JP4194823B2 - 金属製の管状体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用のピン、注射針、コネクタ、テレビ用液晶電子銃などに使用可能な細径の金属製の管状体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療用のピン、注射針、コネクタ、テレビ用電子銃などには、内径２ｍｍ以下の金属製の管状体が使用される。このような細径の金属製の管状体は、従来、管状体に、ダイスの引き抜き加工を繰り返して行うことにより、管状体を小径化させる、ダイス引き抜き方法により製造されている。
しかしながらこの方法では、ダイス引き抜き加工を繰り返し行うため、管状体の内表面にしわが生じ、内表面の粗い金属製の管状体が得られる。この内表面の粗さは、管状体内を流動体が通過する際の抵抗を増加させ、また内表面の表面積を増加させて、汚れ、異物などが付着しやすくなる。このことは、衛生面が重視される医療用途の管状体では、重要な問題となる。
【０００３】
一方、金属の打抜き板を丸めて管状体を製造する方法も知られている。具体的には、金属板に、管状体の平面展開形状を打抜き、図６に示すような雄型２０と雌型３０とを用いて、プレス加工し、湾曲させ、長辺を接合して管状体を形成する。この方法では、上記ダイス引き抜き加工のような内表面の荒れの問題は生じないが、丸めた板の端面同士を板厚み方向に隙間なく合わせることは難しい。この管状体の内周は円形を保持できず涙形となる場合がある。
【０００４】
この方法で得られる管状体の模式的な断面図を図７に示す。図に示すように、打抜き板端面１０ａ同士は管状体１の内周１ａ側部分のみで接合して、外周１ｂ側部分では接合せず、外周１ａには裂目１ｄがある。このような管状体１では、管状体１が細径になるほど端面１０ａ同士の接合部１ｃの長さは管肉厚み（板厚）Ｗに比して極端に薄くなるため、強度不足になるだけでなく、接合部１ｃから液体漏れを生じるおそれがある。またこの接合部１ｃに溶接を施すと、溶融した管肉１０が裂目１ｄ内に溶け込んでしまい、管状体１の外形はＤ字状になってしまう。またコーティングした場合には、裂目１ｄ内でコーティング剤が玉になってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような情況に鑑みてなされたものであり、たとえば内径２ｍｍ以下の細径であっても、内表面が滑らかで、かつ外周に未接合部（裂目）のない金属製の管状体およびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的は、下記（１）〜（５）の本発明により達成される。
（１）本発明は、内周上の少なくとも１ケ所に、管肉内への略半円状突出部分を有するとともに外周に裂目のない径方向断面形状を有し、かつ内表面の表面粗さの最大高低差（Ｒｆ）が３μｍ以下である、管内径２ｍｍ以下の金属製の管状体を提供する。
（２）上記管状体の管肉厚みは、通常０．０２〜０．２５ｍｍである。
（３）本発明の管状体は、金属板のプレス加工品である。
【０００７】
（４）本発明に係る金属製の管状体の製造方法は、
金属板に、最終的な管状体での両端部となる両短辺の一部にそれぞれ所定長さの非切込み部を残して、管状体の展開形状の切込みを入れ、
上記切込み部分をプレス加工して湾曲させ、管状体を形成し、かつ
上記過程において、管状体の内周の少なくとも１ケ所に、長軸方向に延在する略半円状の凹部を付与する工程を含み、上記（１）ないし（３）のいずれかの金属製の管状体を形成した後、上記非切込み部を切断して金属板から該管状体を分離する。
（５）本発明では、所望により、上記金属板から分離された管状体に、さらに接合部に溶接を施すか、または外周にコーティングを施すこともできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金属製の管状体（以下単に管状体と略称することもある）は、その具体的な製法については後述するが、金属板のプレス加工品であり、細管であっても、内表面が滑らかで、かつ外周接合部に裂目がない。
具体的に本発明の管状体の内表面は、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９９４による表面粗さの最大高低差（Ｒｆ）が、３μｍ以下であり、好ましくは２μｍ以下であり、より好ましくは１μｍ以下である。表面粗さのＲｆ値がこのような値であれば、管状体の内表面全体が滑らかである。またプレス加工品である管状体は、内表面に、大きな傷などがなく、注射針、ピンなどの医療用途に好適である。以下、このような本発明の管状体を、図を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、本発明の管状体を模式的に示す径方向断面図である。
管状体１は、内周１ａ上の少なくとも１ケ所に、管肉内への突出部分１ｅを有する。すなわち断面図１に示されるように、管内径Ｒで示される略円形状を有する管状体１の内部空間１ｄは、金属板１０からなる管肉内に半径ｒの略半円形状の突出部分１ｅを有する。
【００１０】
この突出部分１ｅでの内部空間１ｄの最大直径Ｌは、管内径Ｒよりも突出部分１ｅの半径ｒ分長く、管状体１の内周１ａは、管内径Ｒによる円周よりも突出部分１ｅの略周長分だけ長い。これにより、金属板１０の厚み（管肉厚）Ｗによる生じる外周長と内周長との差をなくすことができる。また管状体１は、この突出部分１ｅがあることを除き、概略円形状の内周１ａを有し、管肉の厚み方向全体に接合部１ｃのある管状体１が構成される。
このような突出部分１ｅは、その周長分が、金属板１０の厚み（管肉厚）とほぼ同等であればよい。突出部分１ｅの半径ｒは、板厚Ｗに対する比で０．０１〜０．０５程度であればよい。また図１には、内周１ａ上の１ケ所に内部空間１ｄの突出部分１ｅをもつ態様を示したが、上記効果を奏することができれば２ケ所以上に突出部分１ｅがあってもよく、突出部分１ｅの数、位置、大きさは任意に決めることができる。
【００１１】
管状体１の管内径Ｒは、最大でも２ｍｍであり、好ましくは１ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍ以下である。
また管肉厚みは、通常、０．０２〜０．２５ｍｍ、好ましくは０．０２〜０．１ｍｍである。この程度の厚みを有していれば、管状体に要求される強度を保持することができる。
【００１２】
本発明の管状体１は、裂目がなく滑らかな外周１ｂを有する。このような管状体１の外径は、通常５ｍｍ以下であり、好ましくは３ｍｍ以下であり、より好ましくは２ｍｍ以下であり、さらには１ｍｍ以下である。
本発明において、管状体１が注射針として使用される場合には、外径は２ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、０．４ｍｍ以下が特に好ましい。このような細径の注射針は、刺通抵抗が少なく、注射の際の苦痛が緩和される。
【００１３】
本発明の管状体の側面形状は、同一外径の直管に限定されるものではなく、たとえば長軸方向での部位によって異なる径を有する多段状またはテーパ状などであってもよい。また曲管、穴あき管、他の形状などであってもよく、さらにそれらを組み合わせた形状でもよい。
【００１４】
管状体の長さも特に限定されない。なお管状体１が注射針として使用される場合には、細径のため薄肉となるため、注射針としての強度を保持しうる長さに制限されるが、その範囲内であれば、長さは適宜選択することができる。
【００１５】
管状体１を形成する金属は、特に限定されないが、たとえばステンレス鋼を含む鉄鋼材料、アルミニウム、銅、チタンなどの非鉄金属の構造材料、ニッケル、コバルト、モリブデンなどの耐熱材料、鉛、錫などの低融点金属材料、金、銀、白金などの貴金属材料およびこれらの合金などである。
これらのうちから用途によって適宜選択することができる。たとえば、２５ないし３３ゲージの注射針に相当する径の管状体は、２００ビッカース以上の硬度が要求されるため、上記金属材料のうちから、この硬度を満たす材料を選択することができる。
【００１６】
上記のような管状体は、金属板のプレス加工により製造することができる。具体的に本発明の管状体の製造方法の好ましい態様例では、（１）金属板に切込みを入れる工程、（２）切込み部分をプレス加工して湾曲させ、管状体を形成する工程、これらの過程において、（３）管状体の管肉内周面の少なくとも１ケ所に、長軸方向に延在する略半円状の凹部形状を付与する工程、および（４）金属板から管状体を分離する工程を含む。
以下には工程（２）の過程で工程（３）を実施した態様例について説明する。図２〜４に、これらプロセスを模式的に示す。なお図２〜４は、本発明の金属製の管状体の製造方法に関する理解を容易にするためのものであって、本発明をなんら限定するものではない。
【００１７】
図２は、管状体の平面展開形状の切込み１１を入れた金属板原板１００の平面図である。まず、工程（１）において、前述したような管状体の管肉厚みＷに相当する厚みを有する原板１００に、直管型の管状体１の平面展開形状（長方形）の切込み１１を入れる。この長方形の長辺１０ａは、管状体１の長さに相当し、短辺１０ｂは管状体１の両端部に相当する。
切込み手段は特に限定されず、機械的な打抜きでもよく、レーザ等を用いる熱的な切断でもよい。
【００１８】
この工程（１）では、最終的な管状体での両端部となる長方形の両短辺１０ｂの一部にそれぞれ所定長さの非切込み部１２を残すと、次工程であるプレス加工を効率よく行うことができる。非切込み部１２は、通常、短辺の中心部分に残す。この状態での長方形の切込み部分は、図２に示すように両短辺１０ｂの中央部分で金属板原板１００に結合したままであるが、この切込み部分の金属板を、以下便宜的に切込み板１０と称する。
【００１９】
次いで、切込み板１０をプレス加工して湾曲させ、管状体を形成するが、このプレス加工工程（２）において、管状体の管肉内周面となる切込み板１０の表面に凹部１０ｄを形状付与する工程（３）も行う。本発明に係るプレス加工工程（２）は、この凹部１０ｄの形状付与を除き、金属板から管状体への通常のプレス成形条件のうちから、適宜の条件を採用して行うことができる。たとえば切込み板１０を湾曲させる際に使用される型は、プレス加工の間、一種の型をそのまま使用してもよく、段階的に異なる形状の型を使用してもよい。なお上記切込み工程（１）を機械的に打抜きにより行う場合には、上記工程（３）としての切込み板１０への凹部１０ｄの形状付与を同時に行うこともできる。
【００２０】
図３（Ａ）〜（Ｂ）は、上記切込み板１０を、段階的にプレス加工する工程（２）を説明するための斜視図である。
まず、図３（Ａ）に示すように、長軸方向に延在する略半円状の突起２ａを有する雄型２と雌型３とを用いて、切込み板１０を上下方向から、非切込み部１２同士を結ぶ線を軸としてプレス加工する。この際、雄型２の突起２ａは、非切込み部１２同士を結ぶ線上に合わせることが望ましい。これにより、切込み板１０の上部表面１０ｃに、最終的な管状体１での内部空間１ｄの突出部分１ｅに相当する凹部１０ｄが形成される。
【００２１】
上記で略Ｕ字状に湾曲された切込み板１０を、次に図３（Ｂ）に示すように、仕上げ雌型４を用いてプレス加工し、長辺１０ａ同士を接合して管状体を形成する。
上記において、切込み板１０が最終的に管状体に湾曲されるまで、型、特に雌型は、図３（Ａ）または（Ｂ）に示す雌型３および雌型４に限らず、たとえば雌型３の曲率を徐々に大きくするなど、形状の異なる型をいくつか使用して、数段階で行うことができる。
【００２２】
次いで、図４に示すように、上記で形成された管状体は、非切込み部１２を切断して金属板原板１００から分離される。上記により、プレス成形品としての管状体１が得られる。
該管状体１は図１に示すように内周に突出部分１ｅを有しており、これにより金属板１０の長辺１０ａ同士は、板厚（管肉厚）Ｗ全体に亘って接合部１ｃを形成することができる。この管状体１が特に液密性の求められない用途で使用される場合には、この接合部１ｃのまま使用することが可能である。
【００２３】
本発明では、上記管状体１は、必要に応じてさらに接合部１ｃに溶接を施すか、または外周１ｂにコーティングを施すこともできる。溶接は、非切込み部１２を切断する前に行うことが好ましい。
本発明の管状体１であれば、長辺１０ａ同士の端面が板厚Ｗほぼ全面に亘って合っているので、従来のプレス成形による細径の管状体の裂目のある接合部で生じる、たとえば強度不足、接合部１ｃからの液体漏れなどの不具合の発生を避けることができる。また接合部１ｃに上記溶接を施しても、外周に裂目１ｄがないため、溶融した管肉１０が内に溶け込むことがなく、管状体１の外形は円形状を保持することができ、またコーティングの場合には、裂目１ｄ内でコーティング剤が玉になってしまう問題が起きない。
【００２４】
たとえば管状体１を注射針などとして、管内空間１に流動体を流通させて使用する場合には、長辺１０ａ同士を液密に接合させる必要がある。接合部１ｃの液密化は、接着剤などによっても行うこともできるが、金属製でかつ細径の管状体であることを考慮すれば、溶接が好ましい。溶接は、母材（金属板）を含めた接合部１ｃの溶融による溶接であることが好ましい。具体的には、炭酸ガスレーザ溶接、ＹＡＧレーザ溶接、エキシマレーザ溶接などのレーザ溶接が好ましく、中でも、広く使用されており、かつ安価であり、微細加工に適した炭酸ガスレーザ溶接およびＹＡＧレーザ溶接が特に好ましい。
【００２５】
管状体１は、その用途に応じてさらに加工することもできる。たとえば注射針として使用する場合には、先端部に刃先を付ける。これら各用途に応じた加工は、通常の管状体に施す加工方法と同様に行うことができる。
また上記には、直管の管状体について説明したが、管状体が他の形状であっても、管肉内周面に上記凹部を形成すること以外は、型などを選択することにより、適宜にアレンジして行うことができる。
【００２６】
【実施例】
次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
厚み０．０５ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）板を用いて、図２〜４に示す手順に従い、外径０．３５ｍｍ、図１に示す管内径Ｒが０．２５ｍｍで、最大内径Ｌが０．２６ｍｍの管状体（直管）を、１０本製造した。
プレス加工で得られた管状体１はいずれも、接合面１ｃが管肉１０の厚みＷ全体に亘っており、また円周空間１ｄは管肉１０内への突出部１ｅを除き、略円形状であった。外周１ｂは、裂目がなく、滑らかな円周であった。
得られた管状体の内表面について、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９９４に準拠して、表面粗さの最大高低差（Ｒｆ）を測定した。結果を表１に示す。
【００２７】
（実施例２）
管状体の外径を０．２５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして直管を１０本製造した。この実施例で得られた管状体の断面図を図５に模式的に示す。図５中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。図５中、管状体１の管内径Ｒは０．１５ｍｍであり、最大内径Ｌは０．１６ｍｍである。
プレス加工で得られた管状体１はいずれも、接合面１ｃが管肉１０の厚みＷ全体に亘っており、また円周空間１ｄは管肉１０内への突出部１ｅを除き、略円形状であった。外周１ｂは、裂目がなく、滑らかな円周であった。
得られた管状体の内表面の表面粗さの最大高低差（Ｒｆ）を測定した。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】

表１に示されるように、本発明の方法で製造した管状体は、内表面のＲｆ値が小さく、内表面が滑らかな状態であることが確認できた。
【００２９】
（比較例１）
従来のダイス引き抜き方法により製造した、実施例１と同じ外径および管内径を有する管状体の内表面の表面粗さの最大高低差（Ｒｆ）を測定した。結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】

本発明の実施例で得られる管状体に比して、内表面が粗いことが分かる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明では、外表面、内表面が滑らかな細径の管状体を提供する。本発明の管状体は、細径のプレス成形品であるに拘らず、涙型ではなく断面略円形状の内周および外周をもち、また接合深さも充分であり、外周に裂目がなく滑らかである。このため接合強度もあり、また液漏れなどを生じにくいため、注射針などの医療用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の金属製の管状体の断面図である。
【図２】 本発明の金属製の管状体の製造プロセスを説明するための切込みを入れた金属板原板の平面図である。
【図３】 本発明の金属製の管状体の製造方法における切込み板のプレス加工を説明する斜視図である。
【図４】 本発明の金属製の管状体の製造プロセスを説明するための斜視図である。
【図５】 本発明の金属製の管状体の断面図である。
【図６】 従来のプレス加工で使用される雄型の斜視図である。
【図７】 従来の金属製の管状体の断面図である。
【符号の説明】
１：管状体
１ａ：内周
１ｂ：外周
１ｃ：接合部
１ｄ：内部空間
１ｅ：突出部
２：雄型
２ａ：突起
３：雌型
４：雌型
１０：切込み板
１０ａ：長辺
１０ｂ：短辺
１０ｃ：上面
１０ｄ：凹部
１１：切込み
１２：非切込み部
２０：雄型
３０：雌型
１００：金属板原板

Claims (5)

1. 金属板に、管状体の展開形状の切込みを入れ、
   上記切込み部分をプレス加工して湾曲させ、管状体を形成し、かつ
   上記過程において、管状体の内周の少なくとも１ケ所に、長軸方向に延在する略半円状の凹部を付与する工程を含み、内周上の少なくとも１ケ所に、管肉内への略半円状突出部分を有するとともに外周に裂目のない径方向断面形状を有し、かつ内表面の表面粗さの最大高低差（Ｒｆ）が３μｍ以下である、管内径２ｍｍ以下の金属製の管状体を形成した後、
   上記金属板から該管状体を分離する、金属製の管状体の製造方法。
2. 金属板に、最終的な管状体での両端部となる両短辺の一部にそれぞれ所定長さの非切込み部を残して、管状体の展開形状の切込みを入れ、
   上記切込み部分をプレス加工して湾曲させ、管状体を形成し、かつ
   上記過程において、管状体の内周の少なくとも１ケ所に、長軸方向に延在する略半円状の凹部を付与する工程を含み、内周上の少なくとも１ケ所に、管肉内への略半円状突出部分を有するとともに外周に裂目のない径方向断面形状を有し、かつ内表面の表面粗さの最大高低差（Ｒｆ）が３μｍ以下である、管内径２ｍｍ以下の金属製の管状体を形成した後、
   上記非切込み部を切断して金属板から該管状体を分離する、金属製の管状体の製造方法。
3. 前記金属製の管状体の管肉厚みが０．０２〜０．２５ｍｍである請求項１または２に記載の金属製の管状体の製造方法。
4. 前記金属板から分離された管状体に、さらに接合部に溶接を施すか、または外周にコーティングを施す請求項１ないし３のいずれかに記載の金属製の管状体の製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の方法により製造される金属製の管状体。

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