JP3445526B2 - 金属製筒体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製筒体の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ステン
レス製等の金属製真空断熱二重容器の内筒等に使用され
る径大部の上方に径小部を有する金属製筒体を製造する
場合、金属製の円筒体の下部に水平方向に突出する鍔部
を形成し、該鍔部を上下から押圧挟持すると共に該円筒
体の下部開口部から径大部を形成する為のポンチを挿入
することで円筒体を拡径して径大部の形成を行っている
（以下、従来法という。）。

【０００３】鍔部は、円筒体の下部開口部からポンチを
挿入する際の円筒体の上下動を阻止するもので、ポンチ
によって拡径する方法では必須である。

【０００４】しかし、この金属製筒体の製造方法では、
円筒体の下部を一気に拡径して鍔部を形成し、その後該
円筒体を拡径する為、鍔部の形成の際や円筒体の拡径の
際に鍔部や径大部にひび割れが発生してしまうおそれが
ある。

【０００５】本発明は、上記現状に鑑みてなされたもの
で、鍔部や径大部にひび割れを発生させずに、径大部の
上方に径小部を有する金属製筒体を形成することができ
る実用性，生産性，コスト安に秀れた金属製筒体の製造
方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】添付図面を参照して本発
明の要旨を説明する。

【０００７】金属製の円筒体３を用いて径大部１の上方
に径小部２を有する金属製筒体の製造方法であって、円
筒体３としてストレート円筒体を採用し、下方に向かっ
て径大となる末広がり部10を有する第一ポンチ11を、前
記円筒体３の下方開口部から挿入することで該円筒体３
の下部にテーパー状の一次拡径部４を形成し、該円筒体
３から第一ポンチ11を抜き出した後、前記第一ポンチ11
の末広がり部10に比し、更に下方に向かって径大となる
末広がり部15を有する第二ポンチ16を円筒体３の下方開
口部から挿入することで、該円筒体３の前記一次拡径部
４の下部に該一次拡径部４より円筒体３の軸心に対する
傾斜角度の大きなテーパー形状を有する二次拡径部６を
形成し、該円筒体３から第二ポンチ16を抜き出した後、
該円筒体３に径大部１を形成する為の最終ポンチ12を、
前記円筒体３の下方開口部から挿入することで該円筒体
３に径大部１を形成し、この最終ポンチ12によって円筒
体３に径大部１を形成する際、前記二次拡径部６の下部
を上下から押圧挟持することで円筒体３の下端部に鍔部
５を形成することを特徴とする金属製筒体の製造方法に
係るものである。

【０００８】また、請求項１記載の金属製筒体の製造方
法において、第二ポンチ16により形成される二次拡径部
６は、第一ポンチ11により形成された一次拡径部４と略
同傾斜の上部二次拡径部６'の下方に、該上部二次拡径
部６'より円筒体３の軸心に対する傾斜角度の大きなテ
ーパー形状を有する下部二次拡径部６"が連設された形
状であることを特徴とする金属製筒体の製造方法に係る
ものである。

【０００９】また、請求項１，２いずれか１項に記載の
金属製筒体の製造方法において、円筒体３の下方開口部
から最終ポンチ12を挿入する際、該円筒体３の外側に位
置して径大部１と当接する上型13と，該円筒体３の下方
に位置して二次拡径部６の下部内面が当接される下型14
とで二次拡径部６の下部を上下から押圧挟持することで
円筒体３の下端部に鍔部５を形成することを特徴とする
金属製筒体の製造方法に係るものである。

【００１０】また、請求項１〜３いずれか１項に記載の
金属製筒体の製造方法において、最終ポンチ12として夫
々径の異なる複数の最終ポンチを採用し、この複数の最
終ポンチを径の小さい順に円筒体３の下方開口部から夫
々挿入・抜き出しすることで円筒体３を徐々に拡径にし
て径大部１を形成することを特徴とする金属製筒体の製
造方法に係るものである。

【００１１】また、請求項１〜４いずれか１項に記載の
金属製筒体の製造方法において、最終ポンチ12により円
筒体３の径大部１を形成する際、該最終ポンチ12を冷や
しながら拡径することを特徴とする金属製筒体の製造方
法に係るものである。

【００１２】

【発明の作用及び効果】第一ポンチ11で円筒体３の下部
を拡径して一次拡径部４を形成した後、更に第二ポンチ
で前記一次拡径部４を拡径して二次拡径部６を形成し、
その後で該円筒体３の下部を更に拡径して鍔部５を形成
することになる為、鍔部５の形成が三段階工程によって
徐々に行われることになり、該鍔部５や径大部１にひび
割れがより一層発生しなくなり、径大部１の上方に径小
部２を有する金属製筒体をより一層良好に製造できるこ
とになる。

【００１３】従って、円筒体３として形成が容易で安価
なストレート円筒体を採用してコスト安で金属製筒体を
製造することができる。

【００１４】本発明は上述のようにするから、鍔部や径
大部にひび割れを発生させずに、径大部の上方に径小部
を有する金属製筒体を形成することができる実用性，生
産性，コスト安に秀れた金属製筒体の製造方法となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図面は本発明の実施例を図示した
ものであり、以下説明する。

【００１６】本実施例は、金属製真空断熱二重容器の内
筒に使用される径大部１の上方に径小部２を有する金属
製筒体７を金属製の円筒体３から形成するものである。
尚、金属製真空断熱二重容器の外筒等、他の用途に使用
される径大部の上方に径小部を有する金属製筒体を形成
する場合も同様である。

【００１７】前工程（金属製の円筒体３の形成、図１参
照） 金属製（通常、ステンレス製が採用される。）の円筒体
３は、方形の金属製の板材に自動巻き機を用いてカール
加工を施して円筒状とし、該円筒の接合部を溶接すると
共に該溶接部の盛り上がり部分をローラー加工を用いて
つぶし加工し、該円筒の上下端部を旋盤により切除する
等の適宜な手段によって形成する。

【００１８】ところで、円筒体３は図示したものは上下
同径のストレート円筒体である。このストレート円筒体
は、下方に向かって末広がりとなるテーパー円筒体より
も形成が容易でコスト安である。本実施例では、このス
トレート円筒体からでも径大部１の上方に径小部２を有
する金属製筒体７を形成することができる。従来例にお
いては、ストレート円筒体から径大部１の上方に径小部
２を有する金属製筒体７を形成する場合、特にひび割れ
が発生し易いという問題点があり、実際にはテーパー円
筒体から径大部１の上方に径小部２を有する金属製筒体
７を形成する方法が採用されることが多かった。

【００１９】第一工程（第一ポンチ11での拡径、図２，
３参照） 第一ポンチ11は円筒体３の下方開口部から挿入されるも
ので、円筒体３の内径と同径の挿入ガイド部17の下側
に、下方に向かって径大となる末広がり部10が連設され
ている。

【００２０】一方、円筒体３の上部に、前記第一ポンチ
11と共に円筒体３を上下から押圧挟持する為の第一押圧
体18を設ける。

【００２１】この第一押圧体18は、円筒体３の上部開口
部から挿入されるもので、円筒体３の内径と同径の挿入
支持部19が設けられている。

【００２２】この構成により、第一工程では、拡径前の
円筒体３の下部開口部に第一ポンチ11の挿入ガイド部17
を挿入し、続いて該円筒体３の上部開口部に第一押圧体
18の挿入支持部19を挿入し、続いて第一ポンチ11と第一
押圧体18との間隔をプレス等の手段によって狭めること
により、該第一ポンチ11の末広がり部10を円筒体３の下
部開口部から圧入状態で挿入し、円筒体３の下部に一次
拡径部４を形成する。

【００２３】続いて、円筒体３の上部開口部から第一押
圧体18を抜き出すと共に、該円筒体３の下部開口部から
第一ポンチ11を抜き出す。

【００２４】第二工程（第二ポンチ16での拡径、図４，
５参照） 第二ポンチ16は円筒体３の下方開口部から挿入され、前
記第一ポンチ11によって形成された一次拡径部４を更に
拡径するもので、円筒体３の内径と同径の挿入ガイド部
20の下側に、前記第一ポンチ11の末広がり部10に比し下
方に向かって更に径大となる末広がり部15が連設されて
いる。

【００２５】また、第二ポンチ16の末広がり部15は、第
一ポンチ11に設けた末広がり部10と略同傾斜の上部末広
がり部15'と、該上部末広がり部15'よりも円筒体３の軸
心に対する傾斜角度が大きな下部末広がり部15"が連設
された構成である。

【００２６】一方、円筒体３の上部に、前記第二ポンチ
16と共に円筒体３を上下から押圧挟持する為の第二押圧
体21を設ける。

【００２７】この第二押圧体21は、前記第一押圧体18と
同様に円筒体３の上部開口部から挿入されるもので、円
筒体３の内径と同径の挿入支持部22が設けられている。

【００２８】また、挿入支持部22の上部には、円筒体３
の上部開口部に上部拡径部８を形成する為の傾斜部23が
設けられている。尚、円筒体３に上部拡径部８を設ける
と、該円筒体３から形成した金属製筒体７を金属製真空
断熱二重容器の内筒に形成した際、該内筒の上部開口部
に中栓を挿入し易くすることができる。

【００２９】この構成により、第二工程では、第一工程
において下方に一次拡径部４が形成された円筒体３から
第一ポンチ11と第一押圧体18とを抜き出した後、該円筒
体３の下方開口部に第二ポンチ16の挿入ガイド部20を挿
入し、続いて該円筒体３の上部開口部に第二押圧体21の
挿入支持部22を挿入し、続いて第二ポンチ16と第二押圧
体21との間隔をプレス等の手段によって狭めることによ
り、該第二ポンチ16の末広がり部15を円筒体３の下部開
口部から圧入状態で挿入し、該円筒体３の下部に、第一
ポンチ11により形成された一次拡径部４と略傾斜の上部
二次拡径部６'の下方に該上部二次拡径部６'より円筒体
３の軸心に対する傾斜角度の大きなテーパー形状を有す
る下部二次拡径部６"が連設された形状の二次拡径部６
を形成すると共に、円筒体３の上部開口部に上部拡径部
８を形成する。尚、第二ポンチ16での拡径により上部二
次拡径部６'を一次拡径部４よりも拡径するように構成
しても良い。

【００３０】続いて、円筒体３の上部開口部から第二押
圧体21を抜き出すと共に、該円筒体３の下部開口部から
第二ポンチ16を抜き出す。

【００３１】第三工程（鍔部５の形成及び最終ポンチ12
での拡径、図６，７，８参照） 最終ポンチ12は円筒体３の下方開口部から挿入され、前
記第二ポンチ16によって形成された二次拡径部６及び該
二次拡径部６の上方を拡径して該円筒体３に径大部１を
形成するもので、円筒体３の内径と同径の挿入ガイド部
24の下側に、前記円筒体３に径大部１を形成し得る挿入
径大部25が連設されている。

【００３２】この最終ポンチ12は、円筒体３の下部に鍔
部５を形成する為の鍔形成用下型14（請求項でいう下型
14）から突没自在に設けられる。

【００３３】鍔形成用下型14は、前記第二工程によって
二次拡径部６が形成された円筒体３を載置する載置部26
を有し、該円筒体３の上方から降下してくる鍔形成用上
型13（請求項でいう上型13）と共に、該円筒体３の下部
二次拡径部６"の下部を上下から押圧挟持して、該円筒
体３の下部に鍔部５を形成するものである。

【００３４】鍔形成用上型13は、最終ポンチ12によって
円筒体３を拡径する際、該円筒体３の外側に位置して径
大部１と当接し、該径大部１を良好な形状とする機能も
有している。

【００３５】この構成により、第三工程では、第二工程
において下方に二次拡径部６が形成された円筒体３から
第二ポンチ16と第二押圧体21とを抜き出した後、該円筒
体３を鍔形成用下型14の載置部26に載置し、続いて円筒
体３の上方から鍔形成用上型13を降下させて該鍔形成用
上型13と鍔形成用下型14とで円筒体３の下部二次拡径部
６"の下部を上下から押圧挟持して鍔部５を形成し、続
いて該鍔形成用上型13と鍔形成用下型14とで鍔部５を上
下から押圧挟持したまま、円筒体３の下部開口部から最
終ポンチ12を挿入して該円筒体３に径大部１を形成し、
残部を径小部２とする。

【００３６】また、図中符号27は第三工程において最終
ポンチ12を冷却する為の冷却部であり、該冷却部27内に
は冷媒が通過せしめられている。この冷媒によって最終
ポンチ12を冷やしながら円筒体３を拡径する工法（温間
絞り工法。尚、本実施例では最終ポンチ12を５〜６℃程
度に冷やしている。）により、円筒体３に付着せしめら
れている油の蒸発を防止したり、円筒体３が軟らかくな
り過ぎて該円筒体３が破断してしまうことを防止したり
することができる。

【００３７】以上、第一工程から第三工程までを行うこ
とにより、金属製の円筒体３から図８に示すような径大
部１の上方に径小部２を有する金属製筒体７を形成する
ことができる。

【００３８】ところで、ステンレス製の円筒体３から金
属製筒体７を製造する場合、ステンレスは変形しにくい
素材である為、最終ポンチ12で一気に拡径できない場合
がある。例えば、板厚０.４ｍｍのＳＵＳ３０４材を採
用した場合、一つの最終ポンチ12で行える拡径は半径５
ｍｍが限界であり、それ以上の拡径を行うと、径大部１
にひび割れが発生してしまう。

【００３９】従って、円筒体３として採用する素材、例
えばステンレスを素材として採用した場合には、最終ポ
ンチ12として夫々径の異なる複数の最終ポンチを採用
し、この複数の最終ポンチを径の小さい順に円筒体３の
下方開口部から夫々挿入・抜き出しすることで円筒体３
の径大部１を徐々に拡径し、円筒体３に径大部１を形成
するという方法を採用すると良い。また、この場合、前
記鍔形成用上型13及び鍔形成用下型14の代わりに、鍔部
５を上下から押圧挟持する上型及び下型（図示せず）を
採用すると良い。

【００４０】尚、この第三工程の後は、金属製筒体７の
下部開口部に形成されている鍔部５を旋盤等の手段によ
って切除し（符号31が切断線)、該金属製筒体７とは別
工程によって（例えば、金属製板材からプレス加工によ
って形成する等により）底体28を形成し、該底体28を前
記金属製筒体７の径大部１の下部開口部に付設したり、
前記金属製筒体７の径小部２に中栓29を螺着する為の螺
着部30を形成する等によって金属製真空断熱二重容器の
内筒ａを形成する。また、同様の方法により金属製真空
断熱二重容器の外筒ｂを形成し、該外筒ｂと前記内筒ａ
とを夫々上部開口部を溶接等により一体化し、該外筒ｂ
と内筒ａとの空隙を適宜な手段によって真空状態とする
ことにより、金属製真空断熱二重容器を形成する（図９
参照）。

【００４１】本実施例による実験結果を下記に示す。

【００４２】前工程において、板厚０.４ｍｍのＳＵＳ
３０４材から、高さ２２０ｍｍ、外径φ４１ｍｍ、内径
φ４０.２ｍｍの上下同径のストレート円筒体３を溶接
により形成した。

【００４３】第一工程において、第一ポンチ11により前
記円筒体３の下部開口部を外径φ５６.３ｍｍ、内径５
５.５ｍｍに拡径した。また、一次拡径部４は高さ３５
ｍｍ、傾斜角度は円筒体３の軸心に対して１３°とし
た。

【００４４】第二工程において、第二ポンチ16により前
記円筒体３の下部開口部を外径φ６５ｍｍ、内径６４.
２ｍｍに拡径した。また、二次拡径部６は高さ３２ｍ
ｍ、上部二次拡径部６'の高さは２４ｍｍ、下部二次拡
径部６"の高さは８ｍｍ、上部二次拡径部６'の傾斜角度
は円筒体３の軸心に対して１３°、下部二次拡径部６”
の傾斜角度は円筒体３の軸心に対して３７°とした。ま
た、上部拡径部８として円筒体３の上部開口部を外径φ
４３.３ｍｍに拡径した。

【００４５】第三工程において、最終ポンチ12により鍔
部５（円筒体３の下部開口部）外径φ６５ｍｍ、内径６
４.２ｍｍ、円筒体３の径大部１の高さ１９０ｍｍ（図
示したように、径大部１の上部はなだらかな形状に形成
している。）、外径φ５９.４ｍｍ、内径φ５８.６ｍ
ｍ、該円筒体３から鍔部５先端までの距離３.２ｍｍ、
径小部の高さ３０ｍｍの金属製筒体７を得た。尚、最終
ポンチ12としては夫々径の異なる３つの第三ポンチを採
用し、１つ目の最終ポンチで内径４６.２ｍｍ、２つ目
の最終ポンチで内径５２.４ｍｍ、３つ目の最終ポンチ
で内径５８.６ｍｍに順次拡径した。

【００４６】この実施例における拡径比率（拡径後の円
筒体／拡径前の円筒体−１）×１００（％）は、（５
８.６／４０.２−１）×１００＝約４６％であるが、本
実施例ではひび割れ等が発生せずに良好に金属製筒体７
を製造することができた。

【００４７】また、比較例として、前記従来技術により
上記拡径比率と同じ拡径を行ったところ、上下同径の円
筒体では鍔部５や径大部１の下部開口部にひび割れや歪
みが発生するものがあり、不良率が高いことが判明し
た。

【００４８】また、本実施例における第二工程を省き、
前工程，第一工程，第三工程のみで金属製筒体７を製造
しても、ひび割れ等が発生せずに良好に金属製筒体７を
製造することができた。唯、拡径比率を高めた場合、第
二工程を含めることによって円筒体３の下部開口部をよ
り一層徐々に拡径した方が不良品のない良好な金属製筒
体７の製造が可能になる。

【００４９】本実施例は上述のようにするから、鍔部５
や径大部１にひび割れ等を発生させずに、上下同径のス
トレート円筒体３から径大部１の上方に径小部２を有す
る金属製筒体７を容易に形成することができる実用性，
生産性，コスト安に秀れた金属製筒体の製造方法とな
る。

【００５０】また、鍔部５の形成は、最終ポンチ12で円
筒体３に径大部１を形成する際に鍔形成用上型13と鍔形
成用下型14とによって行われ、この鍔形成用上型13は円
筒体３の外側に位置して径大部１と当接し、該径大部１
を良好な形状とするから、連続した流れ作業の中で鍔部
５の形成と径大部１の形成とを行えることになる、より
一層実用性，生産性に秀れた金属製筒体の製造方法とな
る。

【００５１】また、第二ポンチ16で、円筒体３に上部二
次拡径部６'と下部二次拡径部６”とを形成する方法を
採用したから、鍔部５となる部分やその近傍部分に変形
モーメント等が作用しにくく、良好に鍔部５を形成する
ことができる、より一層実用性，生産性に秀れた金属製
筒体の製造方法となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の前工程の説明図である。

【図２】本実施例の第一工程の説明図である。

【図３】本実施例の第一工程の説明図である。

【図４】本実施例の第二工程の説明図である。

【図５】本実施例の第二工程の説明図である。

【図６】本実施例の第三工程の説明図である。

【図７】本実施例の第三工程の説明図である。

【図８】本実施例の金属製筒体７の説明断面図である。

【図９】本実施例の金属製真空断熱二重容器の説明断面
図である。

【符号の説明】

１ 径大部 ２ 径小部 ３ 円筒体 ４ 一次拡径部 ５ 鍔部 ６ 二次拡径部 ６' 上部二次拡径部 ６" 下部二次拡径部 10 末広がり部 11 第一ポンチ 12 最終ポンチ 13 上型 14 下型 15 末広がり部 16 第二ポンチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−256346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−222607（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−32073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−65974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−296923（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−32317（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−16229（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 19/08 B21D 22/10 B21D 22/26 - 22/28 B21D 39/20 B21D 41/02 B21D 51/02 B21D 51/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の円筒体を用いて径大部の上方に
   径小部を有する金属製筒体の製造方法であって、円筒体
   としてストレート円筒体を採用し、下方に向かって径大
   となる末広がり部を有する第一ポンチを、前記円筒体の
   下方開口部から挿入することで該円筒体の下部にテーパ
   ー状の一次拡径部を形成し、該円筒体から第一ポンチを
   抜き出した後、前記第一ポンチの末広がり部に比し、更
   に下方に向かって径大となる末広がり部を有する第二ポ
   ンチを円筒体の下方開口部から挿入することで、該円筒
   体の前記一次拡径部の下部に該一次拡径部より円筒体の
   軸心に対する傾斜角度の大きなテーパー形状を有する二
   次拡径部を形成し、該円筒体から第二ポンチを抜き出し
   た後、該円筒体に径大部を形成する為の最終ポンチを、
   前記円筒体の下方開口部から挿入することで該円筒体に
   径大部を形成し、この最終ポンチによって円筒体に径大
   部を形成する際、前記二次拡径部の下部を上下から押圧
   挟持することで円筒体の下端部に鍔部を形成することを
   特徴とする金属製筒体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の金属製筒体の製造方法に
   おいて、第二ポンチにより形成される二次拡径部は、第
   一ポンチにより形成された一次拡径部と略同傾斜の上部
   二次拡径部の下方に、該上部二次拡径部より円筒体の軸
   心に対する傾斜角度の大きなテーパー形状を有する下部
   二次拡径部が連設された形状であることを特徴とする金
   属製筒体の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１，２いずれか１項に記載の金属
   製筒体の製造方法において、円筒体の下方開口部から最
   終ポンチを挿入する際、該円筒体の外側に位置して径大
   部と当接する上型と，該円筒体の下方に位置して二次拡
   径部の下部内面が当接される下型とで二次拡径部の下部
   を上下から押圧挟持することで円筒体の下端部に鍔部を
   形成することを特徴とする金属製筒体の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれか１項に記載の金属
   製筒体の製造方法において、最終ポンチとして夫々径の
   異なる複数の最終ポンチを採用し、この複数の最終ポン
   チを径の小さい順に円筒体の下方開口部から夫々挿入・
   抜き出しすることで円筒体を徐々に拡径にして径大部を
   形成することを特徴とする金属製筒体の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれか１項に記載の金属
   製筒体の製造方法において、最終ポンチにより円筒体の
   径大部を形成する際、該最終ポンチを冷やしながら拡径
   することを特徴とする金属製筒体の製造方法。