JP2024098799A - 溶接方法、および缶体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶け落ちを抑制できる溶接方法、および缶体の製造方法を提供する。【解決手段】本開示の溶接方法は、第１板材と第２板材とを接合する溶接方法であって、第１板材は、第１面部と、第１面部の端部である第１端部と、を有し、第１端部は、第１面部に直交する第１方向の側に向けて、第１面部に対して鋭角に立ち上げられた第１曲げ部を有し、第２板材は、第１面部に沿った第２面部と、第２面部の端部である第２端部と、を有し、第２端部は、第１方向の側に向けて、第１曲げ部に沿って鈍角に立ち上げられた第２曲げ部を有し、第２面部は、第１面部に対し、第１方向に向けて第１面部の板厚以上ずらして配置され、第１曲げ部と第２曲げ部とを突き合せた状態で、第１曲げ部を加熱することによって溶接する。【選択図】図７

Description

本開示は、溶接方法、および缶体の製造方法に関する。

特許文献１は、タンクの内面および外面に腐食の原因となるような段部または間隙が形成されることを防ぐ、溶接による液体用タンクの製造方法を開示する。この液体用タンクの製造方法は、周縁部に径方向外側に拡がるテーパ部を有する蓋体と、筒状の胴体とをアーク溶接によって接合することで、液体用タンクを製造する。この液体用タンクの製造方法において、アーク溶接時には、胴体はテーパ部の内側に挿し込まれる。

特開１９９２－００９２７６号公報

本開示は、溶け落ちを抑制できる溶接方法、および缶体の製造方法を提供する。

本開示における溶接方法は、第１板材と第２板材とを接合する溶接方法であって、前記第１板材は、第１面部と、前記第１面部の端部である第１端部と、を有し、前記第１端部は、前記第１面部に直交する第１方向の側に向けて、前記第１面部に対して鋭角に立ち上げられた第１曲げ部を有し、前記第２板材は、前記第１面部に沿った第２面部と、前記第２面部の端部である第２端部と、を有し、前記第２端部は、前記第１方向の側に向けて、前記第１曲げ部に沿って鈍角に立ち上げられた第２曲げ部を有し、前記第２面部は、前記第１面部に対し、前記第１方向に向けて前記第１面部の板厚以上ずらして配置され、前記第１曲げ部と前記第２曲げ部とを突き合せた状態で、前記第１曲げ部を加熱することによって溶接する。

本開示における溶接方法、および缶体の製造方法は、加熱された第１曲げ部および第２曲げ部が垂れることを抑制できる。そのため、溶け落ちを抑制することができる。

実施の形態１に係る缶体の斜視図 実施の形態１に係る缶体の断面図 図２の拡大図 実施の形態１に係る溶接装置にセットされた状態の鏡板および胴体の断面図 図４の拡大図 実施の形態１に係る加圧後の鏡板および胴体の断面図 図６の拡大図 比較例における溶接前の第１端部および第２端部の断面図 比較例における溶接後のビードの断面図

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に至った当時、板材どうしの溶接方法の技術は、溶接の品質の確保と生産性の向上の両立が求められる状況であった。そのため、当該業界では、溶接の品質向上を課題として、特許文献１に記載のように、板材の端部を変形させることにより、溶接性を向上させるという技術が提案されていた。そうした状況下において、発明者らは、特許文献１に記載のような４００ｍｍ／ｍｉｎ程度の一般的な溶接速度よりも高速で溶接を行うことにより、溶接の生産性を向上させるという着想を得た。そして、発明者らは、従来の溶接方法を用いて溶接速度を上昇させると、溶接時に溶融した部分の溶け落ちが発生し、溶接性能が低下するという課題があることを発見した。特に、給湯装置に用いられる貯湯タンクにおいては、鏡板に比べ胴板は大きく重たくて剛性が弱いため、溶接の際に収縮で内径側へ溶け落ちするという課題がより顕著になる。これに対し、発明者らは、この課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
そこで、本開示は、溶け落ちを抑制できる溶接方法を提供する。

以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１～図９を用いて、実施の形態１を説明する。
［１－１．缶体の構成］
図１は、本開示の溶接方法を用いて製造された缶体１の斜視図である。図２は、缶体１を径方向に切断した断面図である。図中の軸ＡＸは、第１面部１１および第２面部２１が成す円筒形状の中心を通る軸である。
缶体１は、略円柱形状の容器であり、給湯装置用の貯湯タンクとして使用される。缶体１は、２つの略半球状の鏡板（第１板材）１０と、円筒形状の胴体（第２板材）２０と、を有する。缶体１は、それぞれ個別の板材として形成された鏡板１０と胴体２０とが、アーク溶接によって接合されることで製造される。

鏡板１０は、円筒形状の第１面部１１と、ドーム形状のドーム部１９と、を有する金属製の板材である。第１面部１１の厚みは、板厚Ｔ１である。本実施の形態において、鏡板１０を構成する金属はステンレス鋼である。鏡板１０は、製造時の加工によって加工硬化しており、胴体２０よりも剛性が大きい。

胴体２０は、円筒形状の第２面部２１を有する金属製の板材である。第２面部２１は、第１面部１１に沿った向きに配置され、それぞれの軸ＡＸは一致する。第２面部２１の厚みは、板厚Ｔ２である。また、第２面部２１の内径Ｄ２は、第１面部１１の内径Ｄ１よりも大きい。本実施の形態において、具体的には、内径Ｄ２は、内径Ｄ１よりも第１面部１１の板厚Ｔ１の２倍以上だけ大きい。本実施の形態において、胴体２０を構成する金属はステンレス鋼である。

缶体１において、第１面部１１の端部である第１端部１３と、第２面部２１の端部である第２端部２３と、の間には、ビード３０が形成される。ビード３０は、溶接する以前の第１端部１３および第２端部２３の一部が、溶接によって溶融した後に固化した部分である。

図３は、図２の断面図におけるビード３０の拡大図である。図３に示すように、実施の形態１の缶体１において、第１面部１１と第２面部２１とは、それぞれの内径側の面を基準として径方向（第１面部１１と第２面部２１のなす円筒形状の径方向）に目違いｄだけずれた位置に配置される。目違いｄは、第１面部１１の板厚Ｔ１よりも大きく、内径Ｄ２と内径Ｄ１との差分の半分に一致する。目違いｄが第１面部１１の板厚Ｔ１よりも大きいため、第２面部２１は、第１面部１１の外径側の面よりも径方向外側方向ＤＯ（第１方向）の側に配置される。なお、径方向外側方向ＤＯは、第１面部１１と第２面部２１のなす円筒形状の径方向のうち、内側から外側に向かう方向である。

また、鏡板１０と胴体２０とをつなぐビード３０の断面形状は、第１端部１３から第２端部２３に向けて径方向外側方向ＤＯ側に傾斜しており、径方向に対する膨出が少ない平坦な形状である。このようにビード３０が平坦な形状である場合、ビード３０における応力集中が低減される。

特に、実施の形態１のような給湯装置の貯湯タンクとして用いられる缶体１の内圧や温度は、給湯の状況などに応じて刻々と変化する。このため、缶体１は、内圧の変化による引っ張り応力の変化や、温度の変化による熱応力などの作用を繰り返し受ける。従って、缶体１の耐久性を向上するためには、ビード３０を平坦に形成し、ビード３０に対する応力集中を抑制することが重要である。

本実施の形態では、第１面部１１と第２面部２１とに、目違いｄの分だけの配置のずれを敢えて設けることにより、溶接時の溶け落ちを抑制し、図３に示す平坦なビード３０を実現している。以下では、缶体１の製造方法について説明する。

［１－２．缶体の製造方法］
次に、鏡板１０と胴体２０とを溶接し、上述した缶体１を製造する方法について説明する。
［１－２－１．溶接工程の前工程］
図４は、溶接装置Ｗにセットされた状態の鏡板１０および胴体２０の断面図であり、鏡板１０および胴体２０を軸ＡＸに沿って鉛直方向に切断した断面を示す。図５は、図４の拡大図であり、第１端部１３および第２端部２３を示す。

図４に示すように、溶接装置Ｗは、クランプＷ１と、２つのトーチＷ２と、を有する。クランプＷ１は、２つの鏡板１０を軸ＡＸの方向に並べて保持し、２つの鏡板１０の間に胴体２０を挟んで保持する。このとき、軸ＡＸは、水平方向とされる。クランプＷ１は、第１面部１１および第２面部２１の軸ＡＸの方向に移動可能である。また、クランプＷ１は、第１面部１１および第２面部２１の軸ＡＸを中心として、第１面部１１および第２面部２１の周方向に回転可能である。トーチＷ２は、アーク放電によって熱を生じさせ、生じさせた熱によって溶接を行う装置である。トーチＷ２は、第１端部１３および第２端部２３の付近に設けられ、鉛直上方から下方に向けてアーク放電を行う。また、図４に示すように、溶接装置Ｗは、胴体２０の中央を固定するリング状の治具Ｗ３を有する構成としてもよい。治具Ｗ３は、胴体２０の略全周を径方向外側方向ＤＯ側から締め付けて固定する器具であり、軸ＡＸを中心として第１面部１１および第２面部２１の周方向に回転可能である。治具Ｗ３は、鏡板１０よりも剛性が小さい胴体２０がたわんで変形することを抑制する。また、治具Ｗ３により、胴体２０を鏡板１０に対して位置決めし易くなる。

図５に示すように、溶接前の鏡板１０の第１端部１３には、径方向外側方向（第１面部に直交する方向）ＤＯに向けて立ち上げられた第１曲げ部１５を有する。第１曲げ部１５は、第１面部１１に対しての成す角が角度Ａ１となる方向に立ち上げられる。角度Ａ１は、鋭角である。第１曲げ部１５は、第１端部１３の全周に渡って形成されており、第１面部１１に対しての成す角が角度Ａ１となる方向における長さが、長さＬ１である。本実施の形態において、長さＬ１は、板厚Ｔ１の２倍以上である。

第１端部１３において、第１面部１１と第１曲げ部１５との間には、第１角部１７が形成される。第１角部１７は、第１曲げ部１５を形成する加工によって形成された折り目であり、丸みを帯びた角である。

上述したように、２つの鏡板１０に挟み込まれる胴体２０の第２面部２１の内径Ｄ２は、鏡板１０の第１面部１１の内径Ｄ１よりも、第１面部１１の板厚Ｔ１の２倍以上だけ大きい。また、上述のように、第２面部２１は、第１面部１１よりも目違いｄの分だけ径方向外側方向ＤＯ側に位置しており、第２面部２１の第２端部２３は、第１面部１１の外径側の面よりも径方向外側方向ＤＯ側に配置される。

このため、図５に示すように、胴体２０の第２端部２３は、第１端部１３に径方向外側から接した状態で保持される。また、胴体２０は、クランプＷ１が鏡板１０を軸ＡＸの方向に挟み込む力により、第２端部２３が第１角部１７および第１曲げ部１５の外側の傾斜に接触して、鏡板１０に対して位置決めされる。このため、胴体２０と鏡板１０との位置決めを容易に行うことができる。

溶接装置Ｗに対する鏡板１０および胴体２０のセットが完了した後に、溶接装置Ｗは、２つの鏡板１０が軸ＡＸの方向において互いに押し合う方向にクランプＷ１を移動させて加圧する。これにより、鏡板１０と胴体２０とは、軸ＡＸの方向に沿って互いに強く押圧される。

図６は、加圧後における、溶接装置Ｗにセットされた状態の鏡板１０および胴体２０の断面図であり、鏡板１０および胴体２０を軸ＡＸに沿って鉛直方向に切断した断面を示す。図７は、図６の拡大図であり、第１端部１３および第２端部２３を示す。図６には、クランプＷ１の加圧方向を示してある。

図６および図７に示すように、クランプＷ１が移動し、鏡板１０と胴体２０とが、軸ＡＸの方向に沿って互いに強く押圧されることにより、第２端部２３には、第２曲げ部２５と、第２角部２７と、が形成される。

第２曲げ部２５は、第２端部２３が第１曲げ部１５に対して強く押し付けられることによって形成されており、第２面部２１から径方向外側方向ＤＯに向けて立ち上げられる。第２曲げ部２５は、第２面部２１に対しての成す角が角度Ａ２となる方向に立ち上げられている。角度Ａ２は、鈍角である。また、角度Ａ１と角度Ａ２との和は、ほぼ１８０度であり、第２曲げ部２５は、第１曲げ部１５に面的に接触しつつ第１曲げ部１５に沿う。

第２曲げ部２５は、第２端部２３の全周に渡って形成されており、第２面部２１に対しての成す角が角度Ａ２となる方向における長さが、長さＬ２である。第２曲げ部２５の長さＬ２は、第１曲げ部１５の長さＬ１よりも、板厚Ｔ２以上短い。換言すれば、第１曲げ部１５の長さＬ１は、第２曲げ部２５の長さＬ２よりも、板厚Ｔ２以上長い。このため、第１曲げ部１５と第２曲げ部２５との接触面積が大きく設定される。また、第１曲げ部１５のうち、先端１５ａは、第２曲げ部２５に覆い隠されずに径方向外側方向ＤＯに向けて露出している。

第２角部２７は、第２端部２３において、第２面部２１と第２曲げ部２５との間に形成された角である。第２角部２７は、丸みを帯びた角であり、第２角部２７の曲率半径は、第１角部１７の曲率半径よりも小さい。このため、第１面部１１よりも径方向外側方向ＤＯ側に位置する第２面部２１から立ち上がる第２端部２３において、第２曲げ部２５のうち、径方向内側の端部２５ｂは、径方向内側に位置し易くなる。これにより、第２曲げ部２５が第１曲げ部１５に対して接触する面積が大きくなり易くなる。

第２曲げ部２５が形成されることにより、溶接工程の前工程は完了し、溶接工程に移行する。

［１－２－２．溶接工程］
溶接工程において、溶接装置Ｗは、クランプＷ１が軸ＡＸを中心として鏡板１０および胴体２０を回転させつつ、トーチＷ２によってアーク溶接を行う。このとき、クランプＷ１は、鏡板１０と胴体２０とが互いに押圧し合う方向に向けて、鏡板１０に対して軸ＡＸに沿った方向の力を作用させる。これにより、第１曲げ部１５と第２曲げ部２５とが面的に接触し易くなる。また、第１曲げ部１５および第２曲げ部２５は、軸ＡＸに対して傾斜しているため、第１曲げ部１５および第２曲げ部２５が押し合うことにより、鏡板１０と胴体２０との位置がずれにくくなる。

溶接装置Ｗは、第１端部１３の全周に渡って形成される第１曲げ部１５のうち、鉛直上方に位置する部分の先端１５ａの位置を検出する図示しないタッチセンサを有する。溶接装置Ｗは、タッチセンサによって検出した位置の情報を用いて、トーチＷ２を軸ＡＸの方向および径方向に動かしながら、図７のターゲット範囲Ｒの内側を狙ってトーチＷ２にアーク放電させる。ターゲット範囲Ｒは、第１曲げ部１５の先端１５ａから、第２曲げ部２５の先端２５ａまでの範囲である。換言すれば、ターゲット範囲Ｒは、第１曲げ部１５のうち、第２曲げ部２５の先端２５ａよりも径方向外側方向ＤＯ側の部分である。

トーチＷ２が第１曲げ部１５の全周分のターゲット範囲Ｒに対してアーク放電を行うことで、図３のように、第１端部１３と第２端部２３とはビード３０を介して全周に渡って接合される。これにより、溶接工程が完了し、缶体１の製造が完了する。

溶接工程においては、上述のように、トーチＷ２が第１曲げ部１５の全周分のターゲット範囲Ｒに対してアーク放電を行う。このため、溶接に要する時間を短縮するためには、溶接速度を上げることが重要である。しかし、一般的には、特許文献１に記載のように、溶接速度をおよそ４００ｍｍ／ｍｉｎに設定することが知られている。一般に、溶接速度を上昇させると、単位時間当たりの入熱量も大きくする必要があり、溶接中に溶融して液体として存在する金属の量が増加して、重力の作用や溶融した部分の収縮によって溶け落ちが発生し易くなる。すなわち、従来の溶接方法において、溶接速度を４００ｍｍ／ｍｉｎよりも大きく設定しない理由の一つは、溶け落ちが生じ易くなり、溶接の品質が不安定になり易くなるためであると考えられる。また、従来の溶接方法において、溶接速度を４００ｍｍ／ｍｉｎよりも大きく設定したうえで、溶け落ちが生じない程度に単位時間当たりの入熱量を低下させた場合には、平坦なビードを形成することが難しいと考えられる。実際に、発明者らは、実施の形態１とは異なる比較例の溶接方法を用いて、６００～１２００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で、溶け落ちが生じない程度に入熱量を低下させて溶接を行い、膨出や凹みの大きいビードが形成されることを確認している。比較例の詳細については後述する。

これに対し、本実施形態においては、鏡板１０の第１面部１１と、胴体２０の第２面部２１と、の間の目違いｄの分の径方向の位置ずれにより、溶接速度を６００～１２００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で設定したとしても、溶け落ちの発生を抑制できる。以下に、本実施形態の溶接方法を用いることにより、溶接工程における溶け落ちが抑制できることを、図７を用いて説明する。

溶接工程において、トーチＷ２は、主に第１曲げ部１５のターゲット範囲Ｒに対して入熱する。これにより、第１曲げ部１５は加熱されて温度が上昇する。また、第１曲げ部１５に面的に接触する第２曲げ部２５は、主に第１曲げ部１５からの熱伝導によって加熱され、温度が上昇する。第１曲げ部１５および第２曲げ部２５は、温度の上昇に伴って固相から液相に相転移し、重力の影響を受けて下方（径方向内側方向）に垂れようとする。

第１曲げ部１５は、液相に相転移した後、重力の作用や凝固に伴う収縮により、図７に矢印Ｍ１で示す下方に垂れようとする。上述のように、第１曲げ部１５は、第１面部１１に対しての成す角が鋭角の角度Ａ１となる方向に立ち上げられている。このため、液相に相転移した第１曲げ部１５は、第１面部１１によって受け止められ易く、第１曲げ部１５が第１面部１１よりも内径側に溶け落ちにくい。

また、第２曲げ部２５は、液相に相転移した後、図７に矢印Ｍ２で示すように、第１曲げ部１５に沿って下方に垂れようとする。上述したように、第１曲げ部１５の長さＬ１は第２曲げ部２５の長さＬ２よりも板厚Ｔ２以上長く、第２角部２７の曲率半径は第１角部１７の曲率半径よりも小さくなっており、第１曲げ部１５と第２曲げ部２５との接触面積が大きくなり易い。このため、第２曲げ部２５が第１曲げ部１５に沿って下方に垂れるとき、第２曲げ部２５は摩擦力によって垂れにくくなる。また、上述のように、第２曲げ部２５は、第１面部１１よりも目違いｄの分だけ径方向外側方向ＤＯ側に配置される第２面部２１から立ち上げて形成される。このため、液相に相転移した第２曲げ部２５が第２面部２１よりも下方に垂れた場合であっても、第２曲げ部２５は第１曲げ部１５又は第１角部１７に接触し易い。これにより、第２曲げ部２５が第１面部１１よりも内径側に溶け落ちにくくなる。

このように、本実施形態においては、溶接速度を通常よりも高速の６００～１２００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で設定し、通常の溶接条件よりも単位時間当たりの入熱が大きくなった場合においても、溶け落ちを抑制することができる。そのため、給湯装置用の貯湯タンクである缶体１のような溶け落ちが発生し易い場合においても、図３に示すような平坦なビード３０を形成できる。

なお、上記においては、溶接速度の設定範囲を６００～１２００ｍｍ／ｍｉｎの範囲としたが、この範囲には、６００ｍｍ／ｍｉｎ，７００ｍｍ／ｍｉｎ，８００ｍｍ／ｍｉｎ，９００ｍｍ／ｍｉｎ，１０００ｍｍ／ｍｉｎ，１１００ｍｍ／ｍｉｎ，１２００ｍｍ／ｍｉｎが含まれる。

［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、溶接方法は、鏡板１０と胴体２０とを接合する溶接方法であって、鏡板１０は、第１面部１１と、第１面部１１の端部である第１端部１３と、を有し、第１端部１３は、第１面部１１に直交する周方向外側方向ＤＯの側に向けて、第１面部１１に対して鋭角に立ち上げられた第１曲げ部１５を有し、胴体２０は、第１面部１１に沿った第２面部２１と、第２面部２１の端部である第２端部２３と、を有し、第２端部２３は、径方向外側方向ＤＯの側に向けて、第１曲げ部１５に沿って鈍角に立ち上げられた第２曲げ部２５を有し、第２面部２１は、第１面部１１に対し、径方向外側方向ＤＯに向けて第１面部１１の板厚Ｔ１以上ずらして配置され、第１曲げ部１５と第２曲げ部２５とを突き合せた状態で、第１曲げ部１５を加熱することによって溶接する。
これにより、第１曲げ部１５が溶融して垂れるときは第１面部１１によって受けられ易く、第２曲げ部２５が溶融して垂れるときは、第１端部１３に接触し易くなる。このため、溶接速度を大きくして入熱量が大きくなった場合等であっても、溶け落ちの発生を抑制できる。

また、本実施の形態の溶接方法において、第１面部１１および第２面部２１は、円筒形状であり、第１面部１１と第２面部２１とを、第１面部１１の軸ＡＸの方向に沿って互いに押圧しながら溶接する。
これにより、鏡板１０と胴体２０とは、第１曲げ部１５と第２曲げ部２５とが押し合うことによって位置決めされる。このため、鏡板１０と胴体２０との位置決めが容易になる。また、鏡板１０と胴体２０との間の溶接中の位置ずれが発生しにくくなる。

また、本実施の形態の溶接方法において、第２面部２１の内径Ｄ２は、第１面部１１の内径Ｄ１よりも大きく形成される。
これにより、鏡板１０と胴体２０とが位置決めされることにより、第２面部２１は、第１面部１１に対し、径方向外側方向ＤＯに向けてずらして配置される。このため、溶け落ちの発生を抑制できる。

また、本実施の形態の溶接方法において、第２曲げ部２５は、第２端部２３が第１曲げ部１５に接した状態で、鏡板１０と胴体２０とが第２面部２１の軸ＡＸの方向に沿って互いに押圧されることによって形成される。
これにより、第２曲げ部２５を形成した際には、第２曲げ部２５と第１曲げ部１５とが突き合せられた状態となる。このため、第２曲げ部２５の形成後に、すぐに溶接をすることができ、溶接作業の効率を向上できる。

また、本実施の形態の溶接方法において、第１曲げ部１５は、第２曲げ部２５よりも長く形成される。
これにより、第１曲げ部１５と第２曲げ部２５との接触面積が大きくなる。これにより、加熱される第１曲げ部１５から第２曲げ部２５に対しての熱伝導の効率が向上するため、溶接効率が向上する。また、第２曲げ部２５が垂れようとするときの第１曲げ部１５との間の摩擦が大きくなるので、溶け落ちの発生を抑制できる。

また、本実施の形態の溶接方法において、第１曲げ部１５と第１面部１１との間には、第１角部１７が形成され、第２曲げ部２５と第２面部２１との間には、第２角部２７が形成され、第２角部２７の曲率半径は、第１角部１７の曲率半径よりも小さい。
これにより、第１曲げ部１５と第２曲げ部２５との間の接触面積が大きくなる。これにより、加熱される第１曲げ部１５から第２曲げ部２５に対しての熱伝導の効率が向上するため、溶接効率が向上する。また、第２曲げ部２５が垂れようとするときの第１曲げ部１５との間の摩擦が大きくなるので、溶け落ちの発生を抑制できる。

本実施の形態において、缶体１の製造方法は、鏡板１０と、円筒形状の胴体２０と、を溶接して缶体１を製造する缶体の製造方法であって、上記に記載の溶接方法を用いて鏡板１０と胴体２０を溶接する。
これにより、溶け落ちを抑制しながら、缶体の製造をすることが可能となる。このため、溶接速度を向上させて缶体の製造の生産性を向上できる。

（比較例）
上述したように、発明者らは、実施の形態１とは異なる比較例の溶接方法についても、溶接速度を６００～１２００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で設定して溶接を行った。ただし、比較例において、発明者らは、実施の形態１におけるトーチＷ２による入熱量から、比較例の溶接方法においても溶け落ちが生じなくなる程度まで入熱量を低下させたうえで、溶接を行っている。以下に、比較例の詳細について説明する。

図８は、比較例における溶接前の第１端部１３と第２端部１２３の断面図である。
比較例においては、上述した実施の形態１の鏡板１０と、実施の形態１の胴体２０とは形状が異なる胴体１２０と、を用いて溶接を行った。具体的には、胴体１２０のうち、円筒形状の第２面部１２１の内径は、実施の形態１の第２面部２１の内径Ｄ２ではなく、第１面部１１の内径Ｄ１に等しい。このため、図８に示すように、比較例においては、第１面部１１と第２面部１２１とは略面一に配置される。

また、第２面部１２１の端部である第２端部１２３には、実施の形態１の第２端部２３に形成された第２曲げ部２５、第２角部２７とほぼ同じ形状の第２曲げ部１２５、第２角部１２７が形成される。ただし、比較例においては、実施の形態１のターゲット範囲Ｒと同じだけの範囲に渡って第１曲げ部１５が周方向外側方向ＤＯに向けて露出するよう、第２曲げ部１２５の長さＬ３は、実施の形態１における第２曲げ部２５の長さＬ２よりも長く設定される。

図９は、比較例における溶接後のビード１３０の断面図である。比較例のビード１３０は、図９に示すように、径方向に対する膨出や凹みが大きい形状であり、図３に示す実施の形態１のビード３０と比較して平坦ではない。特に、ビード１３０と胴体１２０との間に形成された凹部１３１には、応力集中によって係る負荷が大きくなり易い。これは、比較例の溶接方法は実施の形態１の溶接方法よりも溶け落ちが生じ易いため、比較例の溶接方法において溶け落ちを防ぐために、単位時間当たりの入熱量を実施の形態１よりも小さく設定したことに起因する。比較例においては、単位時間当たりの入熱量を十分に大きくすることができないため、図９のように第２曲げ部１２５の溶け残り等によってビード１３０の膨出や凹みが大きくなってしまう。一方、比較例において、単位時間当たりの入熱量を実施の形態１の場合と同等に設定する場合、特に第２曲げ部１２５において溶け落ちによる不良が発生し易くなる。このように、第１面部１１と第２面部２１との配置に、目違いｄの分だけのずれが設けられていない溶接方法を用いて、溶接速度を６００～１２００ｍｍ／ｍｉｎの範囲で設定して溶接をする場合、安定した品質での溶接が難しい。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、第２曲げ部２５および第２角部２７は、第２端部２３が第１曲げ部１５に押し当てられることによって形成されると説明したが、これは一例である。第２曲げ部２５および第２角部２７は、第１曲げ部１５に押し当てられて形成される必要はなく、溶接装置Ｗに対して胴体２０がセットされる以前の工程で形成してもよい。

実施の形態１では、鏡板１０および胴体２０はステンレス鋼であると説明したが、これは一例である。鏡板１０および胴体２０は、それぞれステンレス鋼以外の金属であってもよい。また、鏡板１０および胴体２０は互いに異なる種類の金属であってもよい。

実施の形態１では、鏡板１０には第１面部１１との成す角が鋭角の角度Ａ１である第１曲げ部１５が形成され、胴体２０には第２面部２１との成す角が鈍角の角度Ａ２である第２曲げ部２５が形成されると説明したが、これは一例である。すなわち、鏡板１０には、第１面部１１との成す角が鈍角の角度Ａ２である第１曲げ部１５が形成され、胴体２０には、第２面部２１との成す角が鋭角の角度Ａ１である第２曲げ部２５が形成される構成としてもよい。この場合、第１面部１１の内径は内径Ｄ２であり、第２面部２１の内径は内径Ｄ１であるように設定され、第１面部１１は第２面部２１よりも目違いｄの分だけ径方向外側方向ＤＯ側に位置する。ただし、実施の形態１のように、剛性の大きい鏡板１０に第１面部１１との成す角鋭角の角度Ａ１となる第１曲げ部１５が形成されている場合、溶接の前工程において第２端部２３と第１曲げ部１５とが押圧しあう際に、第２曲げ部２５を形成しやすい。

実施の形態１では、溶接装置Ｗは、タッチセンサによって第１曲げ部１５の先端１５ａの位置を検出すると説明したが、これは一例である。例えば、溶接装置Ｗは、タッチセンサの代わりに、視覚センサ又はレーザ変位センサ等の光学式センサ等の非接触式センサによって先端１５ａの位置を検出してもよい。

また、実施の形態１に記載の溶接方法では、共に円筒形状の第１面部１１と第２面部２１とを接合すると説明したが、これは一例である。本開示の溶接方法において接合される第１面部と第２面部とは、それぞれ平板状であってもよい。この場合であっても、実施の形態１と同様に溶け落ちを抑制することができる。

また、実施の形態１に記載の溶接方法において、溶加棒又は溶加ワイヤなどの溶加材をアーク雰囲気中に差し入れつつ溶接を行ってもよい。特に、溶加材を第２曲げ部２５の付近に配置することにより、仮に第２曲げ部２５が溶け落ちた場合であっても、溶け落ちによって生じた孔を溶加材によって塞ぎやすくなる。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

［上記実施形態によりサポートされる構成］
上記実施形態は、以下の構成をサポートする。

（付記）
（技術１）第１板材と第２板材とを接合する溶接方法であって、前記第１板材は、第１面部と、前記第１面部の端部である第１端部と、を有し、前記第１端部は、前記第１面部に直交する第１方向の側に向けて、前記第１面部に対して鋭角に立ち上げられた第１曲げ部を有し、前記第２板材は、前記第１面部に沿った第２面部と、前記第２面部の端部である第２端部と、を有し、前記第２端部は、前記第１方向の側に向けて、前記第１曲げ部に沿って鈍角に立ち上げられた第２曲げ部を有し、前記第２面部は、前記第１面部に対し、前記第１方向に向けて前記第１面部の板厚以上ずらして配置され、前記第１曲げ部と前記第２曲げ部とを突き合せた状態で、前記第１曲げ部を加熱することによって溶接する、溶接方法。
これにより、第１曲げ部が溶融して垂れるときは第１面部によって受けられ易く、第２曲げ部が溶融して垂れるときは、第２曲げ部は第１端部に接触し易くなる。このため、溶接速度を大きくして入熱量が大きくなった場合等であっても、溶け落ちの発生を抑制できる。

（技術２）前記第１面部および前記第２面部は、円筒形状であり、前記第１方向は、前記第１面部および前記第２面部の径方向外側方向であり、前記第１板材と前記第２板材とを、前記第１面部の軸の方向に沿って互いに押圧しながら溶接する技術１に記載の溶接方法。
これにより、第１板材と第２板材とは、第１曲げ部と第２曲げ部とが押し合うことによって位置決めされる。このため、第１板材と第２板材との位置決めが容易になる。また、第１板材と第２板材との間の溶接中の位置ずれが発生しにくくなる。

（技術３）前記第２面部の内径は、前記第１面部の内径よりも大きく形成される、技術２に記載の溶接方法。
これにより、第１板材と第２板材とが位置決めされることにより、第２面部は、第１面部に対し、第１方向に向けてずらして配置される。このため、溶け落ちの発生を抑制できる。

（技術４）前記第２曲げ部は、前記第２端部が前記第１曲げ部に接した状態で、前記第１板材と前記第２板材とが前記軸の方向に沿って互いに押圧されることによって形成される、技術３に記載の溶接方法。
これにより、第２曲げ部を形成した際には、第２曲げ部と第１曲げ部とが突き合せられた状態となる。このため、第２曲げ部の形成後に、すぐに溶接をすることができ、溶接作業の効率を向上できる。

（技術５）前記第１曲げ部は、前記第２曲げ部よりも長く形成される、技術１から４のいずれかに記載の溶接方法。
これにより、第１曲げ部と第２曲げ部との接触面積が大きくなる。このため、加熱される第１曲げ部から第２曲げ部に対しての熱伝導の効率が向上し、溶接効率が向上する。また、第２曲げ部が垂れようとするときの第１曲げ部との間の摩擦が大きくなるので、溶け落ちの発生を抑制できる。

（技術６）前記第１曲げ部と前記第１面部との間には、第１角部が形成され、前記第２曲げ部と前記第２面部との間には、第２角部が形成され、前記第２角部の曲率半径は、前記第１角部の曲率半径よりも小さい、技術１から５のいずれかに記載の溶接方法。
これにより、第１曲げ部と第２曲げ部との間の接触面積が大きくなる。このため、加熱される第１曲げ部から第２曲げ部に対しての熱伝導の効率が向上するため、溶接効率が向上する。また、第２曲げ部が垂れようとするときの第１曲げ部との間の摩擦が大きくなるので、溶け落ちの発生を抑制できる。

（技術７）鏡板と、円筒形状の胴体と、を溶接して缶体を製造する缶体の製造方法であって、前記第１板材を前記鏡板とし、前記第２板材を前記胴体とし、技術１から６のいずれかに記載の溶接方法を用いて前記鏡板と前記胴体を溶接する、缶体の製造方法。
これにより、溶け落ちを抑制しながら、缶体の製造をすることが可能となる。このため、溶接速度を向上させて缶体の製造の生産性を向上できる。

本開示は、板材同士の溶接方法に適用可能である。特に、貯湯タンク等の胴体と鏡板とを有する容器の製造のための溶接方法に対して、本開示は好適に適用可能である。

１ 缶体
１０ 鏡板
１１ 第１面部
１３ 第１端部
１５ 第１曲げ部
１５ａ 先端
１７ 第１角部
１９ ドーム部
２０ 胴体
２１ 第２面部
２３ 第２端部
２５ 第２曲げ部
２５ａ 先端
２５ｂ 端部
２７ 第２角部
３０ ビード
１２０ 胴体
１２１ 第２面部
１２３ 第２端部
１２５ 第２曲げ部
１２７ 第２角部
１３０ ビード
１３１ 凹部
Ａ１ 角度
Ａ２ 角度
ＡＸ 軸
Ｄ１ 内径
Ｄ２ 内径
ＤＯ 径方向外側方向
Ｌ１ 長さ
Ｌ２ 長さ
Ｌ３ 長さ
Ｍ１ 矢印
Ｍ２ 矢印
Ｒ ターゲット範囲
Ｔ１ 板厚
Ｔ２ 板厚
Ｗ 溶接装置
Ｗ１ クランプ
Ｗ２ トーチ
Ｗ３ 治具
ｄ 目違い

Claims (7)

1. 第１板材と第２板材とを接合する溶接方法であって、
   前記第１板材は、第１面部と、前記第１面部の端部である第１端部と、を有し、
   前記第１端部は、前記第１面部に直交する第１方向の側に向けて、前記第１面部に対して鋭角に立ち上げられた第１曲げ部を有し、
   前記第２板材は、前記第１面部に沿った第２面部と、前記第２面部の端部である第２端部と、を有し、
   前記第２端部は、前記第１方向の側に向けて、前記第１曲げ部に沿って鈍角に立ち上げられた第２曲げ部を有し、
   前記第２面部は、前記第１面部に対し、前記第１方向に向けて前記第１面部の板厚以上ずらして配置され、
   前記第１曲げ部と前記第２曲げ部とを突き合せた状態で、前記第１曲げ部を加熱することによって溶接する、
   溶接方法。
2. 前記第１面部および前記第２面部は、円筒形状であり、
   前記第１方向は、前記第１面部および前記第２面部の径方向外側方向であり、
   前記第１板材と前記第２板材とを、前記第１面部の軸の方向に沿って互いに押圧しながら溶接する、
   請求項１に記載の溶接方法。
3. 前記第２面部の内径は、前記第１面部の内径よりも大きく形成される、
   請求項２に記載の溶接方法。
4. 前記第２曲げ部は、前記第２端部が前記第１曲げ部に接した状態で、前記第１板材と前記第２板材とが前記軸の方向に沿って互いに押圧されることによって形成される、
   請求項３に記載の溶接方法。
5. 前記第１曲げ部は、前記第２曲げ部よりも長く形成される、
   請求項１に記載の溶接方法。
6. 前記第１曲げ部と前記第１面部との間には、第１角部が形成され、
   前記第２曲げ部と前記第２面部との間には、第２角部が形成され、
   前記第２角部の曲率半径は、前記第１角部の曲率半径よりも小さい、
   請求項１に記載の溶接方法。
7. 鏡板と、円筒形状の胴体と、を溶接して缶体を製造する缶体の製造方法であって、
   前記第１板材を前記鏡板とし、前記第２板材を前記胴体とし、
   請求項１から６のいずれかに記載の溶接方法を用いて前記鏡板と前記胴体を溶接する、
   缶体の製造方法。
   

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