(57)【要約】【課題】従来存在しなかった断面楕円形アルミチューブを得ることで、金属チューブの用途拡大、付加価値の向上等を図る。【解決手段】円盤状の金属スラグ２１を、構造を最適設計した金型１３，１４によって衝撃押し出し成形することにより、口部、肩部及び断面楕円形の胴部を一体に有する金属チューブＴを成形するとともに、成形されたチューブＴの断面楕円形の胴部の裾部を、金属材料の加工硬化を利用して一旦真円状に変形した状態で旋削によりトリミングする。【選択図】　図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の金属スラグを衝撃押し出し成形することにより、口部、肩部及び断面楕円形の胴部を一体に有する金属チューブを成形する衝撃押出成形装置と、該装置により成形されたチューブの断面楕円形の胴部の裾部を旋削によりトリミングするトリミング装置とを備える、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の製造装置において、前記衝撃押出成形装置は、軸線を有する柱状のパンチと、プレスダイと、前記パンチの外周側にパンチに対して軸方向移動可能に設けられるストリッパーとを備え、前記パンチは、パンチシャフトと、該シャフトの先端部に設けられるとともにパンチショルダーを有するパンチヘッドとを備え、前記ダイは、ダイベースと、内部に金属スラグを収容可能なダイリングとを備えており、前記パンチショルダー外形及び前記ダイリング内周面の断面形状が楕円形状であり、前記パンチショルダーは前記ダイリング内に嵌入可能である、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の製造装置において、前記パンチヘッドは、前記パンチシャフトに接続する断面楕円形状の基部と、該基部の先端部に設けられ且つ基部よりも大径の前記パンチショルダーと、パンチショルダーから先端側に向けて徐々に縮径する断面楕円状の第１のテーパー面とを有し、該テーパー面の長径側母線の軸線に対する角度が５５°以上６５°以下であり、前記テーパー面の短径側母線の軸線に対する角度が４３°以上５３°以下であり、前記ショルダー部外形及びダイリング内周面の長径に対する短径の寸法比が０．５以上０．９以下である、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の製造装置において、前記パンチシャフトは真円柱状であり、前記パンチヘッドの基部の短径と前記パンチシャフトの直径が等しく、前記パンチヘッドの基端部の長径側側面には、パンチシャフトの外周面に接続する第２のテーパー面が形成されており、該第２のテーパー面の長径側母線の軸線に対する角度が１０°以上６０°以下である、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項５】
請求項２，３又は４に記載の製造装置において、前記ストリッパーは周方向に配置された複数の分割部品からなり、各分割部品は径方向に移動可能であり、各分割部品の内周面の先端側側縁は前記パンチヘッドの基部の外周形状に適合する円弧形状である、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項６】
請求項５に記載の製造装置において、各分割部品を径方向内方に付勢する付勢部材を備える、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の製造装置において、前記トリミング装置は、衝撃押出成形装置により成形された金属チューブが被冠されるとともに軸線周りに回転駆動されるマンドレルと、該マンドレルに被冠された金属チューブの裾部を切削する切削工具とを備え、前記マンドレルは、先端側に至るに従って徐々に小径となる円錐台形状のテーパー部を備え、該テーパー部の基端側の直径は金属チューブの胴部内面の長径よりも大きく、前記切削工具により切削される位置はテーパー部の軸方向中途部であり、前記マンドレルに被冠された金属チューブの裾部はテーパー部によって真円状に押し広げられ、前記マンドレルの回転により切削工具に対して上記のように裾部が変形された金属チューブを回転させることにより、該チューブの裾部が切削工具により全周にわたって旋削される、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の製造装置において、前記マンドレルのテーパー部の外周には、切削工具に対応する位置に、周方向に延びる溝部が形成されている、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の製造装置において、衝撃押出成形装置により加工されることで加工硬化した金属チューブを焼鈍する焼鈍装置と、前記トリミング装置のマンドレルによって裾部が真円状に変形されたチューブの該裾部を楕円状に復元させる復元装置とをさらに備え、前記焼鈍装置は、該復元装置によって裾部が楕円状に復元された金属チューブを焼鈍する、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項１０】
円盤状の金属スラグを衝撃押し出し成形することにより、口部、肩部及び断面楕円形の胴部を一体に有する金属チューブを成形する衝撃押出成形工程と、該工程により成形されたチューブの断面楕円形の胴部の裾部を旋削によりトリミングするトリミング工程とを備える、断面楕円形金属チューブの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の製造方法において、前記衝撃押出成形工程は、軸線を有する柱状のパンチと、プレスダイと、前記パンチの外周側に軸方向移動可能に設けられるストリッパーとを備える衝撃押出成形装置により行い、前記パンチは、パンチシャフトと、該シャフトの先端部に設けられるとともにパンチショルダーを有するパンチヘッドとを備え、前記ダイは、ダイベースと、内部に金属スラグを収容可能なダイリングとを備えており、前記パンチショルダー外形及び前記ダイリング内周面の断面形状が楕円形状であり、前記パンチショルダーは前記ダイリング内に嵌入可能である、断面楕円形金属チューブの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の製造方法において、前記パンチヘッドは、前記パンチシャフトに接続する断面楕円形状の基部と、該基部の先端部に設けられ且つ基部よりも大径の前記パンチショルダーと、パンチショルダーから先端側に向けて徐々に縮径する断面楕円状の第１のテーパー面とを有し、該テーパー面の長径側母線の軸線に対する角度が５５°以上６５°以下であり、前記テーパー面の短径側母線の軸線に対する角度が４３°以上５３°以下であり、前記ショルダー部外形及びダイリング内周面の長径に対する短径の寸法比が０．５以上０．９以下である、断面楕円形金属チューブの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の製造方法において、前記パンチシャフトは真円柱状であり、前記パンチヘッドの基部の短径と前記パンチシャフトの直径が等しく、前記パンチヘッドの基端部の長径側側面には、パンチシャフトの外周面に接続する第２のテーパー面が形成されており、該第２のテーパー面の長径側母線の軸線に対する角度が１０°以上６０°以下である、断面楕円形金属チューブの製造方法。
【請求項１４】
請求項１１，１２又は１３に記載の製造方法において、前記ストリッパーは周方向に配置された複数の分割部品からなり、各分割部品は径方向に移動可能であり、各分割部品の内周面の先端側側縁は前記パンチヘッドの基部の外周形状に適合する円弧形状であり、前記パンチに被冠されるように衝撃押出成形された金属チューブの基端部を前記ストリッパーによって前記パンチに対して先端側に押し出すことで金属チューブをパンチから離型させる、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の製造方法において、各分割部品は前記離型時に径方向内方に付勢されている、断面楕円形金属チューブの製造方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５のいずれかに記載の製造方法において、前記トリミング工程は、衝撃押出成形工程により成形された加工硬化した金属チューブの裾部を真円状に変形した状態で行い、その後裾部を楕円形状に復元させて金属チューブを焼鈍する、断面楕円形金属チューブの製造方法。
【請求項１７】
請求項１０乃至１５のいずれかに記載の製造方法において、前記トリミング工程は、衝撃押出成形工程により成形された金属チューブが被冠されるとともに軸線周りに回転駆動されるマンドレルと、該マンドレルに被冠された金属チューブの裾部を切削する切削工具とを備えるトリミング装置により行い、前記マンドレルは、先端側に至るに従って徐々に小径となる円錐台形状のテーパー部を備え、該テーパー部の基部側の直径は金属チューブの胴部内面の長径よりも大きく、前記切削工具により切削される位置はテーパー部の軸方向中途部であり、前記マンドレルに被冠された金属チューブの裾部をテーパー部によって真円状に押し広げ、前記マンドレルの回転により切削工具に対して上記のように裾部が変形された金属チューブを回転させることにより、該チューブの裾部を切削工具により全周にわたって旋削する、断面楕円形金属チューブの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の製造方法において、前記マンドレルのテーパー部の外周には、切削工具に対応する位置に、周方向に延びる溝部が形成されており、前記旋削時に切削工具が前記溝部内に入り込む、断面楕円形金属チューブの製造方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の製造方法において、衝撃押出成形装置により加工されることで加工硬化した金属チューブを焼鈍する焼鈍工程と、前記トリミング装置のマンドレルによって裾部が真円状に変形されたチューブの該裾部を楕円状に復元させる復元工程とをさらに備え、前記焼鈍工程は、前記復元工程の後に行われる、断面楕円形金属チューブの製造装置。
【請求項２０】
断面真円状の口部と、断面楕円状の胴部と、前記口部と前記胴部とを接続するテーパー状の肩部とを一体に備える断面楕円形金属チューブ。
【請求項２１】
請求項２０に記載の金属チューブにおいて、前記肩部の長径側母線の軸線に対する角度が５５°以上６５°以下であり、前記肩部の短径側母線の軸線に対する角度が４３°以上５３°以下であり、前記胴部の長径に対する短径の寸法比が０．５以上０．９以下である、断面楕円形金属チューブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断面楕円形金属チューブ、及び、その製造装置並びに製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の注出口を一体に有するアルミチューブは、衝撃押出成形法（インパクトプレス）によって成形される。この成形法は、圧延されたアルミニウム板（純度９９．７％以上）より円形に打ち抜かれたアルミニウムスラグを原材料として使用し、このスラグをダイの中に入れ、前進するパンチによりスラグに圧力を加え、アルミニウムの展延性を利用して瞬間的にパンチとダイの隙間からアルミニウムを押し出し、チューブ成形するものである。このアルミチューブには、（１）通気性がなく非透光性でもあるため保香性が良く、内容物の長期保存に適していること、（２）中身を押し出した後、チューブへの後戻り（エアバック）がなく、内容物へのエアーの接触が少ないため、内容物の品質安定性が高いこと、（３）継ぎ目がなく、外表面全体に印刷ができること、（４）使用に際して内容物の残量がわかりやすいこと、（５）透明インキを使用すればアルミニウムの金属光沢を利用したきれいな印刷ができること、などの利点がある。
【０００３】
ここで、原材料であるアルミニウムスラグは正面視真円状であり、また、パンチとダイの隙間から全周にわたって均一に展延させることが歩留まりの向上、材料ロスの低減のために要求されていたことから、ダイの断面形状並びに成形されるチューブの断面形状も、真円状とすべきと考えられてきたし、さらに、プレス工程後のハンドリングに関しても真円状でなければできないと考えられていた。
【０００４】
したがって、デザイン性の向上や内容積の増大の目的で断面楕円形状のチューブが要求される場合には、例えば実開昭６４−５１０４０号明細書に開示されているようにプラスチックチューブが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金属チューブの付加価値を向上するべく、胴部断面が楕円形状の全く新規な形状の金属チューブを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【０００７】
即ち、本発明の断面楕円形金属チューブの製造装置は、円盤状の金属スラグを衝撃押し出し成形することにより、口部、肩部及び断面楕円形の胴部を一体に有する金属チューブを成形する衝撃押出成形装置と、該装置により成形されたチューブの断面楕円形の胴部の裾部を旋削によりトリミングするトリミング装置とを備えるものである。金属チューブとしては、アルミチューブの他、鉛チューブ、錫チューブ、合金チューブなどを挙げることができ、本発明の金属チューブは、歯磨き用、医薬品用、化粧品用、家庭用品用、食品用等の多種多様な用途に利用可能である。上記金属スラグは通常真円形であるが、楕円形状のものを利用することも可能である。
【０００８】
上記本発明の製造装置において、前記衝撃押出成形装置は、軸線を有する柱状のパンチと、プレスダイと、前記パンチの外周側に軸方向移動可能に設けられるストリッパーとを備えることができる。前記パンチは、パンチシャフトと、該シャフトの先端部に設けられるとともにパンチショルダーを有するパンチヘッドとを備えることができる。前記ダイは、ダイベースと、内部に金属スラグを収容可能なダイリングとを備えることができ、これらダイベースとダイリングは一体成形されていてもよく、別体に成形されたものを組み合わせてもよい。前記パンチショルダー外形及び前記ダイリング内周面の断面形状をともに楕円形状とすることができ、前記パンチショルダーは前記ダイリング内に嵌入可能であってよい。ダイリング内に嵌入されたパンチショルダーとダイリングとの間には、全周にわたって隙間が形成され、この隙間を介して金属材料を展延させることで金属チューブの胴部を楕円形状とすることができる。
【０００９】
また、前記パンチヘッドは、前記パンチシャフトに接続する断面楕円形状の基部と、該基部の先端部に設けられ且つ基部よりも大径の前記パンチショルダーと、パンチショルダーから先端側に向けて徐々に縮径する断面楕円状の第１のテーパー面とを有していてよい。さらに、パンチヘッドは、第１のテーパー面の先端部から先端側に向けて延びるパンチノーズを有していてよい。パンチショルダーは金属チューブの胴部内面を賦形し、第１のテーパー面は金属チューブの肩部内面を賦形し、パンチノーズは金属チューブの口部内面を賦形する。
【００１０】
ここで、従来の衝撃押出成形における一般的な現象の一つを述べると、インパクトプレスの際に、丸いアルミスラグを丸い金型で成形すると、金属チューブの裾部に相当する部位が初めに押し出されるが、この時、ダイとパンチとの軸心のセンターずれや真円度のずれ等により、チューブ裾部が波打つように成形される。既存の真円形チューブのインパクトプレスにおいても絶えず発生しているこの現象は、オーバルチューブの場合にはより顕著に発生すると考えられる。即ち、丸いスラグを断面楕円形のダイ並びにパンチでインパクトプレスすると、短径側においては即アルミが押し出されるが、長径側においてはパンチショルダーまでの距離があるため、短径側に比して押し出しが遅れることにより、チューブ裾部の長径側が軸方向に大きく剔れたようになり、材料ロスが非常に大きくなると考えられるため、ヘッド形状の最適化により長径側と短径側とがほぼ均一に押し出されるようにすることが要求される。そこで、本願発明者らが鋭意研究した結果、上記第１のテーパー面の長径側母線の軸線に対する角度は５５°以上６５°以下が好ましく、より好ましくは５８°以上６２°以下、より好ましくは６０°程度とすることにより、長径側と短径側の押し出しをほぼ均一にすることができる。同様に、第１のテーパー面の短径側母線の軸線に対する角度は４３°以上５３°以下が好ましく、より好ましくは４６°以上５０°以下とすることができ、より好ましくは４８°程度とすることができる。また、前記ショルダー部外形及びダイリング内周面の長径に対する短径の寸法比は０．５以上０．９以下であることが好ましく、より好ましくは０．６以上０．８以下とすることができる。
【００１１】
前記パンチシャフトはパンチヘッドの基部と同様の断面楕円形状の柱状であってもよく、真円柱状であってもよい。パンチシャフトを真円状とし、パンチヘッドをパンチシャフトに着脱可能に取り付けた構成とすれば、パンチヘッド並びにダイを真円状のものに交換することによって容易かつ迅速に断面真円状の金属チューブを製造することも可能となる。パンチシャフトを真円柱状とする場合、前記パンチヘッドの基部の短径と前記パンチシャフトの直径とを一致させることができ、さらに、前記パンチヘッドの基端部の長径側側面に、パンチシャフトの外周面に接続する第２のテーパー面を形成することができる。該第２のテーパー面の長径側母線の軸線に対する角度は１０°以上６０°以下とすることができ、より好ましくは１５°〜３０°とすることができる。これによれば、真円柱状のシャフトと楕円形状のヘッドの長径側側面とを第２のテーパー面により接続することで、パンチからの金属チューブの離型時に引っ掛かりとなるような段部がヘッドとシャフトとの接続部分に形成されることを解消し、円滑な離型を行わせることが可能となる。
【００１２】
前記ストリッパーは周方向に配置された複数の分割部品からなるものとすることができる。各分割部品は径方向に移動可能であってよい。各分割部品の内周面の先端側側縁は前記パンチヘッドの基部の外周形状に適合する円弧形状であってよい。かかるストリッパーの内周面（全分割部品の内周面の組み合わせ）の先端側側縁は、パンチヘッドの基部外周形状に適合する楕円形状となる。パンチシャフトが真円柱状の場合、長径側に位置する分割部品とパンチシャフトの間には隙間が生じることになるが、ストリッパーの内周縁形状を、チューブ内面を賦形するパンチショルダーよりも若干小径のパンチヘッド基部に適合する形状としているため、ストリッパーによって確実にチューブをパンチから掻き取ることができる。真円状のチューブ成形の場合にはストリッパーが回転してもさほど支障はないが、本発明の楕円状チューブ成形の場合にはストリッパーの回転を阻止する必要があるため、ストリッパーの周方向所定部位にキー溝などの位置決め部を設けて、この位置決め部をストリッパーホルダーに係合させることでストリッパーを回転方向に固定するのが良い。
【００１３】
上記本発明において、各分割部品を径方向内方に付勢する付勢部材を備えていてもよい。これによれば、各分割部品に過負荷が作用することを回避することができる。
【００１４】
前記トリミング装置は、衝撃押出成形装置により成形された金属チューブが被冠されるとともに軸線周りに回転駆動されるマンドレルと、該マンドレルに被冠された金属チューブの裾部を切削する切削工具とを備えることができる。前記マンドレルは、先端側に至るに従って徐々に小径となる円錐台形状のテーパー部を備え、該テーパー部の基端側の直径は金属チューブの胴部内面の長径よりも大きく、前記切削工具により切削される位置はテーパー部の軸方向中途部であり、前記マンドレルに被冠された金属チューブの裾部はテーパー部によって真円状に押し広げられ、前記マンドレルの回転により切削工具に対して上記のように裾部が変形された金属チューブを回転させることにより、該チューブの裾部が切削工具により全周にわたって旋削されるものとすることができる。これによれば、断面楕円状のチューブ裾部を一旦真円状に変形させて旋削するので、かかる旋削加工を容易に行える。なお、インパクトプレスにより成形された金属チューブは加工硬化しているため、上記のように変形させても容易に元の楕円形状に復元させることが可能である。
【００１５】
さらに、前記マンドレルのテーパー部の外周には、切削工具に対応する位置に、周方向に延びる溝部を形成することができる。これによれば、チューブの裾部内面を上記の変形のためにマンドレルに沿わせながらも、溝部に切削工具を突入させることによって確実に裾部の旋削を行うことができる。
【００１６】
また、本発明の製造装置は、衝撃押出成形装置により加工されることで加工硬化した金属チューブを焼鈍する焼鈍装置と、前記トリミング装置のマンドレルによって裾部が真円状に変形されたチューブの該裾部を楕円状に復元させる復元装置とをさらに備えることができる。この復元装置は、焼鈍装置に内蔵されていてもよく、衝撃押出成形装置に内蔵されていてもよく、衝撃押出成形装置と焼鈍装置の間に配設されていてもよい。そして、復元装置によって裾部が楕円状に復元された金属チューブを焼鈍装置により焼鈍することで、胴部を楕円状とした状態でチューブを構成する金属を軟化させるとともに、インパクト加工するためにスラグに塗布された潤滑剤を熱により蒸散させることができる。
【００１７】
また、本発明の断面楕円形金属チューブの製造方法は、円盤状の金属スラグを衝撃押し出し成形することにより、口部、肩部及び断面楕円形の胴部を一体に有する金属チューブを成形する衝撃押出成形工程と、該工程により成形されたチューブの口部及び断面楕円形の胴部の裾部を旋削によりトリミングするトリミング工程とを備えることができる。
【００１８】
かかる本発明の製造方法において、前記衝撃押出成形工程は、軸線を有する柱状のパンチと、プレスダイと、前記パンチの外周側にパンチに対して軸方向移動可能に設けられるストリッパーとを備える衝撃押出成形装置により行い、前記パンチは、パンチシャフトと、該シャフトの先端部に設けられるとともにパンチショルダーを有するパンチヘッドとを備え、前記ダイは、ダイベースと、内部に金属スラグを収容可能なダイリングとを備えており、前記パンチショルダー外形及び前記ダイリング内周面の断面形状が楕円形状であり、前記パンチショルダーは前記ダイリング内に嵌入可能であってよい。
【００１９】
また、前記パンチヘッドは、前記パンチシャフトに接続する断面楕円形状の基部と、該基部の先端部に設けられ且つ基部よりも大径の前記パンチショルダーと、パンチショルダーから先端側に向けて徐々に縮径する断面楕円状の第１のテーパー面とを有し、該テーパー面の長径側母線の軸線に対する角度が５５°以上６５°以下であり、前記テーパー面の短径側母線の軸線に対する角度が４３°以上５３°以下であり、前記ショルダー部外形及びダイリング内周面の長径に対する短径の寸法比が０．６以上０．９以下であってよい。
【００２０】
また、前記パンチシャフトは真円柱状であり、前記パンチヘッドの基部の短径と前記パンチシャフトの直径が等しく、前記パンチヘッドの基端部の長径側側面には、パンチシャフトの外周面に接続する第２のテーパー面が形成されており、該第２のテーパー面の長径側母線の軸線に対する角度が１０°以上６０°以下であってよい。
【００２１】
前記ストリッパーは周方向に配置された複数の分割部品からなり、各分割部品は径方向に移動可能であり、各分割部品の内周面の先端側側縁は前記パンチヘッドの基部外周形状に適合する円弧形状であり、前記パンチに被冠されるように衝撃押出成形された金属チューブの基端部を前記ストリッパーによって前記パンチに対して先端側に押し出すことで金属チューブをパンチから離型させることができる。また、上記離型動作時に、各分割部品をパンチの外周面形状に沿って径方向に拡縮させてもよい。
【００２２】
また、各分割部品を前記離型時に径方向内方に付勢しておけば、分割部品の内周縁をチューブ裾部形状に沿わせつつ、過負荷時には径方向外方に逃がすことで、装置の破損を防止できる。
【００２３】
前記トリミング工程は、衝撃押出成形工程により成形された加工硬化した金属チューブの裾部を真円状に変形した状態で行うものであってよい。その後裾部を楕円形状に復元させて金属チューブを焼鈍することにより、金属チューブを軟化させることができる。
【００２４】
また、前記トリミング工程は、衝撃押出成形装置により成形された金属チューブが被冠されるとともに軸線周りに回転駆動されるマンドレルと、該マンドレルに被冠された金属チューブの胴部の軸方向所定部位を切削する切削工具とを備えるトリミング装置により行うことができる。前記マンドレルは、先端側に至るに従って徐々に小径となる円錐台形状のテーパー部を備え、該テーパー部の基部側の直径は金属チューブの胴部内面の長径よりも大きく、前記切削工具により切削される前記所定部位は、テーパー部の軸方向中途部であり、前記マンドレルに被冠された金属チューブの裾部をテーパー部によって真円状に押し広げ、前記マンドレルの回転により切削工具に対して上記のように裾部が変形された金属チューブを回転させることにより、該チューブの裾部を切削工具により全周にわたって旋削することができる。
【００２５】
また、前記マンドレルのテーパー部の外周には、切削工具に対応する位置に、周方向に延びる溝部が形成されており、前記旋削時に切削工具が前記溝部内に入り込むようにすることができる。
【００２６】
さらに、本発明の製造方法は、衝撃押出成形装置により加工されることで加工硬化した金属チューブを焼鈍する焼鈍工程と、前記トリミング装置のマンドレルによって裾部が真円状に変形されたチューブの該裾部を楕円状に復元させる復元工程とをさらに備えることができ、前記焼鈍工程は、前記復元工程の後に行われるものであってよい。
【００２７】
なお、上述した本発明の製造装置における特徴は、上記製造方法にも同様に適用可能である。
【００２８】
また、本発明の断面楕円形金属チューブは、断面真円状の口部と、断面楕円状の胴部と、前記口部と前記胴部とを接続するテーパー状の肩部とを一体に備えるものであり、かかる新規な形状の金属チューブは、上記した本発明の製造装置並びに製造方法によって初めて製造可能となった。かかる本発明の金属チューブによれば、金属チューブの利点を備えつつも、胴部断面を楕円状とすることにより内容積の向上を図ることができるとともに、外面塗装を行うことでプラスチックチューブの如き商品外観性を兼ね備えることができる。さらに、口部は真円状であるからキャップの装着性、キャップ装着時の気密性、並びに、口部の剛性を既存の金属チューブと同等とすることができる。また、胴部並びに肩部断面が楕円状となるので、肩部において短径方向に押し潰し易くなり、口部から胴部までが一体成形された金属チューブの欠点であった肩部への内容物の残留を解消することができる。さらに、楕円形状であることから、収納の方向性によっては効率よく多数のチューブを収納できる。
【００２９】
上記本発明の金属チューブにおいて、前記肩部の長径側母線の軸線に対する角度は５５°以上６５°以下が好ましく、より好ましくは５８°以上６２°以下、より好ましくは６０°程度とすることができる。また、前記肩部の短径側母線の軸線に対する角度は４３°以上５３°以下が好ましく、より好ましくは４６°以上５３°以下が好ましく、より好ましくは４８°程度とすることができる。また、胴部の長径に対する短径の寸法比は０．５以上０．９以下とすることができ、より好ましくは０．６以上０．８以下とすることができる。このように楕円形状の最適化を図ることにより、衝撃押出成形時の金属材料の流れが良好なものとなり、製造時の材料ロスの低減を図ることができる。
【００３０】
また、胴部短径側の肉厚を、胴部長径側の肉厚よりも大きくすることにより、短径方向に容易に押し潰すことができるようになる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は本発明の製造装置の一実施形態としてアルミチューブ製造装置（製造ライン）の全体構成の概略を示している。該製造装置は、ライン上流側からみて、衝撃押出成形装置１、トリミング装置２、焼鈍装置３、内面塗装装置４、ドライングオーブン５、アキュームレータ６、下塗り印刷機７、オフセット印刷機８、キャップ取付装置９、並びにシール剤塗布装置１０を順に備えている。衝撃押出成形装置１は、インパクトプレスによりアルミニウムスラグを押出し成形し、口部、肩部及び断面楕円形の胴部を一体に有する金属チューブの形状を作る。トリミング装置２は、インパクトプレス加工により成形されたチューブの口部及び裾部のロスを旋削によりトリミングするとともに、口部外周に転造によりネジ等の加工を行う。焼鈍装置３は、口部並びに裾部のトリミング後に、インパクトプレス加工時に加工硬化したチューブを再加熱、徐冷することにより軟化させるとともに、スラグに塗布された潤滑剤を蒸散させる。内面塗装装置４は、アニーリングされたチューブ内面にスプレーガンにより所定の塗料を吹き付ける。ドライングオーブン５は、チューブを加熱することにより内面に吹き付けられた塗料の溶剤成分を蒸散させ、硬化させる。アキュムレータ６は、内面塗料が確実に硬化するまでチューブを蓄積する。下塗り印刷機７は、チューブ胴部にベースコート剤をゴムロールにより回転塗布する。下塗り印刷機７により塗布されたベースコート剤は、乾燥機１１内で乾燥されるが、この時点では完全乾燥させないようにする。オフセット印刷機８は、ベースコート剤の上に複数色（例えば６色）のオフセット印刷を行う。印刷とベースコート剤は、乾燥機１２内で完全乾燥される。キャップ取付装置９は、チューブの口部に所定のトルクでキャップ締めを行う。シール剤塗布装置１０は、チューブの裾部所定位置にラテックスを塗布し、ラテックスの種類によって溶剤分を気化させる。これら各装置の基本構成は従来周知であるので詳細説明を省略し、断面楕円形チューブを製造するために改良した特徴部分について以下説明する。
【００３３】
衝撃押出成形装置１は、例えば図２に概略視するように、軸線を有する円柱状のパンチ１３と、プレスダイ１４と、パンチ１３の外周側にパンチ１３に対して軸方向移動可能に設けられるストリッパー１５とを備えている。パンチ１３は、例えば図２に示されるような横型のトグルクランク式プレス機構によってダイ１４に向けて進退動させることができる。パンチ１３の駆動機構はこれに限られることなく、リンク機構その他の機構を採用することが可能である。ダイ１４及びストリッパー１５は、基台に対してそれぞれ固定されている。
【００３４】
インパクトプレス加工用ダイ１４は、凹型であって、ダイベースとダイリングによって主構成される。これらダイベースとダイリングは別体に構成されたものが一般的であるが、図３〜図５に示すようにダイベース１６とダイリング１７とを一体構成することも可能である。ダイベース１６はアルミチューブの肩部外面を賦形するテーパー面１８と、アルミチューブの口部外面を賦形する口部賦形面１９とを有し、ダイリング１７の内周面２０は断面楕円形状となされており、テーパー面１８は、楕円状のダイリング内周面２０と真円状の口部賦形面１９とを接続している。したがって、テーパー面１８の断面形状も楕円状となる。一例において、テーパー面１８の長径側母線の軸線に対する角度θ１は６０°程度であり、短径側母線の軸線に対する角度θ２は４７°程度である。また、ダイリング内周面２０の長径ａに対する短径ｂの寸法比は０．７６程度である。
【００３５】
ダイリング１７内には、図３に二点鎖線で示すように、バリを除去して表面に潤滑剤が塗布されたアルミニウムスラグ２１が収容される。このアルミニウムスラグ２１は、アルミニウム溶鉱炉から連続鋳造し一貫してローリングミルにより２段階圧延した材料を調整してパンチングプレスした後、焼鈍して得られたものであってもよく、また、インゴットの上下面を切削し、酸化皮膜を取り除いたものを圧延して調厚した材料からパンチングプレスにより打ち抜き、焼鈍して得られたものであってもよい。スラグの形状は図６に例示したような真円状の従来公知の適宜のものを用いることができる。図中、（ａ−１）及び（ａ−２）は平形スラグの例であり、（ｂ−１）及び（ｂ−２）は皿形スラグの例であり、（ｃ−１）及び（ｃ−２）は円錐形スラグの例を示す。スラグ２１の外径は、ダイリング内周面２０の短径よりも僅かに小さくすることが好ましい。
【００３６】
前記パンチ１３は、図７及び図８に示すように、真円柱状のパンチシャフト２２と、該パンチシャフト２２の先端部にジョイントボルトによって取り付け固定られるパンチヘッド２３とにより主構成されている。パンチヘッド２３はシャフト２２に一体成形してもよいが、パンチヘッドはインパクト加工時にアルミニウムとの摩擦が強く、摩耗が激しいため、シャフト２２とは別構成として着脱交換可能とするのが良い。このパンチヘッド２３は、パンチシャフト２２に接続する断面楕円形状の基部２４と、該基部２４の先端部に設けられ且つ基部２４よりも大径の断面楕円形状のパンチショルダー２５と、パンチショルダー２５から先端側に向けて徐々に縮径する断面楕円状の第１のテーパー面２６と、該テーパー面２６の先端部から先端側に向けて延びるパンチノーズ３９とを備えている。パンチシャフト２３の直径とパンチヘッド２３の基部２４の短径とは等しくなされている。パンチショルダー２５はダイリング内周面２０の断面形状と相似形であって、パンチショルダー２５がダイリング１７内に嵌入したときに、チューブの胴部を押出し成形するための隙間がパンチショルダー２５とダイリング１７との間に形成されるようにしている。かかる隙間によってチューブの胴部肉厚が決定されるが、本発明によれば、オーバル形状であっても０．１１ｍｍ〜０．１３ｍｍの薄肉の胴部を形成できる。
【００３７】
本実施形態では、ダイリング１７とパンチヘッド２３とを楕円状に構成しているため、パンチヘッド２３の交換時やライン稼働前などにおいては、パンチヘッド２３をダイリング１７内に数ｍｍ程度挿入して、パンチヘッド２３がダイリング１７に対して正確に位置付けられていることを確認するとともに、位置ずれ乃至角度ずれがあれば、そのずれを修正することが必要となる。
【００３８】
パンチヘッド２３の第１のテーパー面２６は、チューブ肩部の内面を賦形するものであり、ダイベース１６のテーパー面１８に適合する形状となされている。この第１のテーパー面２６の長径側母線の軸線に対する角度は、およそ６０°とするのが良く、短径側母線の軸線に対する角度は、およそ４９°とすることができる。この第１のテーパー面２６の傾斜角度と、ダイベース１６の肩部賦形用テーパー面１８の傾斜角度とを全周にわたって一致させてもよいが、第１のテーパー面２６の軸線に対する傾斜角度を１°〜２°程度小さくするか、あるいは、第１のテーパー面１８の途中に段部を設けることにより肩裾部内面を後退させれば、肩外面を大きなＲ形状とすることも可能である。
【００３９】
また、パンチヘッド２３の基端部の長径側側面には、パンチシャフト２３の外周面に接続する第２のテーパー面２７が形成されている。このテーパー面２７は、ストリッパー１５による成形品のパンチ１３からの離型を円滑に行わせるのに役立つものであって、このテーパー面２７の長径側母線の軸線に対する角度は１０°〜６０°とするのが好ましい。
【００４０】
図９及び図１０は、ストリッパー１５の一実施例を示している。このストリッパー１５は、全体としてリング状であって、中央部にはパンチヘッド２３の基部２４の外周形状に適合する楕円形状の貫通孔が形成されている。より詳細には、ストリッパー１５は周方向に配置された６つの扇形の分割部品２８からなり、こられの６つの分割部品２８を組み合わせることによってリング状に構成されている。各分割部品２８には軸方向に離間して２つのフランジ部２９，３０が形成され、これらフランジ部２９，３０の間にコイルスプリング等のリング状の付勢部材３１が装着される。この付勢部材３１はすべての分割部品２８にわたって装着され、各分割部品２８を径方向内方に締付けるように付勢している。各分割部品２８は、付勢部材３１の付勢力に抗して径方向外方に移動可能である。各分割部品２８の内周面の先端側側縁は、パンチヘッド２３の基部２４の外周の対応する周方向部位の形状若しくはパンチショルダー２５の外径形状に合致する円弧形状となされている。なお、ストリッパー１５の周方向所定部位には、ストリッパー１５が軸心周りに回転することを防止するためのキー溝などの回転阻止部３２を設け、ストリッパー１５を基台に固定するためのストリッパーホルダー（図示せず）に回転阻止部３２を係止させることが好ましい。
【００４１】
図１１及び図１２はストリッパー１５’の別の実施例を示しており、このストリッパー１５’は、直径方向に対向配置された２つの分割部品２８’により主構成されている。各分割部品２８’はエアシリンダー３３を駆動することによって径方向に移動可能である。また、各エアシリンダー３３は径方向にスライドし得るようにレール３４に取り付けられており、過負荷時にエアシリンダー３３を径方向外方に退避させるようにダンパー機構３５によってエアシリンダー３３が支持されている。各分割部品２８’の内周面の先端側側縁は、パンチヘッドの基部外周面若しくはパンチショルダー２５の外径形状に適合する半楕円弧形状となされている。
【００４２】
図１３は、衝撃押出成形工程の工程図を示している。図１３（ａ）は、アルミニウムスラグ２１をダイ１４内に設置したプレス直前の状態を示し、図１３（ｂ）はパンチ１３をダイ１４内に突入させてチューブＴをインパクトプレスにより成形した状態を示し、図１３（ｃ）はエジェクターピン３６の突出とパンチ１３の後退によってチューブＴを離型した状態を示す。本実施形態では、ダイリング１７及びパンチヘッド２３を楕円状とし、かつ、肩部の傾斜角度を短径側と長径側とでそれぞれ最適化することにより、チューブ裾部のロスを５ｍｍ程度に抑えつつ断面楕円状のアルミチューブＴをインパクトプレスにより成形できた。また、上記した分割式ストリッパー１５，１５’を用いることにより、離型時に楕円状のチューブ裾部をパンチ１３に対して確実に押し出すことができ、楕円形状としつつも離型を円滑に行うことができる。
【００４３】
前記トリミング装置２は、図１４及び図１５に示すように、衝撃押出成形装置１により成形されたアルミチューブＴが被冠されるマンドレル４０と、チューブの口上面を切削する口上面切削バイト４１と、チューブの裾部を切削するトリミング用バイト４２（切削工具）とを備えている。マンドレル４０は、チューブに旋削加工を行うために回転駆動される。このマンドレル４０の回転をチューブＴに伝えるために、図示実施例ではマンドレルチップ方式を用いている。この方式は、マンドレル４０の回転方向とは逆に切った凸部と溝をもつマンドレルチップ４３をチューブＴの口部内面に食い込ませてアルミチューブＴを保持する。他の方式として、エキスパンドマンドレル方式を用いることも可能である。この方式は、アルミチューブをマンドレルに挿入後、マンドレルの先端部を広げてアルミチューブの内面を保持する方式である。
【００４４】
マンドレル４０の基部側には、先端側に至るに従って徐々に小径となる円錐台形状のテーパー部４４を備えている。テーパー部４４の基端側の直径は、アルミチューブＴの胴部内面の直径よりも大きく、テーパー部４４の先端側の直径は、アルミチューブＴの胴部内面の短径とほぼ等しくなされている。そして、マンドレル４０にアルミチューブＴを被冠したときに、チューブ裾部Ｅがテーパー部４４によって真円状に押し広げられるように設計されている。トリミング用バイト４２は、テーパー部４４の軸方向中途部においてチューブ裾部を切削する。このバイト４２による切削を円滑に行わせるため、マンドレル４０のテーパー部４４の外周に、バイト４２に対応する軸方向所定位置に、周方向に延びる溝部４６（バイト逃がし）を形成することが好ましい。
【００４５】
したがって、マンドレル４０の回転により金属チューブを回転させれば、バイト４２は定位置のままでチューブ裾部のトリミングを行うことができる。トリミング完了後、焼鈍装置３により焼鈍する前に、適宜の復元装置によってチューブ裾部を楕円形状に復元させる。かかる復元装置の構成並びに配置はどのようなものであってもよいが、例えば、チューブ胴部の楕円状の外周形状に適合する楕円形状のリング（図示せず）をマンドレル４０の先端側外周に配置すれば、マンドレル４０からチューブＴを引き抜く際にリングによって裾部が楕円形状に復元される。その他、焼鈍装置３への搬送途中で短径方向両側から裾部を挟み込むことにより復元させることも可能である。
【００４６】
なお、図示していないが、トリミング装置２には、チューブの口部外周にネジを転造するネジロールも具備している。
【００４７】
前記内面塗装装置４の基本構成は図１６〜図１８に示すように従来と同様であるが、ホルダー５０の内径をオーバルチューブＴの長径寸法＋０．１〜０．５ｍｍに設定した特殊ホルダー５０が必要である。また、長径側と短径側とではスプレーガン５１からの距離が異なり、塗装にムラが生じやすいため、従来の真円状チューブの場合に比較して噴射角度を先端側（肩側）に向けて噴霧することが好ましい。内面塗装剤としては、エポキシ系塗料若しくはフェノール系塗料を用いることができる。エポキシ系塗料には、エポキシ樹脂にメラミン樹脂を加えたエポキシ・アミノ樹脂系のものと、エポキシ樹脂に熱硬化性のフェノール樹脂を加えたエポキシ・フェノール樹脂系のものがある。フェノール系塗料には、アルコール可溶性のフェノール樹脂にプチラール樹脂などの熱可塑性樹脂で変性したものがある。
【００４８】
上記ホルダー５０は高速で回転駆動され、この回転に伴ってアルミチューブも回転しながら、スプレーガン５１を先端部（チューブの肩部近傍）から後退させながらスプレーし、内面塗装が行われる。この塗料スプレーは、塗膜を均一にするために２回以上行うことが好ましい。さらに、断面楕円形の胴部の塗布を主にしたスプレーガンと、肩部および口内部の塗布を主に行うスプレーガンで、それぞれ少なくとも１回ずつスプレーすることが好ましい。また、比較的厚い塗膜を均一に塗装する場合には、１回目のスプレー後、所定の温度（例えば約１００℃）の温度で中間乾燥し、溶剤を飛散させて２回目のスプレーを行うことが好ましい。
【００４９】
前記下塗り印刷機７、オフセット印刷機８、シール剤塗布装置１０なども、オーバルチューブに適した改良を行うが、これらは従来のプラスチック製オーバルチューブその他の楕円形状の製品に適用されている技術を転用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、従来存在しなかった断面楕円形状の金属チューブを得ることができ、胴部並びに肩部断面が楕円状となるので、肩部において短径方向に押し潰し易くなり、口部から胴部までが一体成形された金属チューブの欠点であった肩部への内容物の残留を解消することができる。さらに、楕円形状であることから、収納の方向性によっては効率よく多数のチューブを収納できる。さらに、金属チューブの利点を備えつつも、胴部断面を楕円状とすることにより内容積の向上を図ることができるとともに、外面塗装を行うことでプラスチックチューブの如き商品外観性を兼ね備えることができる。
【００５１】
また、本発明の衝撃押出成形装置並びに方法によれば、ダイ並びにパンチの形状を最適化することによって、楕円形状の異形押出しを行うものでありながら材料ロスを従来の真円形チューブのインパクトプレスの場合と同等にすることができる。
【００５２】
また、パンチを真円柱状のパンチシャフトと断面楕円形状のパンチヘッドとで主構成しつつも、パンチヘッドの背面側の長径側側面に、パンチシャフトの外周面に接続するテーパー面を形成することで、成形品の離型を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルミチューブ製造装置（製造ライン）の全体概略図である。
【図２】衝撃押出成形装置のトグルクランク機構の概略図である。
【図３】本発明の一実施例に係るプレスダイの正面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】金属スラグの各種実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施例に係るパンチの短径側から見た側面図である。
【図８】同パンチの長径側から見た側面図である。
【図９】本発明の一実施例に係るストリッパーの正面図である。
【図１０】同ストリッパーの半断面側面図である。
【図１１】ストリッパーの他の実施例を示す正面図である。
【図１２】同ストリッパーの一部断面側面図である。
【図１３】インパクトプレス加工工程の概略工程図である。
【図１４】トリミング装置の一実施例を示す一部断面概略側面図である。
【図１５】図１４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１６】内面塗装装置の一実施例を、オーバルチューブの長径側断面で示す断面図である。
【図１７】同内面塗装装置を、オーバルチューブの短径側断面で示す断面図である。
【図１８】図１６のＤ−Ｄ線断面図である。
【符号の説明】
１　衝撃押出成形装置
２　トリミング装置
３　焼鈍装置
４　内面塗装装置
１３　パンチ
１４　プレスダイ
１５　ストリッパー
１６　ダイベース
１７　ダイリング
２１　金属スラグ
２２　パンチシャフト
２３　パンチヘッド
２４　パンチヘッドの基部
２５　パンチショルダー
２６　第１のテーパー面
２７　第２のテーパー面
４０　マンドレル
４２　切削工具
４４　テーパー部
４６　溝部（バイト逃がし）
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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