JPH0811261B2 - 瓶状金属容器の底付け加工方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は深絞り加工の不可能な薄
肉又は／及び深底型瓶状金属容器における底部を、金属
パイプ材料からシームレス状態に成形加工する方法と、
そのための装置に関する。

【０００２】例えば、薄肉・深底型瓶状金属容器の代表
である圧力容器（消火器）は、図８のような上半器体
（１）と下半器体（２）との分割体から成り、その互い
に突き合わせ溶接されている。（３）は上半器体（１）
の開口中心部に溶接一体化された口金、（４）は下半器
体（２）の底部に溶接一体化された脚座、（５）（６）
はそれらの溶接部を示している。

【０００３】つまり、上記消火器は約１．６ｍｍの薄肉
品であり、しかも相当の深底品であるため、その全体を
１枚の金属平板材料から完全に深絞り成形することは不
可能である。又、１本の金属パイプ材料から加工すると
仮定すれば、その底付け上溶接する必要があるため、こ
の種容器の内圧に耐える製品を得ることができず、更に
底部にしわが発生しやすく、高精度な成形状態に仕上げ
ることも不可能である。

【０００４】そこで、従来では消火器を製造するに当
り、先づ上記のような薄肉の金属平板材料を円形に打抜
いて、これから数段階の絞り成形を繰返した後、その成
形品をトリミング加工することにより、上記上半器体
（１）と下半器体（２）との一対を個別に作成し、最後
にその両器体（１）（２）を突き合わせ溶接している通
例である。（７）はその突き合わせ溶接部を示してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
方法では金属平板材料を一旦円形に打抜き加工する必要
上、約３０〜３５％の材料ロスが発生することとなり、
省資材効果に劣る。

【０００６】又、上記両器体（１）（２）の突き合わせ
溶接作業が不可欠であるため、圧力容器としての安全性
や信頼性を確保すべく、その圧力テストを必らず受ける
必要があり、歩留りも悪い。

【０００７】更に、ありふれた打抜き用や絞り成形用の
プレス加工機械を使えると雖も、その多くの工程を要
し、未だ高品質と量産効果を最大限に期待することがで
きない問題もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
の抜本的な解決を企図しており、そのためにこの種圧力
容器（消火器）やその他の瓶状金属容器の底付け加工方
法として、その目的容器となる金属パイプ材料の一端側
又は中途部を固定保持すると共に、同じくパイプ材料の
他端側に目的容器の底部となる一定の曲げ代部を残す位
置関係として、その他端側に底部成形用中子を嵌め付け
た上、そのパイプ材料を一定速度のもとに回転させ、そ
の回転中に上記パイプ材料の曲げ代部を局部的に加熱し
乍ら、その曲げ代部を底部成形用ローラーにより直径方
向の外側から押圧して、上記中子と密着するまで内向き
に折曲げ変形させ、その最終的なシームレス状態に溶着
一体化することを特徴とし、

【０００９】又、上記方法を実施するための装置とし
て、目的容器となる金属パイプ材料の一端側を、回転駆
動機械の回転主軸へ一体回転し得るように固定保持させ
るチヤツクと、そのチヤツクによる締付け固定力を受け
るも不正変形しないように、上記パイプ材料の一端側に
嵌め付けられた内部拘束用芯金と、同じくパイプ材料の
他端側に目的容器の底部となる一定の曲げ代部を残す位
置関係として、且つ上記芯金との連結状態に嵌め付けら
れた底部成形用中子と、上記チヤツクにより固定保持さ
れたパイプ材料の他端側に、その曲げ代部を局部的に加
熱すべく臨まされたガスバーナーやその他の加熱器と、
同じくチヤツクにより固定保持されたパイプ材料の他端
側に、その曲げ代部を直径方向の外側から押圧すべく臨
まされた進退作動可能な底部成形用ローラーとから成
り、上記回転主軸によるパイプ材料の回転中において、
その他端側の曲げ代部を上記加熱器により局部的に加熱
し乍ら、その曲げ代部をこれに向かって進出作動される
上記ローラーにより押圧して、上記中子と密着するまで
内向きに折曲げ変形させ、その最終的なシームレス状態
に溶着一体化するように設定したことを特徴とするもの
である。

【００１０】

【作用】本発明の上記底付け加工方法によれば、目的容
器となる金属パイプ材料を固定保持すると共に、その底
部となる端側に底部成形用中子を嵌め付けて、そのパイ
プ材料を回転させている際中に、上記端側の曲げ代部を
局部瞬間的に加熱しつつ、そのパイプ材料における直径
方向の外側から、底部成形用ローラーにより押圧力を付
与して、上記曲げ代部を中子と密着するまで内向き折曲
げ状に塑性変形させ、その最終的なシームレス状態に溶
着一体化するようになっているため、金属パイプ材料か
ら目的容器の底部を高精度に、且つ効率良く成形するこ
とができ、特に消火器やその他の薄肉・深底型圧力容器
の底付け加工に用いて、著しく有益であり、量産効果に
も優れる。

【００１１】又、その底付け加工装置としても、上記構
成によれば、全体的に頗る簡素で足り、ありふれた回転
駆動機械を使用して、目的容器となる金属パイプ材料を
回転させることができるほか、殊更その目的容器の口部
となるパイプ材料の一端側には、内部拘束用芯金も底部
成形用中子との連結状態として嵌め付けられるようにな
っているため、上記パイプ材料を不正変形させてしまう
おそれなく、目的容器の高精度な底部成形状態を容易に
得られることとなる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基いて本発明の詳細を説明する
と、図１は瓶状金属容器の一例である薄肉・深底型圧力
容器としての消火器（以下、目的容器と言う。）を、又
図２〜４はその底付け加工工程を各々示しており、
（Ｍ）は目的容器（Ａ）となるスチール（ＳＳ４１）な
どの金属パイプ材料であって、その目的容器（Ａ）に等
しい例えば約１２７ｍｍの直径寸法（Ｄ）と約１．６ｍ
ｍの肉厚寸法（Ｔ）を有すると共に、その長さ寸法
（Ｌ）が目的容器（Ａ）における口部（１１）と底部
（１２）の曲げ代を見越したものとして、予じめ長く定
められている。

【００１３】（１３）は回転駆動機械の回転主軸（図示
省略）へ一体回転し得るように取付けられたチヤツクで
あり、その押え爪（１４）と相俟って上記金属パイプ材
料（Ｍ）の一端側を固定状態に保持し、その金属パイプ
材料（Ｍ）を一定速度（例えば約１０００ｒ．ｐ．ｍ）
のもとに回転させるようになっている。

【００１４】その場合、金属パイプ材料（Ｍ）の一端側
は追って目的容器（Ａ）の口部（１１）となり、言うま
でもなく開放状態にあるため、ここには芯金（１５）を
嵌め付けて、その金属パイプ材料（Ｍ）の内部からも拘
束することにより、上記押え爪（１４）の締付け固定力
を受けるも、不正変形しないように保つ。

【００１５】他方、上記金属パイプ材料（Ｍ）の他端側
には、追って目的容器（Ａ）の底部（１２）となる一定
の曲げ代部（１６）を残す没入状態として、底部成形用
の中子（１７）を嵌め付ける。その曲げ代部（１６）の
長さ（Ｗ１）は金属パイプ材料（Ｍ）の半径寸法にほぼ
等しく、例えば約６３ｍｍである。尚、目的容器（Ａ）
の底部（１２）を段付き形態や凹曲形態などに成形する
場合には、その中子（１７）の賦形面をこれらと対応す
る形状に造形すれば良い。

【００１６】（１８）は上記パイプ材料（Ｍ）の内部拘
束用芯金（１５）と底部成形用中子（１７）との連結用
芯棒であり、これが細く形成されることによって、軽量
化を図ると共に、金属パイプ材料（Ｍ）の中空内部へ嵌
め付けやすくなっているが、その仲介する芯棒（１８）
を省略して、上記芯金（１５）と中子（１７）を全体的
に太い連続一本物として形成してもさしつかえない。そ
の芯棒（１８）を例えばターンバツクルとして形作るこ
とにより、金属パイプ材料（Ｍ）における長さ寸法
（Ｌ）の変化に対応する調整機能を与えても良い。

【００１７】又、（１９）は上記金属パイプ材料（Ｍ）
における他端側の円周胴面（２０）へ、その直径方向か
ら臨むように支持された底部成形用ローラーであり、上
記底部（１２）への曲げ代部（１６）を目指して、直線
的に進退作動されるようになっている。そして、これが
金属パイプ材料（Ｍ）と接触するや、その金属パイプ材
料（Ｍ）との一体的に遊転作用する。

【００１８】（２１）は上記底部成形用ローラー（１
９）と干渉しない位置関係として、やはり金属パイプ材
料（Ｍ）における他端側の円周胴面（２０）へ、その直
径方向から臨まされたガスバーナーやその他の加熱器で
あり、上記底部（１２）への曲げ代部（１６）を一定温
度（例えば約１０００℃）に局部加熱する。その加熱温
度は目的容器（Ａ）の底部（１２）をシームレス状態に
溶着できる限り、金属パイプ材料（Ｍ）の種類や肉厚寸
法（Ｔ）などを考慮して、適当に選定すれば良い。

【００１９】上記加熱器（２１）はこれを金属パイプ材
料（Ｍ）の円周胴面（２０）のみならず、その円周胴面
（２０）から目的容器（Ａ）の底部（１２）となる位置
まで、約４５〜９０度の一定角度（θ）だけ弯曲する円
弧状のスライドガイドレール（２２）に支持させて、そ
のガイドレール（２２）に沿って移動させ得るように定
めることが、好ましい。

【００２０】そうすれば、その加熱器（２１）が上記経
時的に内方へ折れ曲がり変化する曲げ代部（１６）を常
に正しく指向し、その曲げ代部（１６）だけをロスなく
高効率に加熱軟化させることができるからである。この
ようなことは、その加熱器（２１）を上記底部成形用ロ
ーラー（１９）の進退作動と連帯させて、移動制御する
ことにより可能である。

【００２１】上記のような加工装置を用いて、目的容器
（Ａ）の底付け加工を行なうに当っては、その金属パイ
プ材料（Ｍ）の一端側を図２のように、回転駆動機械の
回転主軸へチヤツク（１３）を介して固定保持させた
上、その回転主軸により一定速度のもとに回転させる。
その金属パイプ材料（Ｍ）の中空内部には、予じめ上記
拘束用の芯金（１５）と底部成形用の中子（１７）を嵌
め付けておくこと勿論であり、従ってこれらもパイプ材
料（Ｍ）との一体に回転する。

【００２２】そして、その回転中の金属パイプ材料
（Ｍ）における他端側の曲げ代部（１６）を、これに臨
む図２のような加熱器（２１）によって、局部瞬間的に
加熱軟化させ乍ら、その曲げ代部（１６）をこれに向か
って進出する底部成形用ローラー（１９）によって、直
径方向の外側から押圧作用するのである。

【００２３】その際、図３、４から明白な通り、底部成
形用ローラー（１９）を徐々に進出作動させると、上記
金属パイプ材料（Ｍ）の開放状態にある他端側が、底部
成形用中子（１７）の賦形面へ密着する如く、その内向
きに折曲げ変形されることになるので、その変化に応じ
て加熱器（２１）も当初の金属パイプ材料（Ｍ）におけ
る円周胴面（２０）から、目的容器（Ａ）の底部（１
２）を目指す角度位置へ徐々に移動させる。

【００２４】そうすれば、上記金属パイプ材料（Ｍ）の
曲げ代部（１６）は加熱中にあるため、底部成形用ロー
ラー（１９）による比較的小さな押圧力のもとで、大き
く内向く折れ曲がり状態に塑性変形されることとなり、
遂には図４のようなシームレス状態に溶着一体化し、瞬
時に底付け作用が完了する。

【００２５】又、金属パイプ材料（Ｍ）は回転中にあ
り、その円周胴面（２０）を押圧作用する底部成形用ロ
ーラー（１９）も、これとの一体的に連れ廻り遊転する
ため、金属パイプ材料（Ｍ）の他端側が上記一定長さ
（Ｗ１）の曲げ代部（１６）を保つ関係状態として、内
部から底部成形用中子（１７）により拘束されているこ
ととも相俟ち、目的容器（Ａ）の底部（１２）を高精度
に成形加工することができる。

【００２６】更に、上記金属パイプ材料（Ｍ）の曲げ代
部（１６）は局部的な加熱状態にあるため、その底付け
作用上しわ寄りや亀裂などを生ずるおそれもなく、肉厚
寸法（Ｔ）の安定・均一な成形状態に仕上がることとな
る。上記のように底部成形用ローラー（１９）はパイプ
材料（Ｍ）と一緒に連れ廻るため、そのパイプ材料
（Ｍ）の回転に抵抗を与えるおそれもない。

【００２７】上記底付け加工の完了後には、その底部成
形用ローラー（１９）を図２のように退動させる一方、
加熱器（２１）も当初位置まで復帰させると共に、回転
を停止させたチヤツク（１３）から金属パイプ材料
（Ｍ）を取りはずし、その内部から芯金（１５）や中子
（１７）も抜き出す。

【００２８】尚、図示の実施例ではパイプ材料（Ｍ）の
一端側をチヤツク（１３）により、回転駆動機械の回転
主軸へ固定保持させる旨として説明したが、そのパイプ
材料（Ｍ）における長手方向の中途部を適当な手段によ
り固定保持して、上記回転主軸との一体に回転させても
さしつかえない。

【００２９】何れにしても、上記底付け加工の完了後に
は、金属パイプ材料（Ｍ）を逆向きに反転させて、その
目的容器（Ａ）の口部（１１）となる一端側を、引き続
き次の通り塑性加工するのである。

【００３０】即ち、図５〜８はその加工工程を示してい
るが、先に加工された金属パイプ材料（Ｍ）の他端側
を、図５のように上記回転駆動機械の回転主軸へ、やは
りチヤツク（１３）によって固定状態に保持させた上、
その主軸により一定速度のもとに回転させる。

【００３１】その場合、金属パイプ材料（Ｍ）の底付け
加工された他端側は、その剛性に富む閉塞状態として、
押え爪（１４）の締付け固定力を受けるも、不正変形す
るおそれがないため、その中空内部に上記したような拘
束用の芯金（１５）を嵌め付ける必要はない。

【００３２】（２３）は口部成形用の中子であり、金属
パイプ材料（Ｍ）の開放状態にある一端側へ臨み、且つ
その回転軸線に沿って進退作動されるようになってい
る。又、（２４）は同じく口部成形用ローラーであっ
て、目的容器（Ａ）の口部（１１）となる一端側の円周
胴面（２０）に臨んでおり、その口部（１１）の曲げ代
部（２５）を目指して、直径方向に沿い進退作動される
と共に、パイプ材料（Ｍ）の長手方向に沿って移動する
こともできるようになっている。（Ｗ２）はその曲げ代
部（２５）の一定長さを示唆している。

【００３３】そこで、上記金属パイプ材料（Ｍ）の回転
中において、その目的容器（Ａ）の口部（１１）となる
一端側へ図６のように、上記口部成形用中子（２３）を
進入させる一方、口部成形用ローラー（２４）も進出作
動させて、その成形用ローラー（２４）により上記金属
パイプ材料（Ｍ）における一端側の曲げ代部（２５）を
外側から押圧作用すると共に、その押圧作用を付与し乍
ら図７のように、同じく成形用ローラー（２４）を金属
パイプ材料（Ｍ）の長手方向に沿って移動させるのであ
る。

【００３４】そうすれば、上記金属パイプ材料（Ｍ）の
一端側が口部成形用中子（２３）の賦形面に応じた形状
と口径寸法並びに長さ寸法の口部（１１）として、能率
良く高精度に塑性変形されることとなる。その後には従
来技術と同じく、その口部（１１）に施栓用のネジ切り
加工を行なうと共に、上記先付け加工後の底部（１２）
に据付け用脚座（２６）を溶接することにより、茲に図
１のような目的容器（Ａ）が完成されるのである。

【００３５】尚、図示の実施例では従来技術との対比
上、圧力容器（消火器）を例に挙げて説明したが、深絞
り加工の不可能な圧力容器以外の薄肉又は／及び深底型
瓶状金属容器に対しても、本発明を広く適用できること
勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明の底付け加工方法
では目的容器（Ａ）となる金属パイプ材料（Ｍ）の一端
側又は中途部を固定保持すると共に、同じくパイプ材料
（Ｍ）の他端側に目的容器（Ａ）の底部（１２）となる
一定の曲げ代部（１６）を残す位置関係として、その他
端側に底部成形用中子（１７）を嵌め付けた上、そのパ
イプ材料（Ｍ）を一定速度のもとに回転させ、その回転
中に上記パイプ材料（Ｍ）の曲げ代部（１６）を局部的
に加熱し乍ら、その曲げ代部（１６）を底部成形用ロー
ラー（１９）により直径方向の外側から押圧して、上記
中子（１７）と密着するまで内向きに折曲げ変形させ、
その最終的なシームレス状態に溶着一体化するようにな
っているため、冒頭に述べた従来技術の課題を確実に解
決することができ、深絞り加工の不可能であった薄肉又
は／及び深底型瓶状金属容器の底部を、金属パイプ材料
（Ｍ）から高精度なシームレスの成形状態として、極め
て容易に効率良く加工し得る効果がある。

【００３７】つまり、目的容器（Ａ）を金属パイプ材料
（Ｍ）から一挙に底付け加工する方法であるため、従来
の金属平板材料から絞り加工する方法に比して、材料ロ
スが皆無となり、又従来のように上半器体（１）と下半
器体（２）とを、その絞り成形後に突き合わせ溶接作業
する必要もないので、歩留りが良くなることは勿論、目
的容器（Ａ）としての品質と作業性にも著しく優れる。

【００３８】特に、上記パイプ材料（Ｍ）の回転中にお
いて、その目的容器（Ａ）の底部（１２）となる曲げ代
部（１６）を加熱し乍ら、その曲げ代部（１６）に底部
成形用ローラー（１９）の押圧力を付与して、内向きに
折曲げ変形させ、その最終的なシームレス状態に溶着一
体化する方法であるため、内圧に耐え得る安全性と信頼
性が要求される消火器やその他の圧力容器に適用して、
頗る有効であると言える。

【００３９】又、上記方法を実施するための装置とし
て、本発明では目的容器（Ａ）となる金属パイプ材料
（Ｍ）の一端側を、回転駆動機械の回転主軸へ一体回転
し得るように固定保持させるチヤツク（１３）と、その
チヤツク（１３）による締付け固定力を受けるも不正変
形しないように、上記パイプ材料（Ｍ）の一端側に嵌め
付けられた内部拘束用芯金（１５）と、同じくパイプ材
料（Ｍ）の他端側に目的容器（Ａ）の底部（１２）とな
る一定の曲げ代部（１６）を残す位置関係として、且つ
上記芯金（１５）との連結状態に嵌め付けられた底部成
形用中子（１７）と、上記チヤツク（１３）により固定
保持されたパイプ材料（Ｍ）の他端側に、その曲げ代部
（１６）を局部的に加熱すべく臨まされたガスバーナー
やその他の加熱器（２１）と、同じくチヤツク（１３）
により固定保持されたパイプ材料（Ｍ）の他端側に、そ
の曲げ代部（１６）を直径方向の外側から押圧すべく臨
まされた進退作動可能な底部成形用ローラー（１９）と
から成り、上記回転主軸によるパイプ材料（Ｍ）の回転
中において、その他端側の曲げ代部（１６）を上記加熱
器（２１）により局部的に加熱し乍ら、その曲げ代部
（１６）をこれに向かって進出作動される上記ローラー
（１９）により押圧して、上記中子（１７）と密着する
まで内向きに折曲げ変形させ、その最終的なシームレス
状態に溶着一体化するように設定してあるため、その必
要構成として著しく簡素で足り、量産効果を最大限に期
待することができる。

【００４０】更に、目的容器（Ａ）となる金属パイプ材
料（Ｍ）の一端側には内部拘束用芯金（１５）が、同じ
く他端側には底部成形用ローラー（１９）が、その相互
の連結状態に嵌め付けられているため、上記パイプ材料
（Ｍ）の不正変形を効果的に防ぐことができるほか、そ
の底部（１２）となる曲げ代部（１６）の一定長さ（Ｗ
１）も正確に規定できるのであり、上記ローラー（１
９）がパイプ材料（Ｍ）の回転と一体に連れ廻り得るこ
ととも相俟って、目的容器（Ａ）の底部（１２）を高精
度に成形し得る効果もある。

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の目的容器に係る消火器を例示する側断
面図である。

【図２】その目的容器の金属パイプ材料を回転主軸へ固
定保持させた状態の一部破断側面図である。

【図３】金属パイプ材料からの底付け加工作用状態を示
す一部破断側面図である。

【図４】同じく底付け加工作用の完了状態を示す一部破
断側面図である。

【図５】底付け加工後の金属パイプ材料を逆向きとし
て、回転主軸へ固定保持させた状態の一部破断側面図で
ある。

【図６】目的容器における口部の加工作用状態を示す一
部破断側面図である。

【図７】同じく口部の加工完了状態を示す一部破断側面
図である。

【図８】図１に対応する従来の消火器を示す側断面図で
ある。

【符号の説明】

（１２）・底部 （１３）・チヤツク （１５）・内部拘束用芯金 （１６）・曲げ代部 （１７）・底部成形用中子 （１９）・底部成形用ローラー （２０）・円周胴面 （２１）・加熱器 （２２）・スライドガイドレール （Ａ）・・目的容器 （Ｍ）・・金属パイプ材料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】目的容器（Ａ）となる金属パイプ材料
   （Ｍ）の一端側又は中途部を固定保持すると共に、同じ
   くパイプ材料（Ｍ）の他端側に目的容器（Ａ）の底部
   （１２）となる一定の曲げ代部（１６）を残す位置関係
   として、その他端側に底部成形用中子（１７）を嵌め付
   けた上、そのパイプ材料（Ｍ）を一定速度のもとに回転
   させ、 その回転中に上記パイプ材料（Ｍ）の曲げ代部（１６）
   を局部的に加熱し乍ら、その曲げ代部（１６）を底部成
   形用ローラー（１９）により直径方向の外側から押圧し
   て、上記中子（１７）と密着するまで内向きに折曲げ変
   形させ、その最終的なシームレス状態に溶着一体化する
   ことを特徴とする瓶状金属容器の底付け加工方法。
2. 【請求項２】目的容器（Ａ）となる金属パイプ材料
   （Ｍ）の一端側を、回転駆動機械の回転主軸へ一体回転
   し得るように固定保持させるチヤツク（１３）と、 そのチヤツク（１３）による締付け固定力を受けるも不
   正変形しないように、上記パイプ材料（Ｍ）の一端側に
   嵌め付けられた内部拘束用芯金（１５）と、 同じくパイプ材料（Ｍ）の他端側に目的容器（Ａ）の底
   部（１２）となる一定の曲げ代部（１６）を残す位置関
   係として、且つ上記芯金（１５）との連結状態に嵌め付
   けられた底部成形用中子（１７）と、 上記チヤツク（１３）により固定保持されたパイプ材料
   （Ｍ）の他端側に、その曲げ代部（１６）を局部的に加
   熱すべく臨まされたガスバーナーやその他の加熱器（２
   １）と、 同じくチヤツク（１３）により固定保持されたパイプ材
   料（Ｍ）の他端側に、その曲げ代部（１６）を直径方向
   の外側から押圧すべく臨まされた進退作動可能な底部成
   形用ローラー（１９）とから成り、 上記回転主軸によるパイプ材料（Ｍ）の回転中におい
   て、その他端側の曲げ代部（１６）を上記加熱器（２
   １）により局部的に加熱し乍ら、その曲げ代部（１６）
   をこれに向かって進出作動される上記ローラー（１９）
   により押圧して、上記中子（１７）と密着するまで内向
   きに折曲げ変形させ、その最終的なシームレス状態に溶
   着一体化するように設定したことを特徴とする瓶状金属
   容器の底付け加工装置。