(57)【要約】【課題】  収納物の残留低減に留まらないより厳しい要求に応えることが可能な、缶容器、及び缶容器の内面溶接方法を提供する。【解決手段】  缶容器１０１の胴板１２１と地板１１１とを内面１０１ｂにて溶接するときの溶接方法において、上記胴板と上記地板との内面溶接部１０３における凹凸１４１の高低差が板厚方向１０９ｃに５００μｍ未満となり、かつ上記凹凸の曲率半径１４５が２００μｍを超えるように上記溶接を行う。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴板（１２１）と、該胴板の開口を閉じる閉塞板（１１１、１３１）とを当該缶容器の内面（１０１ｂ）側から溶接することで形成される缶容器であって、
上記内面に施された上記溶接にて形成される内面溶接部（１０３）は、測定方向（１４３）における基準長さ（１４４）において、板厚方向（１０９ｃ）に５００μｍ未満の高低差（１４２）にてなり、かつ２００μｍを超える曲率半径（１４５）を有する凹凸（１４１）を有することを特徴とする缶容器。
【請求項２】
上記凹凸の高低差は、上記内面溶接部におけるアンダーカット部、オーバーラップ部、又は溶接終端部における値である、請求項１記載の缶容器。
【請求項３】
上記溶接は、溶接棒を用いずにＴｉｇ溶接にて行い、該Ｔｉｇ溶接におけるシールドガスは、不活性ガスに０．５〜７．５％の割合にて水素を混合したガスである、請求項１又は２記載の缶容器。
【請求項４】
上記閉塞板は、鍋底型の地板（１１１）であり、上記胴板に突き合わされ、突き合わせた未溶接の状態では、上記地板の端部（１１１ａ）は、上記胴板の板厚方向（１０９ｃ）において上記胴板の開放端（１２１ａ）に対して段差（８）を有する、請求項１から３のいずれかに記載の缶容器。
【請求項５】
上記缶容器は、当該缶容器の上記内面に施される上記溶接に対応して当該缶容器の外面（１０１ａ）に施される外面溶接部（１０２）をさらに有する、請求項１から４のいずれかに記載の缶容器。
【請求項６】
上記内面溶接部において塗装不具合部分が存在しない塗膜を上記内面に有する、請求項１から５のいずれかに記載の缶容器。
【請求項７】
円筒状の胴板（１２１）と、
上記胴板の開放端（１２１ａ）に突き合わされて上記胴板との間で突き合わせ部分（１０４）を形成する円形状の端部（１１１ａ）を有し該端部と上記開放端との突き合わせにより上記胴板を閉塞する鍋底型の地板若しくは天板（１３１、１１１）と、
上記突き合わせ部分（１０４）に対して上記胴板、及び、上記地板若しくは天板の内面（１０１ｂ）側から施される溶接にて上記内面に形成された内面溶接部（１０３）と、
を備えたことを特徴とするドラム缶。
【請求項８】
上記開放端と上記端部とを突き合わせた未溶接の状態では、上記端部は、上記胴板の板厚方向（１０９ｃ）において上記開放端に対して形成される段差（８）を有し、
上記内面溶接部は、上記段差が存在せず上記内面に塗装不具合部分を生じさせない平滑面（１０３ａ）を有する、請求項７記載のドラム缶。
【請求項９】
上記段差は、上記突き合わせた未溶接の状態にて上記胴板の上記内面を基準として、上記内面側、及び上記胴板の外面（１０１ａ）側に、約２ｍｍまでの範囲に含まれる値にてなる、請求項８記載のドラム缶。
【請求項１０】
上記溶接は、溶接棒を用いずにＴｉｇ溶接にて行い、該Ｔｉｇ溶接におけるシールドガスは、不活性ガスに０．５〜７．５％の割合にて水素を混合したガスである、請求項７から９のいずれかに記載のドラム缶。
【請求項１１】
上記内面溶接部において塗装不具合部分が存在しない塗膜を当該ドラム缶の内面に有する、請求項７から１０のいずれかに記載のドラム缶。
【請求項１２】
缶容器（１０１）の胴板（１２１）と、該胴板の開口を閉じる閉塞板（１１１、１３１）とを当該缶容器の内面（１０１ｂ）側から溶接するときの溶接方法において、
上記内面における上記胴板と上記閉塞板との上記溶接にて形成される内面溶接部（１０３）にて、測定方向（１４３）における基準長さ（１４４）内に含まれる凹凸（１４１）が当該缶容器の板厚方向（１０９ｃ）において５００μｍ未満の高低差（１４２）にてなり、かつ上記凹凸のそれぞれが２００μｍを超える曲率半径（１４５）を有するように上記溶接を行うことを特徴とする缶容器の溶接方法。
【請求項１３】
上記閉塞板は、鍋底型の地板（１１１）であり、上記胴板と突き合わせた後、当該缶容器の外面（１０１ａ）にて突き合わせ部分（１０４）を溶接し、その後、上記突き合わせ部分に対して上記内面溶接部が上記高低差及び上記曲率半径の凹凸を有するように上記内面側から溶接を行い、ここで、該内面側からの溶接は、溶接棒を使用せずにＴｉｇ溶接にて行い、該Ｔｉｇ溶接におけるシールドガスは、不活性ガスに０．５〜７．５％の割合にて水素を混合したガスである、請求項１２記載の缶容器溶接方法。
【請求項１４】
上記溶接は、上記軸周り方向において複数箇所に設置された複数の溶接トーチ（１５１）と上記缶容器とを上記軸周り方向に相対的に移動させて行う、請求項１２又は１３記載の缶容器溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばドラム缶のような缶容器であって当該缶容器の胴板と、地板又は天板とが特に缶内面側から溶接されて製造される缶容器、ドラム缶、及び、上記胴板と、地板又は天板とを特に缶内面側から溶接するときの溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドラム缶は、円筒状の胴板の開放端に地板さらには天板を取り付けて製造されるが、胴板への地板の取り付けは、通常、図１２に示すように、上記胴板１の開放端部分と上記地板２とを巻き締めることで行われる。しかしながら、このような巻き締め構造のドラム缶では、特に流体物を収納したとき、収納物を排出した後であっても、地板２のコーナー部３において、特に巻き締め部４に生じる隙間に収納物が残留する場合がある。
【０００３】
このような収納物残留の問題を解決するため、上記巻き締め構造を採らず、図１３に示すように、円形平板の周囲部分を鉛直方向に立ち上げることで平鏡板の形状のような、鍋底型に成形した地板５と、胴板１とを突き合わせて、突き合わせ部分６をドラム缶の外周面にて溶接して形成した鍋底型ドラム缶も製造されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】ＪＦＥコンテイナー（株）、「特殊缶」、「Ｓ−オープンドラム缶」、[online]、[平成１７年１月１２日検索]、インターネット、＜ＵＲＬ：http://www.jfecon.jp/product/d02_1.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の鍋底型ドラム缶によれば、収納物残留の原因となる巻き締め部分が存在しないことから、巻き締め構造のドラム缶に比べて大幅に収納物の残留を改善でき、使用上ほとんど問題にならない程度まで収納物の残留は低減される。鍋底型ドラム缶におけるこのような利点をさらに向上させるため、あるいは鍋底型ドラム缶の内面保護のため、缶内面に吹き付けにて塗装を施す場合がある。さらには、近年における資源有効利用の観点から、収納物の排出後、該収納物を含めて上記内面塗装を焼却し、さらに缶内面のショットブラストを含む再生処理を施すことで、通常８〜１０回、繰り返して利用する場合も多くなってきている。このように、鍋底型ドラム缶に対しては、近年、単に収納物の残留低減という要求に留まらず、より厳しい要求がなされつつある。
【０００５】
一方、例えば内容量２００リットルのドラム缶では、胴板１の直径は、約５７０ｍｍであり、溶接前の胴板１の開放端１ａ、及び鍋底型の地板５の端部５ａを完全な真円形状とするのは、生産効率等を考慮した実際の製造上では困難である。したがって、地板５と胴板１との突き合わせ部分６では、図１４に示すように、ドラム缶の直径方向７において、胴板１又は地板５のズレつまり段差８が存在するのが現実である。尚、図１４において、符号１１は、胴板１と地板５とが直径方向７にて段差無く一致した所を基準に描いた真円を示す。よって、図１４は、真円１１に対する胴板１及び地板５の変位を模式的に示したものである。又、図１４から判るように、段差８は、ドラム缶の全周に渡り存在する。但し、上記段差８が胴板１及び地板５の板厚以上に達すると溶接自体が困難になるため、溶接可能な程度に段差８が収まるように、予め、胴板１及び地板５の段差８は修正される。
【０００６】
上記段差８が存在すること、及び、作業容易性等の観点から、上述したように上記突き合わせ部分６は、缶外面側から溶接が行われ、突き合わせ部分６に対応する鍋底型ドラム缶の内面まで完全に溶接を行うことは困難である。又、缶外面側からの溶接で例えば裏波を出して内面まで完全に溶接を行うことも困難である。したがって、突き合わせ部分６に対応する鍋底型ドラム缶の内面には、胴板１又は地板５による凹凸が生じてしまい、特に、凹部分では、吹き付けによる上記内面塗装における塗料が完全に付着せず塗装不具合部分を形成する可能性も生じてしまう。又、上述のように缶内面まで完全な溶接が困難なことから、複数回の再生処理及び再使用に伴い、溶接の信頼性が低下することも考えられる。したがって、鍋底型ドラム缶であっても、上述した、単に収納物の残留低減に留まらないより厳しい要求に応えることが困難な場合も懸念される。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、単に収納物の残留低減に留まらないより厳しい要求に応えることが可能な、缶容器、ドラム缶、及び缶容器の溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様である缶容器は、胴板と、該胴板の開口を閉じる閉塞板とを当該缶容器の内面側から溶接することで形成される缶容器であって、
上記内面に施された上記溶接にて形成される内面溶接部は、測定方向における基準長さにおいて、板厚方向に５００μｍ未満の高低差にてなり、かつ２００μｍを超える曲率半径を有する凹凸を有することを特徴とする。
【０００９】
缶容器の胴板と閉塞板とを当該缶容器の内面側からの溶接により形成された内面溶接部は、上述の規定値にてなる凹凸を有するようにした。該凹凸は、胴板と閉塞板とが溶接の熱により溶融した後、凝固するときに内面溶接部に生じる局所的な凹凸であり、当該内面溶接部に対して例えば塗装を施したときでも塗装不具合部分を生じさせない凹凸に相当する。よって、内面溶接部は、当該缶容器の溶接信頼性及び内面塗装性の向上を図るように作用する。
【００１０】
上記第１態様では、胴板と閉塞板との接合状態は問わない。例えば、胴板と閉塞板とを突き合わせた状態で内面側から溶接してもよいし、胴板の内面に閉塞板をすみ肉溶接した後、再度内面側から上記すみ肉溶接部分に対して上記内面溶接部を形成してもよい。
又、胴板の形状についても円筒形に限らず、例えば角形等、種々の形状を採ることができる。
【００１１】
上記第１態様において、上記凹凸の高低差は、上記内面溶接部におけるアンダーカット部、オーバーラップ部、又は溶接終端部における値とすることができる。
【００１２】
又、上記第１態様において、上記溶接は、溶接棒を用いずにＴｉｇ溶接にて行い、該Ｔｉｇ溶接におけるシールドガスは、不活性ガスに０．５〜７．５％の割合にて水素を混合したガスであってもよい。
【００１３】
又、上記第１態様において、上記閉塞板は、鍋底型の地板であり、上記胴板に突き合わされ、突き合わせた未溶接の状態では、上記地板の端部は、上記胴板の板厚方向において上記胴板の開放端に対して段差を有してもよい。
【００１４】
又、上記第１態様において、上記缶容器は、当該缶容器の上記内面に施される上記溶接に対応して当該缶容器の外面に施される外面溶接部をさらに有してもよい。
【００１５】
又、上記第１態様において、上記内面溶接部において塗装不具合部分が存在しない塗膜を上記内面に有してもよい。
【００１６】
本発明の第２態様であるドラム缶は、円筒状の胴板と、
上記胴板の開放端に突き合わされて上記胴板との間で突き合わせ部分を形成する円形状の端部を有し該端部と上記開放端との突き合わせにより上記胴板を閉塞する鍋底型の地板若しくは天板と、
上記突き合わせ部分に対して上記胴板、及び、上記地板若しくは天板の内面側から施される溶接にて上記内面に形成された内面溶接部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記第２態様のドラム缶では、胴板と、地板又は天板とを突き合わせて該突き合わせ部分に対して当該ドラム缶の内面側から溶接を行い内面溶接部が形成される。このような内面溶接部は、ドラム缶内面の塗装性を向上させるように作用する。
【００１８】
又、上記第２態様において、上記開放端と上記端部とを突き合わせた未溶接の状態では、上記端部は、上記胴板の板厚方向において上記開放端に対して形成される段差を有し、
上記内面溶接部は、上記段差が存在せず上記内面に塗装不具合部分を生じさせない平滑面を有するのが好ましい。
【００１９】
上記第２態様のドラム缶では、胴板の開放端、及び、鍋底型の地板又は天板の端部は、ともに真円状態ではない。よって、両者を突き合わせたときには、両者間には、板厚方向における両者のずれに相当する段差が生じる。内面溶接部は、上記段差を解消し、当該ドラム缶に内面塗装を施したときでも塗装不具合部分を生じさせない平滑面を有する。よって、内面溶接部は、ドラム缶内面の塗装性を向上させるように作用する。
【００２０】
又、本発明の第３態様である缶容器溶接方法は、缶容器の胴板と、該胴板の開口を閉じる閉塞板とを当該缶容器の内面側から溶接するときの溶接方法において、
上記内面における上記胴板と上記閉塞板との上記溶接にて形成される内面溶接部にて、測定方向における基準長さ内に含まれる凹凸が当該缶容器の板厚方向において５００μｍ未満の高低差にてなり、かつ上記凹凸のそれぞれが２００μｍを超える曲率半径を有するように上記溶接を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上記本発明の第１態様及び第３態様によれば、胴板と、例えば地板である閉塞板とを缶容器の内面側から溶接するとき、当該溶接部における凹凸の許容値を規定したことから、内面溶接部を平坦で滑らかにすることができる。したがって、缶容器における溶接信頼性を向上させることができ、又、例えば缶の内面塗装を行う場合でも塗装不具合部分を形成することなく確実に塗装を行うことが可能となる。よって、本発明の第１態様及び第３態様によれば、缶容器に対して、単に収納物の残留低減に留まらない、より厳しい要求に応えることが可能となる。
特に、上記閉塞板が鍋底型の地板であり、胴板と突き合わされて缶内面で溶接される場合、溶接前の被溶接箇所には、缶容器の直径方向において胴板又は地板の段差が存在するにもかかわらず、溶接後では、内面溶接部を平坦で滑らかにすることができる。
【００２２】
内面溶接部において、上記凹凸の高低差が最も大きくなる箇所は、一般的に、アンダーカット部、オーバーラップ部、又は溶接終端部であることから、アンダーカット部、オーバーラップ部、又は溶接終端部における凹凸の大きさを管理すれば、内面溶接部の全域にわたり、凹凸の許容値を規定範囲内に納めることができる。
【００２３】
溶接棒を使用せずにＴｉｇ溶接を行うことで、スパッタを生じることなく、かつ余分な凸形状を生じることなく、上述の凹凸における許容値を満足することができる。さらにＴｉｇ溶接におけるシールドガスに水素を含ませ、かつ該水素の含有量を規定することで、上述の凹凸における許容値を満足させることができ、かつ安定して溶接を行うことができ、かつ生産性に見合う溶接速度を達成することができ、さらに、内面溶接部における過度な酸化防止を図ることができる。
【００２４】
本発明の第２態様によれば、胴板と、鍋底型の地板又は天板とを突き合わせて溶接してドラム缶を製造するとき、当該ドラム缶の内面側から突き合わせ部分を溶接し、内面溶接部を形成することで、当該ドラム缶における溶接信頼性を向上させることができ、又、例えばドラム缶の内面塗装を行う場合でも塗装不具合部分を形成することなく確実に塗装を行うことが可能となる。よって、本発明の第２態様によれば、胴板と、鍋底型の地板又は天板とを突き合わせて製造するドラム缶において、単に収納物の残留低減に留まらない、より厳しい要求に応えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施形態である缶容器、ドラム缶、及び缶容器の内面の溶接方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、以下の実施形態では、缶容器の一例として、鍋底型の地板と、胴板とを突き合わせて溶接した鍋底型ドラム缶を例に採る。しかしながら、本発明は、該鍋底型ドラム缶に限定されず、形状を問わない筒状の胴板に対して該胴板の開口を閉じる閉塞板を、特に缶内面側から溶接することで缶形状をなす缶容器に対して適用可能であり、又、このような缶容器における溶接方法に適用可能である。
【００２６】
図３に示すように、本実施形態の缶容器の一例に相当する鍋底型ドラム缶１０１は、円形平板の周囲部分を鉛直方向に立ち上げることで平鏡板の形状のような鍋底型の閉塞板の端部と、円筒形の胴板１２１とを、胴板１２１における一方の開放端１２１ａにて缶内面１０１ｂ側から溶接することで製造される、内容量が約２００リットルのドラム缶である。ここで、上記閉塞板は、地板１１１又は天板１３１のいずれかに相当する。尚、鍋底型ドラム缶１０１は、胴板１２１における他方の開放端１２１ｂに対して天板１３１が着脱自在な、いわゆるオープンタイプの鍋底型ドラム缶であるが、胴板１２１における他方の開放端１２１ｂに天板１３１を溶接したクローズタイプであってもよい。該クローズタイプの場合、例えば地板１１１が既に溶接されているとき、天板１３１については、作業上、缶内面にて溶接することはできないことから、缶外面にて溶接することになる。又、図３において、符号１９１にて示す物は、缶底部に取り付けられたスカートであり、符号１９２にて示す物は、胴板１２１における他方の開放端１２１ｂに対して蓋をした天板１３１を、開放端１２１ｂに密着させるための締め輪である。又、鍋底型ドラム缶１０１に使用する鋼板は、特に限定するものではなく、ＪＩＳ  Ｇ  ３１４１（冷間圧延鋼板及び鋼帯）及びＪＩＳ  Ｇ  ３１３１（熱間圧延軟鋼帯）や、ＪＩＳ  Ｇ  ４３０５（冷間圧延ステンレス鋼板）の規格品を使用する。尚、材質上の理由から一般的に、ステンレス鋼板では、いわゆる裏波を形成する溶接を比較的容易に行えるが、上記冷間圧延鋼板等では裏波形成溶接は比較的困難である。よって、以下に説明する溶接方法は、特に、上記冷間圧延鋼板等を使用する場合に有効である。
【００２７】
上述のように構成される鍋底型ドラム缶１０１の製造方法について、特に、地板１１１と胴板１２１との缶内面１０１ｂにおける溶接方法について、以下に詳しく説明する。
本実施形態における鍋底型ドラム缶１０１においても、地板１１１の円形状の端部１１１ａ及び胴板１２１の開放端１２１ａは、溶接前にて単に両者を突き合わせた状態では、従来と同様に、図１４及び図１５に示すように缶の直径方向７において段差８が存在する。該段差８は、地板１１１及び胴板１２１の製造に起因して生じるもので、段差８の大きさをゼロにすることは現実的には無理である。尚、図１５は、胴板１２１の開放端１２１ａと、地板１１１の端部１１１ａとの、突き合わせ部分におけるズレつまり上記段差８が極端に大きい場合を模式的に示したもので、図１５の（ａ）では、胴板１２１の開放端１２１ａに対して地板１１１の端部１１１ａが缶内側にズレている場合を示しており、図１５の（ｂ）では、胴板１２１の開放端１２１ａに対して地板１１１の端部１１１ａが缶外側にズレている場合を示している。ここで、胴板１２１の板厚が１．２ｍｍ、地板１１１の板厚が１．６ｍｍの場合、段差８は、胴板１２１の内面１２１ｃを基準としたとき、上記（ａ）に示すようにドラム缶１０１の内側に最大で約２ｍｍ、上記（ｂ）に示すようにドラム缶１０１の外側に最大で約１．６ｍｍの範囲にて生じる。
【００２８】
特に缶内面１０１ｂにおける段差８を矯正する方法としては、上記突き合わせ部分において缶内面１０１ｂに樹脂材を塗り段差８を平滑化する方法や、例えばロール等を用いて板厚方向に段差８を押し潰す方法が考えられる。しかしながら、上記樹脂材を塗り平滑化する方法では、上述のように当該ドラム缶を再使用するときには、その再生処理における焼却工程にて上記樹脂材が焼失してしまう。よって、再生処理毎に樹脂材の塗布が必要であり、さらに、溶接信頼性が確保できない。又、上記押し潰しによる方法では、やはり溶接信頼性を確保することができない。
【００２９】
そこで、本実施形態では以下のような製造方法を採る。
まず、従来と同様に、地板１１１の端部１１１ａと胴板１２１の開放端１２１ａとを突き合わせた後、極力、缶内面１０１ｂにおける突き合わせ部分１０４での段差８が小さくなるように地板１１１及び胴板１２１を配置して、缶外面１０１ａにて両者を溶接する。地板１１１と胴板１２１との缶外面１０１ａにおける溶接は、通常、溶接棒を使用して例えばＭＡＧ溶接にて行う。該溶接にて、缶外面１０１ａには、外面溶接部１０２が形成される。但し、本実施形態では上述のように外面溶接部１０２の形成時に裏波が形成されることはない。
【００３０】
尚、地板１１１と胴板１２１とを缶外面１０１ａにて溶接する前には、溶接自体が実行可能な程度に上記段差８が収まるよう、予め、胴板１及び地板５の段差８が修正される。本実施形態では、一例として、地板１１１の板厚が１．６ｍｍ、胴板１２１の板厚が１．２ｍｍの場合に、両者の段差８が約０．５ｍｍ以内に収まるように、上記修正がなされる。尚、上記ズレの値は、地板１１１又は胴板１２１の板厚の約３〜約５割程度以内とするのが好ましい。
【００３１】
上記外面溶接後、本実施形態では、外面溶接部１０２に対応する部分、つまり地板１１１と胴板１２１との突き合わせ部分１０４に対して、缶内面１０１ｂ側からさらに溶接を行い、内面溶接部１０３を形成する。本実施形態では、鍋底型ドラム缶１０１の軸方向１０９ａに沿った内面溶接部１０３の溶接幅に相当する寸法は、外面溶接部１０２の溶接幅と同等若しくは小さい。上記缶内面溶接については、以下に詳しく説明する。
内面溶接部１０３を形成することで、突き合わせ部分１０４における缶内面１０１ｂの平滑化、及び突き合わせ部分１０４の溶接信頼性の向上を図ることができる。
【００３２】
本実施形態では、上述のように外面溶接部１０２を形成後、内面溶接部１０３を形成したが、内面溶接部１０３を形成した後、外面溶接部１０２を形成してもよく、さらには、内面溶接部１０３のみを形成してもよい。但し、缶内面１０１ｂのみに溶接を施す場合には、缶外面１０１ａにおける地板１１１と胴板１２１との突き合わせ部分１０４には、保護用被膜を施すのが好ましい。
【００３３】
上記内面溶接部１０３の形成動作である缶内面溶接方法について、詳しく説明する。
上述したように、現実的には、地板１１１の端部１１１ａと胴板１２１の開放端１２１ａとの突き合わせ部分１０４において上記段差８が生じることは避けられず、さらに該段差８の大きさは、缶内面１０１ｂの全周において均一ではなく変化する。このような状況下において、缶内面１０１ｂの全周において内面溶接部１０３がほぼ均一に平滑面１０３ａを有する必要がある。缶内面１０１ｂの全周において内面溶接部１０３がほぼ均一に平滑面１０３ａを有するようにする方法としては、例えば、段差８の大小に合わせて溶接条件を変化させて溶接を行う方法が考えられる。しかしながら該方法では、生産性に欠け現実的ではない。よって、生産性をも考慮すると、段差８の大小に合わせて溶接条件を変化させるのではなく、缶内面１０１ｂの全周に渡り同一の溶接条件にて突き合わせ部分１０４を缶内面１０１ｂ側から溶接する必要がある。ここで上記溶接条件とは、溶接電流、電圧の他、シールドガスの成分や流量、溶接速度等の、溶接を行うに必要となる条件である。
そこで出願人は、以下に説明するように、溶接の種類、シールドガスの種類、シールドガスへ添加する添加ガスの種類、及び添加ガスの添加量について、検討を重ねた。
【００３４】
まず、図１に示すように、缶内面１０１ｂにおける突き合わせ部分１０４に対して、缶内面１０１ｂ側から、本実施形態ではＴｉｇ溶接を行う。Ｔｉｇ溶接を採用した理由は、Ｔｉｇ溶接ではスパッタ等の発生が無く、缶内面１０１ｂに新たな凹凸を生じさせることが無いからである。一方、本実施形態ではＴｉｇ溶接を採用したが、これに限定されるものではなく、例えばＭＩＧ溶接等を缶内面１０１ｂへの新たな凹凸の発生が少ない条件で用いることも可能である。この場合、スパッタの発生は、極力抑える必要がある。
【００３５】
又、上記Ｔｉｇ溶接では、溶接棒は使用せず、母材である地板１１１及び胴板１２１を溶融させ、固化させる。これは、溶接棒を使用することで、過剰な肉盛りが生じ、新たな凹凸や、オーバーラップ部の発生が考えられるからである。
【００３６】
さらに、上記Ｔｉｇ溶接では、不活性ガスに水素ガスを混合させたシールドガスを使用する。不活性ガスとしては、本実施形態ではアルゴンガスを使用したが、アルゴンガスに限定するものではなく、例えばヘリウムガス等を使用してもよい。上述したように、缶内面１０１ｂ側から突き合わせ部分１０４の溶接を行う目的は、突き合わせ部分１０４の缶内面１０１ｂにおける平滑化を図ること、及び突き合わせ部分１０４における溶接信頼性の確保を図ることである。特に、上記平滑化という目的を達成するためには、シールドガスが重要なポイントを占めることに出願人は気付き、シールドガスの種類について試行錯誤を重ねた。例えば、シールドガスをアルゴンガスのみにて構成した場合、内面溶接部１０３には、アンダーカットが発生し、又、生産性を満足する程度の溶接施工速度が得られなかった。ここで、アンダーカットとは、溶接ビードの幅方向における両端部分にて、ビードの延在方向に沿って生じる凹状の窪みであり、例えばＪＩＳ  Ｚ  ３００１（１９９９年版）に示されるものである。
【００３７】
さらに、缶内面１０１ｂの全周に渡り同一の溶接条件にて溶接を行い、かつ内面溶接部１０３について全周に渡りほぼ均一な平滑面１０３ａを得るためには、不活性ガスに加える添加ガスの種類、及びその添加量が重要であることを出願人は突き止め、添加ガスの種類、及びその添加量についても試行錯誤を重ねた。その結果、図１０に示すように、添加するガスとしては水素が好ましい。水素が好ましい理由として、水素の添加により、アーク電圧が上がり入熱が向上し、又、アークを緊縮させ溶け込みが向上するからであると考える。さらに、水素の添加量は、０．５〜７．５％、より好ましくは３〜７％、最良として７〜７．５％であることを見出した。上述の水素添加の理由から、水素の添加量は、多い方が好ましいと考えるが、添加量が８％を超えると爆発域に入ることから、その上限は７．５％としている。ここで、不活性ガスに対する水素ガスの上述の添加割合は、体積比で示しており、水素ガスが例えば０．５％の場合、不活性ガスは残りの９９．５％を占め、水素ガスが例えば７．５％の場合、不活性ガスは残りの９２．５％を占める。
【００３８】
図１０は、不活性ガスとしてアルゴンガスを用い、水素ガスの添加量と、溶接部の凹凸の大きさ、及び溶接後に当該溶接部に施される塗装状態との関係を、溶接速度毎に示したものである。図１０から明らかなように、水素ガスを添加しない場合つまりアルゴンガスのみにて溶接を行ったときには、溶接部の凹凸について、後述の、高低差及び曲率半径を満足せず、よって、塗装状態も不良（×）となる。一方、水素ガスを下限０．５％、上限７．５％の範囲で加えることで、溶接部の凹凸について、後述の高低差及び曲率半径を満足し、塗装状態についても良好（○、◎）となる。尚、塗装状態における「○△」の評価は、実用上全く問題を生じないが、他条件の場合との相対的比較において若干劣る部分が存在する場合を意味する。又、溶接速度により塗装状態の良否が大きく左右されることはないが、図１０から明らかなように溶接速度が遅い方がより溶接状態は良好となる。又、塗装状態が良好とは、缶内面の塗膜において、塗装不具合部分が存在しない状態であり、塗装状態が不良とは、上記塗膜において塗装不具合部分が存在する状態をいう。
【００３９】
上述のような割合にて不活性ガスに水素ガスを加えることで、内面溶接部１０３には、アンダーカットは発生せず、かつ上述したように缶内面１０１ｂに塗装を行う場合に塗装不具合部分を発生させる程度の凹凸が生じることはなく、かつ、生産性を満足する溶接施工速度が得られた。ここで、上記塗装不具合部分を発生させる程度の凹凸とは、例えば上述したような段差８等が相当し、具体的には、凹凸の測定方向における基準長さにおいて、板厚方向１０９ｃに５００μｍ以上の高低差にてなり、かつ２００μｍ以下の曲率半径を有する凹凸１４１が相当する。又、上記生産性を満足する溶接施工速度とは、６００〜７００ｍｍ／分である。
又、上述のような割合にて不活性ガスに水素ガスを加えた状態で溶接を行うときの、溶接電流は、８０〜２００Ａである。
【００４０】
上述のような割合にて不活性ガスに水素ガスを加えたシールドガスを使用することで、
具体的には図１、図６、及び図１１に示すように、測定方向１４３に沿った基準長さ１４４に含まれる凹凸１４１について、板厚方向１０９ｃに沿った最大高低差１４２を５００μｍ未満に抑え、かつ上記基準長さ１４４に含まれるそれぞれの凹凸１４１について２００μｍを超える曲率半径１４５を有するようにすることができた。一例として、水素ガスの添加量を７％としたとき、溶接施工速度７００ｍｍ／分にて溶接を行っても、内面溶接部１０３の全域において、基準長さ１４４に含まれるそれぞれの凹凸１４１の高低差１４２を５００μｍ未満とし、かつ各凹凸１４１について２００μｍを超える曲率半径１４５を有するようにすることができた。尚、図１１は、基準長さ１４４，曲率半径１４５等を説明するための概念図であり、各部分の大小関係は、実際の場合とは相違する。
【００４１】
上記測定方向１４３とは、例えば製品の表面性状について規定しているＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１年版）の規定を参考とし、当該内面溶接部１０３における任意箇所を検査する触針の測定方向に相当する方向である。図６では、測定方向１４３と缶軸方向１０９ａとを便宜上一致させて図示したが、上記ＪＩＳの規定からも明らかなように、測定方向１４３の方向は缶軸方向１０９ａ等に限定されるものではない。又、上記基準長さ１４４は、本実施形態では、２．５ｍｍとしているが、その値は、例えば缶内面への塗装による塗膜における塗装不具合部分の判定基準との関係により、適宜設定することができる。さらに上記最大高低差１４２とは、基準長さ１４４内に含まれる凹凸１４１の内、最も深い凹の谷底から最も高い凸の山頂までの長さであり、上記ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定する「Ｒｚ」に相当する概念である。又、最大高低差１４２の測定方法も、上記ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定する方法を参考とした。
【００４２】
勿論、内面溶接部１０３における凹凸１４１の高低差１４２の値は、缶外面１０１ａから裏波を形成するように溶接したことで得られた値ではなく缶内面１０１ｂ側からの溶接のみを行って得られる値であり、又、缶内面１０１ｂ側からの溶接後に内面溶接部１０３に対して、さらに研磨や潰し等の物理的処理、あるいは薬品等による化学的処理を施した後における値ではない。
このように、本実施形態の溶接方法は、缶内面１０１ｂ側からの溶接のみを行い上記高低差１４２を得ることができることから、溶接部に対してさらに処理を施すことで所定の凹凸値を得るような場合に比べて、非常に短時間にて缶容器の製作を可能とし、生産性においても効果を発揮する。
【００４３】
尚、図１は、上記高低差１４２を説明するための図であり、地板１１１及び胴板１２１が同じ板厚であり、かつ突き合わせ部分１０４では、直径方向７つまり板厚方向１０９ｃにおいて段差８が存在しない理想状態を図示している。一方、実際には、上述したように、突き合わせ部分１０４では、図４Ａ、図５Ａ、及び図１５に示すように、缶内面１０１ｂにおいて板厚方向１０９ｃに段差８が存在する。尚、図４Ａに示す状態は、突き合わせ部分１０４の缶内面１０１ｂにて板厚方向１０９ｃにおいて、地板１１１及び胴板１２１が一致している状態、つまり段差８が存在しない状態を示しており、図５Ａに示す状態は、地板１１１及び胴板１２１が一致していない状態、つまり両者間で段差８が存在する状態を示している。
【００４４】
しかしながら、本実施形態における上述した溶接方法にて缶内面１０１ｂに溶接を施すことで、図４Ａに示す状態を図４Ｂに示す状態に、及び、図５Ａに示す状態を図５Ｂに示す状態に、それぞれ改善することができ、基準長さ１４４に含まれる凹凸１４１について、板厚方向１０９ｃに沿った最大高低差１４２を５００μｍ未満に抑え、かつ上記基準長さ１４４に含まれるそれぞれの凹凸１４１について２００μｍを超える曲率半径１４５を有するようにすることができる。尚、上述のように突き合わせ部分１０４において段差８が存在することは避けられないことから、内面溶接部１０３の全体を巨視的に見ると、つまり上記基準長さ１４４を超える距離において凹凸を測定すると、図４Ｂ、図５Ｂ、及び図１１に示すように、板厚方向１０９ｃの高低差１４２は５００μｍを遙かに超えてしまう。即ち、上述のように突き合わせ部分１０４では元々段差８が存在することから、内面溶接部１０３の全体においては、図１１に示すように、いわゆるうねり１４６が存在する。該うねり１４６を測定するとその高低差は５００μｍを遙かに超えてしまう。しかし、これは、巨視的に見た場合であり、缶内面１０１ｂへの塗装において上記塗装不具合部分を発生させるものではない。塗装不具合部分が発生するか否かは、上記基準長さ１４４に含まれる凹凸１４１の高低差１４２及び曲率半径１４５が問題となる。
【００４５】
又、一般的に、溶接部において板厚方向に最も大きな凹凸が発生する箇所は、アンダーカット部、オーバーラップ部、及び溶接開始部と溶接終了部とが重なる溶接終端部である。よって、アンダーカット部、オーバーラップ部、及び溶接終端部に注目して、これらの箇所にて、上述のように、高低差１４２を５００μｍ未満に抑え、及び曲率半径１４５を２００μｍを超えるように溶接を行っても良い。尚、上記オーバーラップ部とは、例えばＪＩＳ  Ｚ  ３００１（１９９９年版）に示されるもので、溶接溶融金属が非溶融の母材表面に乗り上げた部分である。又、上記溶接終端部は、円筒形状物をその周方向に沿って全周溶接するときに、溶接開始部分と溶接終了部分とが重なった部分であり、例えば溶接幅の中央部に凹凸が生じるような部分である。
【００４６】
尚、上述の説明は、地板１１１と胴板１２１とを缶内面１０１ｂにて溶接する場合であるが、図２に示すように、天板１３１と胴板１２１とを缶内面１０１ｂにて溶接する場合にも適用可能である。この場合、後で胴板１２１に取り付けられる地板１１１は、缶外面１０１ａにて溶接されることになる。
【００４７】
以上説明した缶内面の溶接方法は、本実施形態では、図７に示すように、溶接トーチ１５１、溶接条件設定装置１５２、トーチ駆動装置１５３、及び制御装置１５４を備えた溶接機１５０にて実行される。
溶接トーチ１５１は、鍋底型ドラム缶１０１の缶内面１０１ｂに対して、直径方向７に沿い、かつ溶接トーチ１５１の進行方向、例えば後述の時計回り方向に対して、いわゆる前進角約３〜２０度にて、設置される。このような溶接トーチ１５１を本実施形態では、軸周り方向１０９ｂに沿って等間隔に３箇所にて配置している。尚、本実施形態では、溶接トーチ１５１は、３つであるが、一つ若しくは複数個とすることができる。
溶接条件設定装置１５２は、上述した缶内面の溶接方法が実行され基準長さ１４４内に含まれる凹凸１４１の上記高低差１４２を５００μｍ未満に抑え、かつ各凹凸１４１の曲率半径１４５が２００μｍを超えるように、溶接トーチ１５１に供給するシールドガス流量、電圧等の溶接条件を設定する装置である。尚、上記溶接条件は、溶接開始前に設定され、溶接中に自動的に可変となるものではない。
トーチ駆動装置１５３は、軸周り方向１０９ｂに沿って例えば時計回り方向へ、上述したような溶接施工速度にて溶接トーチ１５１を一定速にて回転させる装置である。
制御装置１５４は、溶接条件設定装置１５２及びトーチ駆動装置１５３に対して動作上の制御を行う。
【００４８】
このように本実施形態では、軸周り方向１０９ｂに沿って３箇所に溶接トーチ１５１を配置したことから、より短時間にて、鍋底型ドラム缶１０１の全周に対して溶接を行うことができる。
【００４９】
尚、本実施形態では、鍋底型ドラム缶１０１を固定し、溶接トーチ１５１を軸周り方向１０９ｂへ移動させる構造を採っているが、これに限定されず要するに、鍋底型ドラム缶１０１と溶接トーチ１５１とを軸周り方向１０９ｂに相対的に移動させればよい。
【００５０】
上述した内面溶接部１０３を形成した後、必要に応じて、缶内面１０１ｂには、例えば吹き付けにて塗装が行われる。本実施形態の缶内面溶接方法により、凹凸１４１の高低差１４２及び曲率半径１４５を制限することができることから、該塗装工程において、吹き付け塗装であっても内面溶接部１０３を含む缶内面１０１ｂに上記塗装不具合部分を発生させることなく、効率的に塗装を行うことができる。よって、本実施形態の缶内面溶接方法は、塗装工程においても生産性向上に寄与するものである。
【００５１】
上述のように本実施形態では、鍋底型の地板１１１を用い該地板１１１と胴板１２１とを缶胴部にて突き合わせて缶内面１０１ｂにて溶接した鍋底型ドラム缶１０１を例に採った。しかしながら、本実施形態における缶の内面溶接方法は、突き合わせ溶接を行う場合に限定されるものではない。例えば図８に示すように、鍋底型地板１１１を、胴板１２１の缶内面１０１ｂにすみ肉溶接又はシーム溶接した缶容器１０８−１も存在する。このような場合、既に缶内面１０１ｂに為された上記すみ肉溶接又はシーム溶接部分１０５−１に対して、さらに、上述した内面溶接方法にて再度溶接を施すことができる。このような再溶接により、すみ肉溶接又はシーム溶接部分１０５−１の平滑化を行うことができる。
【００５２】
さらに又、図９に示す缶容器１０８−２のように、缶内側へ折り曲げた胴板１２２に対して、例えば地板１１２を缶内面１０１ｂ側に配置して、すみ肉溶接又はシーム溶接して製作される場合もある。このような缶容器１０８−２についても、缶内面にて既に施されている溶接部１０５−２に対して、再度、上述した内面溶接方法による溶接を施すことで、溶接部１０５−２の平滑化を行うことができる。
これらの場合のように、本実施形態の内面溶接方法を、既施工の溶接部を平滑化する目的で適用することも可能である。
【００５３】
尚、以上の説明では、本実施形態の溶接方法は缶容器の内面に溶接を行う場合を例に採ったが、溶接棒を用いずに行うＴｉｇ溶接であって、シールドガスとして不活性ガスに０．５〜７．５％の割合にて水素を添加したガスを用いて溶接を行う方法は、缶容器の外面側から行う溶接に適用することもでき、又、周方向溶接及び軸方向溶接を問わない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、例えばドラム缶のような缶容器の胴板と地板とが当該缶容器の特に内面側から溶接され形成される缶容器に適用可能であり、又、特に上記内面側から行われる溶接方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態における溶接方法にて缶内面に施された胴板と地板との溶接部の状態を説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態における溶接方法にて缶内面に施された胴板と天板との溶接部の状態を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態における溶接方法を用いて胴板と地板とを缶内面にて溶接して作製されたドラム缶を示す図である。
【図４Ａ】胴板と地板との突き合わせ部分に段差が無いときの溶接前の状態を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す状態に対する溶接後の状態を示す断面図である。
【図５Ａ】胴板と地板との突き合わせ部分に段差が存在するときの溶接前の状態を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す状態に対する溶接後の状態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態における缶内面溶接方法にて形成された内面溶接部における判定距離及び判定領域を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態における缶内面溶接方法を実施するための溶接機の一構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における缶内面溶接方法が適用可能な缶の一形態を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における缶内面溶接方法が適用可能な缶の他の形態を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態における缶内面溶接方法にて溶接を行うとき、シールドガスへの水素添加量と塗装状態との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における溶接方法にて缶内面に施された胴板と地板との溶接部の状態を説明するための図である。
【図１２】巻き締めにて胴板と地板とを接合した従来のドラム缶を示す図である。
【図１３】鍋底型地板と胴板とを缶外面にて溶接した従来の鍋底型ドラム缶を示す図である。
【図１４】鍋底型地板と胴板との突き合わせ部分での段差を説明するための図である。
【図１５】鍋底型地板と胴板との突き合わせ部分での段差の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１…鍋底型ドラム缶、１０１ａ…外面、１０１ｂ…内面、１０２…外面溶接部、
１０３…内面溶接部、１０９ａ…軸方向、１０９ｂ…軸周り方向、
１０９ｃ…板厚方向、１１１…地板、１２１…胴板、１３１…天板、１４１…凹凸、
１４２…高低差、１５１…溶接トーチ。
【図１】
2006298417.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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