle with good performance.
本発明の金属球を内蔵する弾性体ニードルは、流体制御用ニードルバルブ用のニードルであって、金属球を内蔵し、表面が弾性体で覆われたことを特徴としている。
また、本発明の金属球を内蔵する弾性体ニードルは、流体制御用ニードルバルブ用のニードルであって、管状の支持体の先端部に、弾性体からなる中空状の円錐体及び該円錐体に連設された弾性体からなる小径短円筒部の該小径短円筒部を嵌設し、小径短円筒部内から円錐体の中空部にわたって金属球を挿入・固定してなることを特徴としている。
これらのニードルにおいて、金属球の直径は１〜５mmとすることが好ましい。また、弾性体はゴム材料であることが好ましい。
The elastic needle incorporating the metal sphere of the present invention is a needle for a fluid control needle valve, characterized in that the metal sphere is incorporated and the surface is covered with an elastic body.
The elastic needle incorporating the metal sphere of the present invention is a needle for a fluid control needle valve, and includes a hollow cone made of an elastic body at the tip of a tubular support, and the cone. The small-diameter short cylindrical portion made of a continuous elastic body is fitted into the small-diameter short cylindrical portion, and metal balls are inserted and fixed from the small-diameter short cylindrical portion to the hollow portion of the cone.
In these needles, the diameter of the metal sphere is preferably 1 to 5 mm. The elastic body is preferably a rubber material.
本発明のニードルを製造する場合、金属支持体と弾性体（以下、単にゴムという）からなる円錐体部分のズレが生じる成型工程がなくなるので、ズレを修正する工程も不要となる。ゴム円錐体を単独に成型するので、ゴム層を任意の硬度、任意の厚みにして、しかもバラツキのないゴムニードルの製造が可能である。その構造は、一見複雑化したようであるが、金型上での加工や後工程での研削等、精度が出にくくて、かつコストの嵩む工程がないので、従来製法よりも安価で性能の良いゴムニードルとなる。予め作成しておいたゴム円錐体を金属支持体に挿入し、円錐体の内部に金属球を入れて、ゴム層を内側から支える芯金とする。芯金に金属球を使うのは、表面が滑らかで寸法精度が良く、しかも、安価だからである。金属球を保持、固定する目的で、金属球の後方に樹脂（接着剤）等を注入することが一般的であるが、金属球の移動や脱落を防ぎさえすれば、どのような方法を用いてもかまわない。 When the needle of the present invention is manufactured, there is no need for a molding step in which a deviation of a cone portion composed of a metal support and an elastic body (hereinafter simply referred to as rubber) occurs, and thus a step of correcting the deviation is unnecessary. Since the rubber cone is molded independently, it is possible to manufacture a rubber needle having a rubber layer having an arbitrary hardness and an arbitrary thickness and having no variation. The structure seems to be complicated at first glance, but it is less accurate and less expensive than the conventional manufacturing method because it is difficult to achieve precision and costly processes such as processing on the mold and grinding in the subsequent process. It becomes a good rubber needle. A rubber cone prepared in advance is inserted into a metal support, a metal ball is placed inside the cone, and a metal core that supports the rubber layer from the inside is formed. The metal sphere is used for the metal core because it has a smooth surface, good dimensional accuracy, and is inexpensive. For the purpose of holding and fixing the metal sphere, it is common to inject resin (adhesive) etc. behind the metal sphere, but any method can be used as long as it prevents the metal sphere from moving and dropping off. It doesn't matter.
本発明はつぎのような効果を奏する。
（１） 金属製の支持体と弾性体からなる円錐体部分のズレが生じる成型工程がなくなるので、ズレを修正する工程も不要となる。
（２） 弾性体からなる円錐体を単独に成型するので、弾性体層を任意の硬度、任意の厚みにすることができ、バラツキのない弾性体ニードルの製造が可能である。
（３） 金型上での加工や後工程での研削等、精度が出にくくて、かつ、コストの嵩む工程がなくなり、安価で、かつ性能の良い弾性体ニードルを得ることができる。
The present invention has the following effects.
(1) Since there is no molding process in which the deviation of the cone portion made of the metal support and the elastic body is generated, a process of correcting the deviation is also unnecessary.
(2) Since a cone made of an elastic body is molded independently, the elastic body layer can be made to have an arbitrary hardness and an arbitrary thickness, and an elastic needle without variation can be manufactured.
(3) An elastic needle that is less expensive and has high performance, such as processing on a mold or grinding in a subsequent process, is eliminated, and a costly process is eliminated.
流体制御用ニードルバルブ用のニードルを、安価で、かつ性能の良いものとするという目的を、弾性体内部に金属球を設け、表面を弾性体で被覆することにより実現した。 The objective of making the needle for the fluid control needle valve inexpensive and good in performance was realized by providing a metal ball inside the elastic body and covering the surface with the elastic body.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は、本発明の実施の第１形態による金属球を内蔵する弾性体ニードルを示している。２０は弾性体からなる円錐体で、中空部（空胴部）２２を有している。この円錐体２０は直径１〜５mmの金属球（芯金）２４を内蔵し、表面が弾性体２６で覆われている。２８は金属製の支持体、３０は樹脂である。
Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications. FIG. 1 shows an elastic needle incorporating a metal ball according to a first embodiment of the present invention.
弾性体ニードルを製造するに際し、予め作成しておいた弾性体からなる円錐体２０を支持体２８に挿入し、円錐体２０内部に金属球２４を入れて、弾性体を内側から支える芯金とする。芯金に金属球２４を使うのは、前述のように、表面が滑らかで寸法精度が良く、しかも、安価だからである。金属球２４を保持、固定するためには、一例として、金属球２４の後方（図１における右側）に樹脂（接着剤）３０等を注入する方法が採用されるが、金属球２４の移動や脱落を防ぎさえすれば、どのような方法を用いてもかまわない。
When manufacturing an elastic needle, a
本実施形態の弾性体ニードルは、図１に示すように、管状の支持体２８の先端部に、予め製作された弾性体からなる中空状の円錐体２０及び該円錐体２０に連設された弾性体からなる小径短円筒部３２の該小径短円筒部３２を嵌設し、小径短円筒部３２内から円錐体２０の中空部２２にわたって直径１〜５mmの１つの金属球２４を芯金として挿入・固定してなっている。３４は支持体２８の先端に設けられた固定用突起である。弾性体からなる小径短円筒部３２は、固定用突起３４と同じ形状に予め製作されている。
As shown in FIG. 1, the elastic needle of the present embodiment is connected to a distal end portion of a tubular support 28 with a
本実施形態の弾性体ニードルにおいて、弾性体としては、合成ゴム等のゴム材料、ナイロン、軟質塩化ビニル等のプラスチックが用いられる。また、支持体としては、通常アルミニウム合金、銅合金、ステンレススチール等が用いられる。また、金属球としては、鋼球（スチールボール、いわゆるベアリング球）、黄銅球、鉛球、ステンレススチール球、超硬球等が用いられる。 In the elastic needle of the present embodiment, a rubber material such as synthetic rubber, or a plastic such as nylon or soft vinyl chloride is used as the elastic body. Moreover, as a support body, an aluminum alloy, a copper alloy, stainless steel, etc. are used normally. As the metal balls, steel balls (steel balls, so-called bearing balls), brass balls, lead balls, stainless steel balls, carbide balls, and the like are used.
１０ 支持体
１２ 芯金
１４ ゴム円錐体
１６ 小径部
１８ 環状溝
２０ 弾性体からなる円錐体
２２ 中空部
２４ 金属球（芯金）
２６ 弾性体
２８ 支持体
３０ 樹脂
３２ 小径短円筒部
３４ 固定用突起
DESCRIPTION OF
26 Elastic body 28 Support body 30 Resin 32 Small diameter short cylindrical portion 34 Fixing protrusion
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