(57)【要約】【課題】ニッケル合金等の高価な耐食性金属材料でボールバルブのボールを製造する際、その製造数量が少量の場合でも、製造単価を安く出来る製造方法を提供する。【解決手段】耐食性金属板材で形成した円板状板材１を金型により半球状に成形し、その二つの半球状体３，３を突き合わせて溶接することによりボール本体４を形成し、この後ボール本体４に、貫通流路形成用スリーブ５を挿入するためのスリーブ挿入孔１０を穿孔すると共に、ボール回転駆動用スピンドルの係合凸部が係合する凹状係合部材６を挿入するための係合部材挿入用開口部１１を開口し、スリーブ挿入孔１０，１０及び係合部材挿入用開口部１１に貫通流路形成用スリーブ５及び凹状係合部材６を夫々挿入してボール本体４に溶接した後、ボール本体４の表面及び溶接部Ｗを機械仕上げする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐食性金属板材で円板状に形成した円板状板材を金型により半球状に成形し、こうして成形した二つの半球状体を突き合わせて溶接することにより球状のボール本体を形成し、この後ボール本体に、貫通流路形成用スリーブを挿入するためのスリーブ挿入孔を穿孔すると共に、ボール回転駆動用スピンドルの係合凸部が係合する凹状係合部材を挿入するための係合部材挿入用開口部を開口し、これらスリーブ挿入孔及び係合部材挿入用開口部に貫通流路形成用スリーブ及び凹状係合部材を夫々挿入してボール本体に対し溶接した後、ボール本体の表面及び溶接部を機械仕上げすることを特徴とするボールバルブのボールの製造方法。
【請求項２】
貫通流路形成用スリーブ及び凹状係合部材をボール本体４に対し溶接した後、機械仕上げの前に熱処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のボールバルブのボールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールバルブの弁体を形成するボールの製造方法に関するもので、主として海水や塩酸、硫酸等の金属腐食性液体及び金属腐食性ガスが流通する配管に使用されるボールバルブのボールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関する従来技術として公知文献を具体的に挙げることは出来ないが、従来より使用されているボールバルブのボールは、そのほとんどが鋳造又は鍛造によって製造されたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、海水や塩酸、硫酸等の金属腐食性液体が流通する配管等に使用されるボールバルブのボールには、塩酸や硫酸等の金属腐食性液体に強い耐食性の金属材としての、ニッケル合金やチタン合金等が使用されるが、これらニッケル合金等の耐食性金属材料は非常に高価であることから、製造数量が少ない場合に、ボールを鋳造や鍛造によって製造すると、鋳造設備や鍛造設備はボールのサイズに応じて特別に少量用の溶解炉が必要なため、ボールの製造単価が非常に高くつく、という問題がある。
【０００４】
本発明は、ニッケル合金やチタン合金等の高価な耐食性金属材料でボールバルブのボールを製造するにあたって、その製造数量が少量でも、製造単価を安くすることが可能であり、そして従来方法よりも必要原料（材料）が少なくて済むと共に製品重量を軽減出来るボールの製造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】
【０００５】
上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明のボールバルブのボールの製造方法は、耐食性金属板材で円板状に形成した円板状板材１を金型７により半球状に成形し、こうして成形した二つの半球状体３，３を突き合わせて溶接することにより球状のボール本体４を形成し、この後ボール本体４に、貫通流路形成用スリーブ５を挿入するためのスリーブ挿入孔１０，１０を穿孔すると共に、ボール回転駆動用スピンドル１３の係合凸部１３ａが係合する凹状係合部材６を挿入するための係合部材挿入用開口部１１を開口し、これらスリーブ挿入孔１０，１０及び係合部材挿入用開口部１１に貫通流路形成用スリーブ５及び凹状係合部材６を夫々挿入してボール本体４に対し溶接した後、ボール本体４の表面及び溶接部Ｗを機械仕上げすることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載のボールバルブのボールの製造方法において、貫通流路形成用スリーブ５及び凹状係合部材６をボール本体４に対し溶接した後、機械仕上げの前に熱処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に係る発明の製造方法は、金型による成形加工と、溶接とによるもので、従来のボール製造方法である鋳造や鍛造に比べ、製造に要する設備が甚だ簡単で小規模で済むから、ニッケル合金等の非常に高価な耐食性金属板材を使用して、ボールを少量製造する場合でも、製造単価を安くすることが可能となり、また従来方法より必要原料が少なくて済むと共に製品重量を軽減出来る効果がある。
【０００８】
請求項２に係る発明によれば、ボール本体、スリーブ及び凹状係合部材に発生した歪みを除去することが出来、後に行う機械仕上げが容易となり、加工精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の好適実施形態を図面に基づいて説明すると、図１の(a) 〜(c) 及び図２の(a) 〜(d) は本発明に係るボールバルブのボールの製造工程を概略的に説明する説明図である。先ず、耐食性の金属板材を切断加工して、図１の(a) に示すような円板状の金属板材１を形成する。この耐食性金属板材としては、ニッケル合金やチタン合金、あるいはステンレスが使用されるが、ここでは、耐食性に優れていると共に耐熱性に優れた、「ハステロイ」という商標名で知られているニッケル合金を使用する。
【００１０】
こうして形成した円板状金属板材１を、図１の(b) 及び(c) に示すように、金型７によって半球状にプレス成形することにより、半球状体３を形成する。この金型７は、半球面状の凹部８ａを形成した下側にある固定雌型８と、この雌型８の凹部８ａに対応する半球面状の凸部９ａを形成した上側にある可動雄型９と、からなるもので、同図の(b) に示すように雌型８の上面に円板状板材１をセットして、雄型９を下動させることにより、円板状板材１を半球状体３にプレス成形するようになっている。
【００１１】
上記のようにプレス成形した半球状体３を、図２の(a) 及び(b) に示すように上下に二つ対向配置して突き合わせた状態で溶接することにより、同図の(c) に示すような球状のボール本体４を形成する。
【００１２】
そして、図２の(c) に示すように、球状ボール本体４には、貫通流路形成用スリーブ５を挿入するためのスリーブ挿入孔１０，１０を、機械加工によってボール本体４の直径方向に穿孔すると共に、図４の（Ａ）及び（Ｂ）で示されるようなボールバルブ１２におけるボール回転駆動用スピンドル１３の係合凸部１３ａが係合する凹状係合部材６を挿入するための係合部材挿入用開口部１１を、機械加工によってスリーブ挿入孔１０の軸線方向と直交する方向に開口形成する。
【００１３】
貫通流路形成用スリーブ５は、ボール本体４を直径方向に貫通して、ボールバルブの開放作動時に開放流路を形成するための円管で、ボール本体４と同じ金属材料によって形成される。このスリーブ５が挿入されるスリーブ挿入孔１０の内径は、スリーブ５の外径より僅かに小さい。係合部材挿入用開口部１１は、図３の（Ｃ）に示されるように矩形状に開口形成される。この開口部１１に挿入される凹状係合部材６も、ボール本体４と同じ金属材からなるもので、平面視が同図の（Ｃ）に示されるように開口部１１に対応する矩形状に形成されると共に、その縦断面形状は同図の（Ａ）に示されるような円弧状であり、横断面形状は同図の（Ｂ）に示されるようなコ字状である。また凹状係合部材６の底部にはエア抜き孔１４が設けてある。
【００１４】
上記のようにして球状ボール本体４にスリーブ挿入孔１０と係合部材挿入用開口部１１とを形成した後、図２の(c) 及び(d) に示すように、これらスリーブ挿入孔１０及び係合部材挿入用開口部１１に貫通流路形成用スリーブ５及び凹状係合部材６を夫々挿入して、ボール本体４に対し溶接する。
【００１５】
即ち、貫通流路形成用スリーブ５をボール本体４のスリーブ挿入孔１０，１０に挿入して、スリーブ５の両端部をボール本体４のスリーブ挿入孔１０，１０の夫々周縁部に溶接し、また凹状係合部材６は、図３の（Ｃ）に示すように係合部材挿入用開口部１１に挿入して、凹状係合部材６の上端面がボール本体４の外周面と面一の状態で、凹状係合部材６の開口端部をボール本体４の開口部１１に溶接する。これにより、ボール本体４と貫通流路形成用スリーブ５と凹状係合部材６とが一体的に組み付けられて、図２の(d) 更には図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すようなボール２が形成される。
【００１６】
上記のようにボール本体４と貫通流路形成用スリーブ５と凹状係合部材６とを溶接によって組み付けた後、その溶接によって生じた内部応力を除去するための熱処理である例えば焼なまし（焼鈍）を行う。この熱処理により、ボール本体４、スリーブ５及び凹状係合部材６に発生した歪みが除去され、この後に行う切削加工や研磨加工の機械仕上げが容易となり、加工精度が向上する。
【００１７】
上記の熱処理を終えたならば、ボール本体４の表面ならびにボール本体４とスリーブ５及び凹状係合部材６との溶接部を機械仕上げする。即ち、球状ボール本体４の表面ならびに溶接部を、例えばＮＣ旋盤等によって、ボール２が完全な球体となるように切削加工し、その後研磨装置によって、切削加工したボール本体４の表面全体を研磨加工する。これによって、ボール２の製造が完了する。
【００１８】
図３の（Ａ）は製造完了したボール２の拡大縦断面図であり、（Ｂ）は同ボール２の拡大横断面図である。これら（Ａ）及び（Ｂ）において、Ｗはボール本体４と貫通流路形成用スリーブ５との溶接部であり、ボール本体４と凹状係合部材６との溶接部を示す。また（Ａ）及び（Ｂ）において、１６はボール本体４の下側の半球状体３に設けられたエア抜き孔である。
【００１９】
図４の（Ａ）は上記のようにして製造されたボール２を備えたボールバルブ１２を示す外観斜視図であり、（Ｂ）は同ボールバルブ１２の縦断面図である。これら（Ａ）及び（Ｂ）において、１７は一方の流体管路１７ａを形成するボディ本体、１８は他方の流体管路１８ａを形成してボディ本体１７にフランジ接合されるソケットで、これらボディー本体に１７とソケット１８とによってボディ１９が形成される。このボディ１９内の中央部両側にボールシート２０，２０が設けてあって、両ボールシート２０，２０にボール２が回転自在に保持されている。
【００２０】
また、ボディ１９の中央部にボール回転駆動用スピンドル１３が回転自在に支持されていると共に、このスピンドル１３の先端部に形成された角柱状の係合凸部１３ａがボール２の凹状係合部材６に係合されている。而して、スピンドル１３をこれに取り付けられるハンドル１５（図４の（Ａ）参照）で回転操作してボール２を回転駆動することにより、両流体管路１７ａ，１８ｂ間で流路が開閉されることになる。図４の（Ｂ）は、ボール２の貫通流路形成用スリーブ５がボディ１９の両流体管路１７ａ，１８ｂと同軸に位置して、開弁された状態を示す。
【００２１】
以上説明したような本発明の製造方法によれば、耐食性金属板材で形成した円板状板材１を金型７にて半球状に成形し、その二つの半球状体３，３を突き合わせて溶接することによりボール本体４を形成し、この後ボール本体４に、貫通流路形成用スリーブ５を挿入するためのスリーブ挿入孔１０，１０を穿孔すると共に、ボール回転駆動用スピンドル１３の係合凸部１３ａが係合する凹状係合部材６を挿入するための係合部材挿入用開口部１１を開口し、これらスリーブ挿入孔１０，１０及び開口部１１に貫通流路形成用スリーブ５及び凹状係合部材６を夫々挿入してボール本体４に対し溶接した後、ボール本体４の表面及び溶接部Ｗを機械仕上げする方法であるから、従来のボールの製造方法である鋳造や鍛造に比べ、製造に要する設備が甚だ簡単で小規模で済むことになる。従って、ニッケル合金やチタン合金等のように非常に高価な耐食性金属板材を使用して、ボール２を少量製造する場合でも、製造単価を安くすることが可能となる。また、この製造方法によれば、ボール２の製造に必要な原料（材料）を従来方法による場合の約１／２程度で済ませることも可能であり、また製品重量を従来方法で製造されたボールの約１／３程度に軽減することも可能である。
【００２２】
また、この製造方法においては、ボール本体４と貫通流路形成用スリーブ５と凹状係合部材６とを溶接によって組み付けた後、機械仕上げの前に、溶接によって生じた内部応力を除去するための熱処理を行うから、ボール本体４、スリーブ５及び凹状係合部材６に発生した歪みを除去することが出来、後に行う機械仕上げが容易となり、加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】(a) 〜(c) は本発明に係るボールバルブのボールの製造工程の前半部分を概略的に説明する説明図である。
【図２】(a) 〜(d) は同製造工程の後半部分を概略的に説明する説明図である。
【図３】（Ａ）は製造完了したボールの拡大縦断面図、（Ｂ）は同ボールの拡大横断面図、（Ｃ）はボール本体の係合部材挿入用開口部に凹状係合部材を挿入する状態を示す説明斜視図である。
【図４】（Ａ）は本発明の方法によって製造されたボールを備えたボールバルブを示す外観斜視図であり、（Ｂ）は同ボールバルブの縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１          円板状板材
２          ボール
３          半球状体
４          ボール本体
５          貫通流路形成用スリーブ
６          凹状係合部材
７          金型
１０        スリーブ挿入孔
１１        係合部材挿入用開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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