(57)【要約】【課題】継手成形に伴うローラの過負荷に起因する継手形状異常と工具の摩耗を抑制し、高品質なタンク部分品を提供し生産性を向上するとともにローラの長寿命化を実現する。【解決手段】第一のローラにおいては、ローラ径とワーク径の比率に応じた適切な溝角度を選択するとともに、第二のローラにおいては、加工軌道でワークをフランジ上に成形する第一の加工軌道と、フランジ状部分を第一のローラに押込む第二の加工軌道で成形することにより、加工負荷を軽減するとともに高品質な継手形状を得る。【選択図】    図１
2018103224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成形対象であるワークの外周面に当接可能に配置され、前記ワークを成形する第一のローラと、前記ワークの内周面に当接可能に配置され、前記ワークを成形する第二のローラとを用いて、前記ワークの開口端周縁に継手を成形する継手の加工方法であって、
前記第一のローラを前記ワークの外周面に当接する第一の工程と、
前記第二のローラを、前記ワークの内周の内側から前記ワークの外周の外側へ移動し、前記ワークの開口端にフランジ部を成形する第二の行程と、
前記第二のローラが、前記ワークの軸方向に移動し、前記第一のローラと協動することにより、前記フランジ部を挟み込んで継手を成形する第三の行程と、
を含む継手の加工方法。
【請求項２】
前記ワークの形状は円筒状であり、継手の断面形状はＺ字状であることを特徴とする請求項１に記載の継手の加工方法。
【請求項３】
前記ワークの形状は碗状であり、継手の断面形状はＬ字状であることを特徴とする請求項１に記載の継手の加工方法。
【請求項４】
前記第一のローラと前記第二のローラとを用いて、前記ワークの開口端周縁に断面がＺ字状の継手を成形する継手の加工方法であって、
前記ワークの外径をＲ、前記第一のローラの外径をｒ、Δをｒで定まる微小量、前記第一のローラの回転軸と前記ワークの回転軸とがなす角度をθ1、継手の曲げ角度をθ2とした場合に、θ1＋θ2＞90°であるとともに、0°＜θ1＜90°に対してθ2が式（１）を満た
すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の継手の加工方法。
【数１】
2018103224.tif 000006
【請求項５】
前記第一のローラと前記第二のローラとを用いて、前記ワークの開口端周縁に断面がＺ字状の継手を成形する継手の加工方法であって、
前記ワークの外径をＲ、前記第二のローラの外径をｒ2、Δをｒ2で定まる微小量、前記第二のローラの回転軸と前記ワークの回転軸とがなす角度をθ3、継手の曲げ角度をθ2とした場合に、θ3＋θ2＞90°であるとともに、0°＜θ3＜90°に対してθ2が式（２）を満
たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の継手の加工方法。
【数２】
2018103224.tif 000007
【請求項６】
前記第一のローラと前記第二のローラとを用いて、前記ワークの開口端周縁に断面がＬ字状の継手を成形する継手の加工方法であって、
前記ワークの外径をＲ、前記第一のローラの外径をｒ、Δをｒで定まる微小量、前記第一のローラの回転軸と前記ワークの回転軸とがなす角度をθ1、継手の傾斜角をθ4とした場合に、θ1＋θ4＞90°であるとともに、0°＜θ1＜90°に対してθ4が式（３）を満たす
ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の継手の加工方法。
【数３】
2018103224.tif 000008
【請求項７】
請求項１に記載の継手の加工方法を用いて前記ワークの形状が円筒状であるワークと碗状であるワークとを成形した後、これら２種類のワークを開口端で嵌め合わせ、溶接してタンクを製造するタンクの製造方法であって、
前記ワークの形状が円筒状であるワークと碗状であるワークのうち、一方の開口端にＺ字状の継手を成形し、他方の開口端にＬ字状の継手を成形するとともに、前記Ｌ字状の継手と前記Ｚ字状の継手の各傾斜面を、各継手の根元部に対してそれぞれ鋭角をなすように成形した後、両者を嵌め合わせることを特徴とするタンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸対象部材の端部の加工方法、および、端部の加工方法を用いて特に内部に流体を蓄える容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に流体を蓄える圧力容器として、金属薄板や複合材で製造されたものが知られている。このうち、貯湯式給湯器用タンクとして、ステンレス薄板からなる複数の部材を溶接などの手段で接合したものが多用されている。この種のタンクの製造方法としては、平板をロール曲げ成形した後に向かい合う二辺を溶接することで円筒状の胴部を形成し、一方、平板を絞りあるいは張り出しなどのプレス加工またはヘラ絞り加工で椀状に成形したものを鏡部とし、胴部の両端の開口部に鏡部の周縁部を全周にわたって溶接する方法がある。ここで、胴部の開口部と鏡部の周縁部の全周に渡って溶接することを周溶接と呼び、胴部と鏡部の接合部には、周溶接のために、スピニング加工などによって断面形状がＬ字状あるいはＺ字状の継手が成形されている（例えば、特許文献１、特許文献３参照）。
【０００３】
給湯器用タンクの薄肉化や長寿命化のためには、隙間を持たない突合せ継手とすることが望ましいが、一般に、薄板の突合せ継手は、溶接される２枚の薄板の隙間や板厚方向の変位を厳密に管理しなければ、良好な突合せ継手を得られない。給湯器用タンクの周溶接で良好な突合せ継手を得るために、胴部と鏡部の直径および溶接前の継手寸法を厳密に管理する必要がある。このような継手のスピニング成形では、胴部または鏡部を回転させながら、二つのローラで当該部材の加工部位を内面及び外面から挟み込んで任意の形状に成形する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４８３０４号公報
【特許文献２】特開２０１５−２２１４４３号公報
【特許文献３】特開平４−９２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、Ｚ字状継手を成形するために、従来のようにＺ字状の断面を有するローラと鋭角の断面を有するローラを用いて円筒部材の端部を挟み込む方法では、特に鋭角の断面を有するローラの先端部に加工負荷が集中し、ローラの摩耗や亀裂などが生じる恐れがあった。これらの現象は、加工負荷の大きい板厚の大きい材料ほど顕著になる。
【０００６】
一方、Ｚ字状継手とＬ字状継手を嵌め合わせる際に、円筒部材の真円度が悪いと、周内の一部でＬ字状継手とＺ字状継手の庇状部分とが接触し、Ｚ字状継手またはＬ字状継手を変形させて継手の密着状態が損なわれることにより周溶接不良を生じる恐れがあった。
【０００７】
本発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、ローラの摩耗や破損を防止するとともにスムーズな嵌め合いを実現する継手を成形する加工方法、およびスムーズな嵌め合いを実現した継手を用いたタンクの製造方法の提案を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る継手の加工方法は、
被成形対象であるワークの外周面に当接可能に配置され、前記ワークを成形する第一のロ
ーラと、前記ワークの内周面に当接可能に配置され、前記ワークを成形する第二のローラとを用いて、前記ワークの開口端周縁に継手を成形する継手の加工方法であって、
前記第一のローラを前記ワークの外周面に当接する第一の工程と、
前記第二のローラを、前記ワークの内周の内側から前記ワークの外周の外側へ移動し、前記ワークの開口端にフランジ部を成形する第二の行程と、
前記第二のローラが、前記ワークの軸方向に移動し、前記第一のローラと協動することにより、前記フランジ部を挟み込んで継手を成形する第三の行程と、
を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ローラの負荷を増やすことなく嵌合作業性と密着性に優れた継手を得ることが可能となる。また、タンクの薄肉化や長寿命化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１による継手の加工方法を説明するための図である。
【図２】実施の形態１による継手の加工装置の構成を示す概略図である。
【図３】実施の形態１の継手の加工装置の把持機構の概略図である。
【図４】実施の形態１の継手の加工装置に用いる第一のローラの側面図である。
【図５】実施の形態１の継手の加工装置に用いる第一のローラもしくは第二のローラの回転軸の傾斜角と継手の曲げ角度との関係を示す図である。
【図６】実施の形態１の継手の加工装置に用いる第二のローラの側面図である。
【図７】実施の形態１による継手の加工工程を示す概略図である。
【図８】実施の形態２による継手の加工装置の構成を示す概略図である。
【図９】実施の形態２の継手の加工装置に用いる第一のローラの側面図である。
【図１０】実施の形態２の継手の加工工程を示す概略図である。
【図１１】従来方法における継手の嵌め合い状態を説明するための図である。
【図１２】実施の形態３における継手の嵌め合い状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による加工工具の側面図及び円筒状部材の被加工部の断面図を示す。本実施の形態１では、被加工対象のワークは、例えば給湯機用のタンクの部分品であり、ここで用いられるワークは主として円筒形状のものを想定しており、その両端は開口している場合を採り上げる。特に、図１においては、円筒状ワーク１０３は、その開口端近傍のみの断面形状を示し、この断面がＺ字状の継手１０４（簡略化してＺ字状継手１０４とも呼ぶ）を加工する場合について以下説明する。
ここで、給湯機用タンクは、一般に、円筒部材の両端の開口部に蓋あるいは底として碗状の部材を溶接することにより製造され、前記ワークは、給湯機用タンクの胴部となる部分品である。これらのワークは、例えば板厚が0.5ｍｍ〜1.0ｍｍ程度のステンレス材であり、直径は200ｍｍ〜700ｍｍ程度である。円筒部材の場合、その長さは500ｍｍ〜2000ｍ
ｍ程度である。なお、これらの寸法はタンクの設計によって決定される値であって、本実施の形態に係る発明は、これらの寸法に限定されるものではない。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１の円筒部材を加工する装置の構成を示す概略図である。本実施の形態に関わる加工装置は、円筒状のワークを把持する把持機構２０１と、ワークを加工する加工工具である第一のローラ１０１、および第二のローラ１０２と、これら加工工具が取り付けられる支持機構（図示せず）、芯（円筒状のワークの内面に沿って設置され、扇形ブロックを同心状に配置するための構造物）となる治具２０５、支持機構を駆動する駆動装置２０２、および把持機構を駆動する駆動装置２０３と、これらを所定の位置および速度で動作させる制御部２０４とからなる。把持機構とその駆動装置２０３、お
よび支持機構とその駆動装置２０２は、それぞれ機械的に結合されている。また、各駆動装置は、制御部と電気的に接続されており、コンピュータ等で構成される制御部からの電気的指令信号によって、把持機構および支持機構を所定の位置に所定の速度で動作させる。実施の形態１においてはワークの外径が600ｍｍであって、ローラの外径が120ｍｍの場合について述べる。
【００１３】
まず、装置の把持機構について説明する。把持機構は、円筒部材が加工中に軸方向へ移動しないように固定するとともに、軸（図中、一点鎖線で示した）を中心に、回転する機能を有する。この把持機構は、図３に示すように、この軸を中心にして回転対称に配置されるとともに、回転中心である軸を中心として、放射状に移動可能な扇形ブロック２０６と、前記ブロックを支持および駆動させる部分により構成される。
図３（ａ）において、扇形ブロック２０６の支持部材３０１は円錐状ブロック３０２の軸方向への移動により、上下に移動する。例えば、扇形ブロック２０６を円筒状ワーク１０３に当接させる場合には、円錐状ブロック３０２が図３（ａ）において、左方向に移動させる（図３（ｃ）参照）。
【００１４】
図３で、扇形ブロックは４分割で描かれているが、必ずしも４分割に限定される必要はない。当該把持機構の動きは、最初、扇形ブロックが円筒状ワークの内径よりも小さい半径に収まるよう回転中心方向に寄っており、その状態で円筒状ワーク内に挿入される（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。次いで、図３（ｃ）に示すように、円錐状ブロック３０２が矢印Ａの方向に移動することにより、扇形ブロック２０６が、矢印Ｂ方向、すなわち、円筒状ワークの内側で半径方向外向き、に移動し、円筒状ワーク１０３の内面と扇形ブロック２０６の外面とが当接する（図３（ｄ）参照）。
【００１５】
さらに、円筒状ワークが塑性変形しない範囲で扇形ブロックを半径方向外側に移動させると、円筒状ワークの周方向の張力によって扇形ブロックの表面と円筒状ワークの接触面との間に摩擦力が生じ、円筒状ワークと扇形ブロックとが固定される。ただし、前記把持機構は本実施の形態の一例であって、本実施の形態が、これらの把持方法や把持手段によって限定されるものではない。
【００１６】
次に、加工工具について説明する。加工工具は、ワークの外面に当接する第一のローラと、ワークの内面に当接する第二のローラとから構成される。第一のローラと第二のローラはそれぞれ独立に動作する駆動装置と結合した支持機構に取り付けられており、互いに干渉しない範囲で、ワークに対して半径方向および軸方向に独立に移動することができる。ワークの回転軸と第一のローラの回転軸と第二のローラの回転軸は、加工精度（寸法精度）をよくする観点から全て同一平面上にあることが望ましい。
【００１７】
図４に第一のローラの側面図を示す。第一のローラは、軸受を介して回転軸４０２に固定されており、周方向の外力によって自由に回転することができる。第一のローラの回転軸は、円筒状ワークの回転軸に対して所定の角度θ1だけ傾斜させてある。ローラの外周
近傍には、円筒状ワークを加工する際にメス型となる、例えば三角形状に凹んだ溝部４０１が成形されている。円筒状ワークに成形されるＺ字状の継手の外側はこの溝部に沿って成形される。
【００１８】
円筒部材の回転軸と第一のローラの回転軸の成す傾斜角をθ1、第一のローラで成形さ
れる継手の曲げ角度をθ2とすると、例えばθ1＝30°、θ2＝65°である。これらの最適
な角度は、ワークの外径Ｒと第一のローラの外径ｒとの比に関係しており、式（１）によって表される。
【数１】
2018103224.tif 000003
式（１）において、Δは正の微小量である（具体的には、Δはｒによって定まる量であって、Δ＜ｒ／１００を満たす微小量）。図５に、式（１）から求めた傾斜角θ1におけるθ2の最小角度の一例を示す。
【００１９】
この図より、軸の傾斜角θ1に対してθ2が十分大きな値でない場合、すなわち、式（１）から軸の傾斜角θ1に対してθ2の最小値が決まるので、その最小値より小さなθ2である場合、ローラ外周が加工途中の継手あるいは加工された継手と干渉し、所望の継手形状を成形できないだけでなく、ローラ外周部に過負荷を生じ、ローラの破損を生じる恐れがあることが判る。
【００２０】
以上説明したように、円筒部材の回転軸と第一のローラの回転軸の成す傾斜角、および第一のローラで成形される継手の曲げ角度を式（１）を満たすように設定することにより、成形途中の継手とローラ先端の干渉が低減されるので、ローラの加工負荷が低減され工具の摩耗や破損が少なく、工具寿命を長くすることができるという効果がある。また、継手に対しても余分な摩擦が軽減できるため、品質の良い継手形状を得ることができる。
【００２１】
図６に第二のローラの側面図を示す。第二のローラは、軸受を介して回転軸６０１に固定されており、周方向の外力によって自由に回転することができる。第二のローラの回転軸は、円筒状ワークの回転軸に対して所定の角度θ3だけ傾斜させてある。ローラの外周
近傍は、円筒状ワークを加工する際にオス型となるよう斜面６０２が成形されている。
【００２２】
この場合においても、上記第一のローラの場合と同様、角度θ3と継手の曲げ角度θ2についての最適な角度は、次式（２）によって表される。ここで具体的な角度θ3およびθ2の値は、先に説明したθ1をθ3で置き換えて、θ3とθ2を考えればよい。また、Ｒは上記式（１）で説明したものと同様である。ただし、ｒ2は第二のローラの外径であり、Δは
このｒ2で定まる正の微小量である（具体的には、Δはｒ2によって定まる量であって、Δ＜ｒ2／１００を満たす微小量）。
【数２】
2018103224.tif 000004
【００２３】
以上説明したように、円筒状ワークの回転軸に対する角度θ3および継手の曲げ角度θ2が式（２）を満足するように設定することにより、成形途中の継手とローラ先端の干渉が低減されるので、ローラの加工負荷が低減され工具の摩耗や破損が少なく、工具寿命を長くすることができるという効果がある。また、継手に対しても余分な摩擦が軽減できるため、品質の良い継手形状を得ることができる。
【００２４】
円筒状ワークに成形されるＺ字状の継手の内側は、第二のローラの外周近傍に沿って成形される。第二のローラの回転軸は、ローラを支持するアームに取り付けられており、アームは駆動装置によってワークの半径方向および軸方向に対して所定の位置に移動させることができる。駆動装置は、コンピュータなどで構成されている制御部と電気的に接続されており、制御部からの電気的指令信号によって制御される。
【００２５】
図７に本発明の実施の形態１に係る加工工程を示す。第一の工程（図７（ａ）参照）でワークの外面に当接する第一のローラは、当該ワークの開口端より所定の長さだけ他端側
に接するように配置される。このとき、第一のローラとワークを挟んでワークの内面側には、把持機構とは別に芯となる治具２０５が配置され、ワークの内面に当接している。
【００２６】
なお、この治具はワークおよび把持機構が回転するときには、これらとともに回転する。さらに、ワークの回転は第一のローラがワークに当接してから開始することが望ましい。このようにすることで、ワークの外面に第一のローラのスリップによる引っかき傷がつくことを防止できるからである。
【００２７】
ワークは、第一のローラおよび芯となる治具が当接された状態で、低速から回転を開始し、徐々に回転速度を速め、例えば100〜300rpmで定速となるように回転することが望ま
しい。回転速度が遅い場合は生産タクトが遅くなり生産性が悪化することは言うまでもないが、生産タクトを早くすべく無制限に回転速度を速くすると、装置の共振による振動で加工不良が生じる恐れ、あるいは、回転停止時に、慣性によりワークが、把持機構との間にスリップを生じ、ワークの内面にキズを生じる恐れがあるため、所定の回転速度で回転させる必要がある。すなわち、回転速度は生産性および装置とワークの共振周波数に関わる装置とワークの剛性から決められるので、本実施の形態は、前記回転速度に限定されるものではない。
【００２８】
一方、ワークの内面より当接する第二のローラは、当該ワークの開口端より所定の長さだけ他端側に接するように配置される。第二の工程（図７（ｂ）参照）において、ワークが所定の回転速度に達した時点から、第二のローラは開口端部をワークの半径方向外側へ折り曲げるように図中に示した矢印Ｄ方向に移動し、ワーク開口端にフランジ状の部分であるフランジ部７０１を成形する。
【００２９】
次いで、第三の工程（図７（ｃ）参照）で、第二のローラは、フランジ先端部より所定の長さだけ内側に当接するように移動し、さらに軸方向（図中に示した矢印Ｅ方向）に第一のローラに向かって移動することで、前記フランジ部が第一のローラの溝部形状に沿うように成形する。
【００３０】
このように加工することで、継手部の減肉を抑制するとともに、ローラへの加工負荷を低減することができるという顕著な効果がある。
なお、本実施の形態では円筒ワークの開口端部（開口端部の軸方向長さは、軸全長に対して１／２００〜１／３００程度である）にＺ字状継手を成形する場合について述べたが、碗状ワークの開口端にＺ字状継手を加工してもよい。
【００３１】
以上説明したように、実施の形態１の発明においては、ワークの開口端部にフランジ状の成形途中形状を経てＺ字形状を成形するので、円筒形状からワーク開口端近傍を第一のローラの溝形状に直接押込んで加工するよりも加工負荷が少ないため、工具の摩耗や破損が少なく、工具寿命を長くすることができると言う効果がある。また、継手の減肉を抑制できるため、高精度の継手形状を得ることができる。
【００３２】
実施の形態２．
本実施の形態２では、碗状ワークの開口周縁部に断面がＬ字状の継手１００２を成形する場合について述べる。本実施の形態において、被加工対象のワークは、例えば給湯機用のタンクの部分品であって、平板を予め深絞りや張出しなどのプレス加工、あるいはヘラ絞りなどのスピニング加工によって碗状に成形されたものである。給湯機用タンクは、一般に円筒部材の開口端に蓋あるいは底として、鏡部（鏡板）と呼ばれる碗状の部材を溶接することにより製造され、前記碗状ワークは給湯機用タンクの蓋または底となる部分品である。
【００３３】
これらの碗状ワークは、例えば板厚が0.5ｍｍ〜1.0ｍｍ程度のステンレス材であり、直径は200ｍｍ〜700ｍｍ程度であり、この碗状ワークの深さは200ｍｍ〜400ｍｍ程度である。なお、これらの寸法はタンクの設計によって決定される値であって、本実施の形態は、これらの寸法に限定されるものではない。
【００３４】
図８は、本発明の実施の形態２における碗状ワーク８０３を加工する装置の構成を示す概略図である。本実施の形態に関わる加工装置は、この碗状ワーク８０３を把持する把持機構８０４と、碗状ワーク８０３を加工する加工工具である第一のローラ８０１および第二のローラ８０２と、把持機構８０４を駆動する駆動装置２０３、および加工工具を駆動する駆動装置２０２と、これらを所定の位置および速度で動作させる制御部２０４とからなる。
【００３５】
次に、装置の把持機構８０４について説明する。把持機構は、碗状ワークが加工中に回転軸方向へ移動しないように固定するとともに、軸を中心に回転する機能を有する。ワーク形状が碗状の場合、把持機構８０４は図８に示すようにワークの内面に接する半球状の治具８０５と、ワークの外面に接する固定治具８０６とで構成される。
【００３６】
当該把持機構の動きは、最初、半球状の治具８０５が碗状ワークの内面に当接するように配置される。次いで、碗状ワークの外面に接する固定治具８０６によって碗状ワークが半球状治具に密着するよう加圧する。碗状ワークは、碗状ワークの内面と半球状治具との摩擦力および碗状ワークの外面と固定治具との摩擦力によって、これらが一体となって回転可能なように固定される。なお、前記把持機構は、本実施の形態の一例であって、本実施の形態に係る発明は、これらの把持方法や把持手段によって限定されるものではない。
【００３７】
次に、加工工具について説明する。加工工具は、碗状ワークの外面に当接する第一のローラ８０１と、碗状ワークの内面に当接する第二のローラ８０２とから構成される。第一のローラと第二のローラは、それぞれ独立に動作する駆動装置と結合した支持機構に取り付けられており、互いに干渉しない範囲で、碗状ワークに対して半径方向および軸方向に独立に移動することができる。碗状ワークの回転軸と第一のローラの回転軸と第二のローラの回転軸は全て同一平面上にあることが望ましい。
【００３８】
図９に本発明の実施の形態２における第一のローラの側面図を示す。第一のローラは、軸受を介して回転軸９０１に固定されており、周方向の外力によって自由に回転することができる。第一のローラの回転軸は、円筒状ワークの回転軸に対して所定の角度θ1だけ
傾斜させてある。ローラの外周には、Ｌ字状継手を成形する際にメス型となる斜面９０２が成形されている。円筒状ワークに成形されるＬ字状の継手の外側はこの斜面に沿って成形される。
【００３９】
碗状ワークの回転軸と第一のローラの回転軸の成す傾斜角をθ1、Ｌ字状継手の曲げ角
度をθ4とすると、例えばθ1＝30°、θ4＝80°である。これらの最適な角度は、ワーク
の外径Ｒと第一のローラの外径ｒとの比に関係しており、式（１）と同様の微小量Δを用いて、式（３）によって表される。なお、傾斜角θ1におけるθ4の最小角度の一例は、図５において、θ2をθ4で置き換えて、実施の形態１の場合と同様に見てみることができる。
【数３】
2018103224.tif 000005
【００４０】
図５より、軸の傾斜角θ1に対してθ4が十分大きな値でない場合、すなわち、式（３）
から軸の傾斜角θ1に対してθ4の最小値が決まるので、その最小値より小さなθ4である
場合、ローラ外周が加工途中の継手あるいは加工された継手と干渉し、所望の継手形状を成形できないだけでなく、ローラ外周部に過負荷を生じ、ローラの破損を生じる恐れがあることが判る。
【００４１】
以上説明したように、軸の傾斜角θ1およびＬ字状継手の曲げ角度θ4が式（３）を満足するように設定することにより、成形途中の継手とローラ先端の干渉が低減されるので、ローラの加工負荷が低減され工具の摩耗や破損が少なく、工具寿命を長くすることができるという効果がある。また、継手に対しても余分な摩擦が軽減できるため、品質の良い継手形状を得ることができる。
【００４２】
図１０は、本発明の実施の形態２における円筒状部材の加工方法を示す。本実施の形態において、碗状ワークは、その深絞りやヘラ絞りなどの成形方法によっては、開口端の全周が回転軸に対して直交する平面上にない場合がある。このような場合には、継手を成形する前の工程で、せん断加工や切削加工によって開口端全周が回転軸に対して直交する平面上に揃うように成形加工されることが望ましい。
【００４３】
本発明の実施の形態２で継手を成形する第一の工程（図１０（ａ）参照）では、開口端を整形した後のワークに対して、その外面に当接する第一のローラ８０１は、碗状ワークの外面（図に示す上側面）に接する位置であって、当該ワークの開口端より所定の長さだけ離隔した位置に配置される。ワークは、第一のローラが当接された状態で、低速から回転を開始し徐々に回転速度を速め、例えば100〜300rpmで定速となるように回転すること
が望ましい。
【００４４】
回転速度が遅い場合は、生産タクトが遅くなり生産性が悪化することは言うまでもないが、生産タクトを早くすべく無制限に回転速度を速くすると、装置の共振による振動で加工不良が生じる恐れ、あるいは、回転停止時に慣性によってワークが把持機構との間にスリップを生じることにより、ワークの内面にキズを生じる恐れがあるため、所定の回転速度で回転させる必要がある。すなわち、回転速度は、生産性および装置とワークの共振周波数に関わる装置とワークの剛性から決められる。従って、本実施の形態に係る発明は、前記回転速度に限定されるものではない。
【００４５】
次に、第二の工程（図１０（ｂ）参照）で、碗状ワークの内面より当該ワークに当接する第二のローラ８０２は、碗状ワークの内面に接する位置であって、当該ワークの開口端から所定の長さだけ離隔した位置に配置され、ワークが所定の回転速度に達した時点から、第二のローラは開口端部を半径方向外側（図中の矢印の方向）へ折り曲げるように移動し、ワーク開口端にフランジ部１００１を成形する。
【００４６】
このとき、第一のローラと第二のローラの最小隙間は、少なくともワークの板厚以上の距離が確保されていることが望ましい。隙間を板厚以上とすることで、加工荷重を低減することができる。
【００４７】
次いで、第三の工程（図１０（ｃ）参照）で、第二のローラは、フランジ先端部より所定の長さだけ内側に当接するように移動し、さらに回転軸方向に第一のローラに向かって移動することで、前記フランジ部が第一のローラに押しつけられ、第一のローラに沿った形状へと成形される。
以上説明したように加工することで、継手部の根元の局所的減肉を抑制するとともに、ローラへの加工負荷を低減することができるという顕著な効果がある。
【００４８】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、前記実施の形態１もしくは２で成形された継手を有する部材の嵌め合わせについて説明する。
従来、Ｌ字状継手とＺ字状継手を組み合わせた後、溶接して製造するタンクの製造方法において、Ｌ字状継手の斜面は、Ｚ字状継手側に傾斜するように成形されていたが、図１１に示すように、ワークを嵌め合わせる場合に、Ｚ字状継手の庇部分１１０１に接触し、継手を変形させたり、Ｌ字状継手が外側へ外れたりする恐れがあった。
【００４９】
本発明の実施の形態３においては、図１２に示すように、Ｌ字状継手１２０１をＺ字状継手１２０２とは反対側に傾斜するように成形する（図において継手の根元部に対する曲げ角度θ2bが９０°以下になるように成形する）ことによって、Ｚ字状継手の庇部分１１０１に接触しても、斜面に沿ってＬ字状継手が内側へ嵌りやすく、嵌め合い作業性に優れるとともに、継手根元の良好な密着状態を得やすいという効果がある。この場合において、Ｚ字状継手の根元部に対する曲げ角度θ2aとＬ字状継手の根元部に対する曲げ角度θ2bは、同一である必要は無い。なお、点線で囲んだ領域Ｐは、Ｚ字状継手の根元部とＬ字状継手の根元部とが密着している領域である。
【００５０】
以上説明したように、実施の形態３のタンクの製造方法によれば、Ｌ字状継手の斜面がテーパ状となっており、Ｚ字状継手に対して挿入しやすく、円筒状ワークと碗状ワークの嵌め合い作業性に優れ、高品質な継手の密着精度を得ることができる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１０１、８０１  第一のローラ、１０２、８０２  第二のローラ、１０３  円筒状ワーク、１０４、１２０２  Ｚ字状継手、２０１、８０４  把持機構、２０２  支持機構の駆動装置、２０３  把持機構の駆動装置、２０４  装置の制御部、２０５、８０５  治具、２０６  把持機構の扇形ブロック、３０１  扇形ブロックの支持部材、３０２  円錐状ブロック、４０１  第一のローラの溝部、４０２、９０１  第一のローラの回転軸、６０１
第二のローラの回転軸、６０２  第二のローラの斜面、７０１、１００１  フランジ部、８０３  碗状ワーク、８０６  固定治具、９０２  第一のローラの斜面、１００２  Ｌ字状の継手、１１０１  Ｚ字状継手の庇部分、１２０１  Ｌ字状継手
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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