JP2507665B2 - 電子管用金属円筒部材の製造方法 - Google Patents
電子管用金属円筒部材の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、電子管用金属円筒部材の製造方法に関す
る。
る。
（従来の技術） 各種の電子管の真空容器、またはアノード、グリッド
等の各種電極、あるいは共振空胴、高周波導波管部など
は、金属円筒部材で構成される。例えば電子レンジ用マ
グネトロンのアノード構体を例にとって説明すると、こ
のアノード構体は、周知のようにアノード円筒の内側に
放射状に複数枚のアノードベインが並べられ、このアノ
ードベインの数に相当する共振空胴が構成されている。
これらは電気伝導度及び熱伝導度の良い銅（Cu）、アル
ミニウム（Al）などが使用され得るが、一般的には耐熱
性の点から銅が使用される。
等の各種電極、あるいは共振空胴、高周波導波管部など
は、金属円筒部材で構成される。例えば電子レンジ用マ
グネトロンのアノード構体を例にとって説明すると、こ
のアノード構体は、周知のようにアノード円筒の内側に
放射状に複数枚のアノードベインが並べられ、このアノ
ードベインの数に相当する共振空胴が構成されている。
これらは電気伝導度及び熱伝導度の良い銅（Cu）、アル
ミニウム（Al）などが使用され得るが、一般的には耐熱
性の点から銅が使用される。
このようなマグネトロンアノード構体の製造方法は、
通常、長大な円筒素材をアノード円筒としての所要の長
さに切断し、内外面や両開口端を所定の形状に切削等の
加工をしたうえ、内周壁にアノードベインをろう接する
方法である。しかしながら、このような円筒素材から加
工することは、円筒素材そのものの製造に多くの労力を
要すること、又、円筒素材の寸法制度が低いと改めてマ
グネトロンアノード円筒として要求される内外径寸法に
仕上げなければならず、結果的に製品価格を不所望に高
くしているのが、現状である。
通常、長大な円筒素材をアノード円筒としての所要の長
さに切断し、内外面や両開口端を所定の形状に切削等の
加工をしたうえ、内周壁にアノードベインをろう接する
方法である。しかしながら、このような円筒素材から加
工することは、円筒素材そのものの製造に多くの労力を
要すること、又、円筒素材の寸法制度が低いと改めてマ
グネトロンアノード円筒として要求される内外径寸法に
仕上げなければならず、結果的に製品価格を不所望に高
くしているのが、現状である。
そこで、マグネトロンアノードを平板状素材を丸め成
形して両端部を突き合わせ接合して円筒状に形成するこ
とが、例えば米国特許第4,570,843号明細書に記載され
ており、また既に実用化されている。これは、平板状素
材の製造が容易であり、又、所望の円筒直径に作ること
や、丸め加工の際に板厚の制御を同時に行ない得るた
め、製品価格の低減にすこぶる有効である。即ち従来の
製造方法の概略工程は、第17図（ａ）〜（ｋ）に示すよ
うになっており、まず同図（ａ）に示すように長尺の平
板条を所定の長さｌに切断して、平板状素材１を得る。
この平板状素材１の板厚t1は、製品であるアノード円筒
の肉厚よりも極く僅か厚いものであり、長さｌはその中
立線円周長に対して同等もしくは極く僅か長い寸法とな
るように切断され、各面が基本的に直角に交わる六面体
である。この平板状素材１から下記の各工程を経て、ア
ノード円筒を形成し、最後にアノードベインと同時にろ
う付け、固着し完成する。
形して両端部を突き合わせ接合して円筒状に形成するこ
とが、例えば米国特許第4,570,843号明細書に記載され
ており、また既に実用化されている。これは、平板状素
材の製造が容易であり、又、所望の円筒直径に作ること
や、丸め加工の際に板厚の制御を同時に行ない得るた
め、製品価格の低減にすこぶる有効である。即ち従来の
製造方法の概略工程は、第17図（ａ）〜（ｋ）に示すよ
うになっており、まず同図（ａ）に示すように長尺の平
板条を所定の長さｌに切断して、平板状素材１を得る。
この平板状素材１の板厚t1は、製品であるアノード円筒
の肉厚よりも極く僅か厚いものであり、長さｌはその中
立線円周長に対して同等もしくは極く僅か長い寸法とな
るように切断され、各面が基本的に直角に交わる六面体
である。この平板状素材１から下記の各工程を経て、ア
ノード円筒を形成し、最後にアノードベインと同時にろ
う付け、固着し完成する。
各工程を順次説明すると、同図（ａ）に示すように、
平板状素材１を丸め成形する工程により、円筒２を得
る。この段階では、平板状素材１の両端面は完全に密着
せず、隙間S1が残る。次に同図（ｃ）に示すように、し
ごき成形（絞り成形）工程を経た後、常温まで冷却し、
円筒３を得る。このしごき成形により、合わせ目６の隙
間S3は極めて僅かな寸法となる。その後、同図（ｄ）に
示す圧縮工程において、円筒４に軸方向圧縮力を加え、
肉厚及び真円度を均等化して、同図（ｅ）に示す円筒５
を得る。尚、同図（ｄ）における符号７はポンチ、８は
固定ダイ、９はダイ・アンド・ノックアウトをあらわし
ている。次に、同図（ｆ）に示すように、円筒５の開口
端部や内外周面を所定の形状、寸法に切削加工する工程
に移る。次に、同図（ｇ）に示すように、円筒５に径方
向の外側に向け外力W2を加え、合わせ目11に隙間S4を生
じさせ、同図（ｈ）に示すように、円筒11の合わせ目10
の内部を含めて脱脂・洗浄をする。次に、同図（ｉ）に
示すように、合わせ目10にろう材12を挿入する。ろう材
12挿入後、外力W2を除去することにより円筒11のスプリ
ングバック力でろう材12保持される。この状態を同図
（ｊ）に示す。最後に、同図（ｋ）に示すように、ろう
付け工程を経る。
平板状素材１を丸め成形する工程により、円筒２を得
る。この段階では、平板状素材１の両端面は完全に密着
せず、隙間S1が残る。次に同図（ｃ）に示すように、し
ごき成形（絞り成形）工程を経た後、常温まで冷却し、
円筒３を得る。このしごき成形により、合わせ目６の隙
間S3は極めて僅かな寸法となる。その後、同図（ｄ）に
示す圧縮工程において、円筒４に軸方向圧縮力を加え、
肉厚及び真円度を均等化して、同図（ｅ）に示す円筒５
を得る。尚、同図（ｄ）における符号７はポンチ、８は
固定ダイ、９はダイ・アンド・ノックアウトをあらわし
ている。次に、同図（ｆ）に示すように、円筒５の開口
端部や内外周面を所定の形状、寸法に切削加工する工程
に移る。次に、同図（ｇ）に示すように、円筒５に径方
向の外側に向け外力W2を加え、合わせ目11に隙間S4を生
じさせ、同図（ｈ）に示すように、円筒11の合わせ目10
の内部を含めて脱脂・洗浄をする。次に、同図（ｉ）に
示すように、合わせ目10にろう材12を挿入する。ろう材
12挿入後、外力W2を除去することにより円筒11のスプリ
ングバック力でろう材12保持される。この状態を同図
（ｊ）に示す。最後に、同図（ｋ）に示すように、ろう
付け工程を経る。
（発明が解決しようとする課題） ところが、この製造方法によれば、比較的高価な銀ろ
う、又は金ろうを多量に要する。又、合わせ目に僅かな
隙間が残ると、ろう接が不完全になって真空気密性に信
頼性が乏しくなる。
う、又は金ろうを多量に要する。又、合わせ目に僅かな
隙間が残ると、ろう接が不完全になって真空気密性に信
頼性が乏しくなる。
そこで、合わせ目をろう接する代わりに、合わせ目を
レーザや電子ビームのような高エネルギービームで溶接
する方法が、例えば特開昭56−156635号公報、特公昭60
−34779号公報等に開示されている。ところが、これら
の製造方法によれば、マグネトロンアノードの内外周に
部分的に突出する溶接ビードが残り、肉厚が不均一とな
って真円度が得られず、それを最終段階で切削等で除去
する必要がある。
レーザや電子ビームのような高エネルギービームで溶接
する方法が、例えば特開昭56−156635号公報、特公昭60
−34779号公報等に開示されている。ところが、これら
の製造方法によれば、マグネトロンアノードの内外周に
部分的に突出する溶接ビードが残り、肉厚が不均一とな
って真円度が得られず、それを最終段階で切削等で除去
する必要がある。
この発明は、真空気密等の密着性に優れ、且つ内外周
に部分的な突起が残らず、肉厚が均一で真空度の高い高
品質な電子管用金属円筒部材の製造方法を提供すること
を目的とする。
に部分的な突起が残らず、肉厚が均一で真空度の高い高
品質な電子管用金属円筒部材の製造方法を提供すること
を目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、平板状の金属素材を丸め成形して円筒と
し、次にこれをしごき成形し、このしごき成形後の円筒
部品の合わせ目を高エネルギービームにより溶接し、そ
の後、得られた円筒をその内周及び外周を拘束しながら
しごき成形を兼ねて軸方向に圧縮して素材に塑性流動を
生じさせて成形することを特徴とする電子管用金属円筒
部材の製造方法である。
し、次にこれをしごき成形し、このしごき成形後の円筒
部品の合わせ目を高エネルギービームにより溶接し、そ
の後、得られた円筒をその内周及び外周を拘束しながら
しごき成形を兼ねて軸方向に圧縮して素材に塑性流動を
生じさせて成形することを特徴とする電子管用金属円筒
部材の製造方法である。
（作用） この発明によれば、しごき成形後に合わせ目を高エネ
ルギービームで溶接し、その後、圧縮成形するので、肉
厚が均一で真円度の高い高品質な電子管用金属円筒部材
を能率的に製造することができる。特に、ビーム溶接後
にしごき成形を兼ねて内外周を拘束しながら圧縮成形す
るので、電子管用金属円筒部材の内外周に部分的な突起
や凹みが殆ど残らない。
ルギービームで溶接し、その後、圧縮成形するので、肉
厚が均一で真円度の高い高品質な電子管用金属円筒部材
を能率的に製造することができる。特に、ビーム溶接後
にしごき成形を兼ねて内外周を拘束しながら圧縮成形す
るので、電子管用金属円筒部材の内外周に部分的な突起
や凹みが殆ど残らない。
（実施例） 以下、図面を参照して、この発明を電子レンジ用マグ
ネトロンのアノード構体の製法に実施した例を詳細に説
明する。
ネトロンのアノード構体の製法に実施した例を詳細に説
明する。
先ず、この発明によって完成する金属円筒部材、すな
わちマグネトロンアノード構体は、第16図に示すように
構成され、アノード円筒21の内周壁側に放射状に複数枚
のアノードベイン22,22…が接合固着されている。この
場合、アノード円筒21は銅即ち無酸素銅、或いは銅を主
とする銅合金（単に銅と記す）からなり、軸に沿って平
行に延びる素材両端面合わせ目がレーザ或いは電子ビー
ムのような高エネルギービームによる溶接で真空気密に
接合されている。この接合部は内、外方に突出すること
なく形成されており、ビーム溶接部を符号Ｂで表わして
いる。
わちマグネトロンアノード構体は、第16図に示すように
構成され、アノード円筒21の内周壁側に放射状に複数枚
のアノードベイン22,22…が接合固着されている。この
場合、アノード円筒21は銅即ち無酸素銅、或いは銅を主
とする銅合金（単に銅と記す）からなり、軸に沿って平
行に延びる素材両端面合わせ目がレーザ或いは電子ビー
ムのような高エネルギービームによる溶接で真空気密に
接合されている。この接合部は内、外方に突出すること
なく形成されており、ビーム溶接部を符号Ｂで表わして
いる。
さて、この発明によるマグネトロンアノードの製造方
法は、第１図〜第14図に示すように構成され、第１図は
全体の概略工程を示したもので、各工程の詳細な説明に
入る前に、この概略工程を順次説明する。
法は、第１図〜第14図に示すように構成され、第１図は
全体の概略工程を示したもので、各工程の詳細な説明に
入る前に、この概略工程を順次説明する。
即ち、第１図（ａ）に示すように、先ず銅からなる長
尺の平板条を所定の長さｌに切断して、板厚t1の平板素
材26を得る。
尺の平板条を所定の長さｌに切断して、板厚t1の平板素
材26を得る。
次に、同図（ｂ）に示すように、平板素材26を丸め成
形する工程により、円筒27を得る。この段階では、平板
素材26の両端面23aは完全に密着せず、Ｖ字状隙間S1が
残る。
形する工程により、円筒27を得る。この段階では、平板
素材26の両端面23aは完全に密着せず、Ｖ字状隙間S1が
残る。
次に、同図（ｃ）に示すように、しごき成形（絞り成
形）工程を経た後、常温まで冷却する。このしご成形に
より、合わせ目23の隙間S2が所定範囲（後述）になるよ
うにする。
形）工程を経た後、常温まで冷却する。このしご成形に
より、合わせ目23の隙間S2が所定範囲（後述）になるよ
うにする。
その後、同図（ｄ）に示すように、脱脂・洗浄を行な
い、円筒27の全体に付着している加工油や異物を除去す
る。この時、合わせ目23には隙間S2があるため、この合
わせ目23の内部も同時に脱脂・洗浄される。
い、円筒27の全体に付着している加工油や異物を除去す
る。この時、合わせ目23には隙間S2があるため、この合
わせ目23の内部も同時に脱脂・洗浄される。
次に、同図（ｅ）に示すように、隙間S2をなくすため
に押圧力W1を加え、合わせ目23を密着した状態でレーザ
ビーム照射し、局部的に銅を溶融させて接合した後、冷
却する。それにより合わせ目が気密接合された円筒27が
得られる。
に押圧力W1を加え、合わせ目23を密着した状態でレーザ
ビーム照射し、局部的に銅を溶融させて接合した後、冷
却する。それにより合わせ目が気密接合された円筒27が
得られる。
次に、同図（ｆ）に示すように、しごき成形を兼ねた
圧縮成形工程において、円筒27に軸方向圧縮力を加えて
塑性変形を生じさせ、開口端に必要な段差27a,27bを形
成する。これによって肉厚及び真円度が均等化される。
尚、同図（ｆ）における符号51はポンチ、59は固定ダ
イ、61はダイ・アンド・ノックアウトである。
圧縮成形工程において、円筒27に軸方向圧縮力を加えて
塑性変形を生じさせ、開口端に必要な段差27a,27bを形
成する。これによって肉厚及び真円度が均等化される。
尚、同図（ｆ）における符号51はポンチ、59は固定ダ
イ、61はダイ・アンド・ノックアウトである。
次に、同図（ｇ）に示すように、円筒27の開口端部や
内外周面を所定の形状、寸法に切削加工する工程に移
る。同図における符号73は切削バイトをあらわしてい
る。その後、同図（ｈ）に示すように、円筒27の全体を
洗浄する。最後に、同図（ｉ）に示すように、検査工程
に移る。
内外周面を所定の形状、寸法に切削加工する工程に移
る。同図における符号73は切削バイトをあらわしてい
る。その後、同図（ｈ）に示すように、円筒27の全体を
洗浄する。最後に、同図（ｉ）に示すように、検査工程
に移る。
尚、こうして完成したアノード円筒にアノードベイン
を固着すれば、マグネトロンアノード構体が得られる。
を固着すれば、マグネトロンアノード構体が得られる。
以下、各工程につき詳細に説明する。
先ず、第２図及び第３に示すように、長尺の銅製平板
条24を所定の長さｌとなるようカッター25により切断し
て、平板素材26を得る。この平板素材26の板厚t1は、製
品であるアノード円筒21の肉厚よりも極く僅か厚いもの
であり、長さｌはその中立線円周長に対して同等もしく
は極く僅か長い寸法となるように切断され、各面が基本
的に直角に交わる六面体である。
条24を所定の長さｌとなるようカッター25により切断し
て、平板素材26を得る。この平板素材26の板厚t1は、製
品であるアノード円筒21の肉厚よりも極く僅か厚いもの
であり、長さｌはその中立線円周長に対して同等もしく
は極く僅か長い寸法となるように切断され、各面が基本
的に直角に交わる六面体である。
次に、丸め成形工程は、平板素材26を第４図に示すよ
うに、数10Kg以上の圧力で一方の芯金ロール311とポリ
ウレタンゴムのような強弾性材からなる外周ロール32と
が噛み合う丸め成形装置の各ロール31,32間に挿入し丸
め成形する。
うに、数10Kg以上の圧力で一方の芯金ロール311とポリ
ウレタンゴムのような強弾性材からなる外周ロール32と
が噛み合う丸め成形装置の各ロール31,32間に挿入し丸
め成形する。
外周ロール32はショア硬度80〜95の材質が適当であ
り、これに矢印33aの如く回転駆動力が与えられる。芯
金ロール31はアノード円筒21の内径寸法より少し小さい
外径寸法をもつ硬質金属であり、これ自体には回転駆動
力は与えず外周ロール32から伝達されている力で自在に
矢印33bの如く回転するようになっている。
り、これに矢印33aの如く回転駆動力が与えられる。芯
金ロール31はアノード円筒21の内径寸法より少し小さい
外径寸法をもつ硬質金属であり、これ自体には回転駆動
力は与えず外周ロール32から伝達されている力で自在に
矢印33bの如く回転するようになっている。
この丸め成形によって、第５図に示すように平板素材
26はほぼ円筒状に成形される。この丸め成形で得られる
円筒27は、両端面23a付近は未だ直線状のままである。
26はほぼ円筒状に成形される。この丸め成形で得られる
円筒27は、両端面23a付近は未だ直線状のままである。
尚、第４図のように芯金ロール31の外周に丸まってゆ
く段階で平板素材26の外周に拘束力を与えれば、第４図
に示すよりも両端面23aの合わせ目付近はもっと真円に
近く成形できるので、そのようにしてもよい。
く段階で平板素材26の外周に拘束力を与えれば、第４図
に示すよりも両端面23aの合わせ目付近はもっと真円に
近く成形できるので、そのようにしてもよい。
このように丸め成形１次加工品即ち円筒27を作るが、
その方法は上述の実施例に限定されず、例えば４方向か
らのスライド金型で丸め成形しても良い。
その方法は上述の実施例に限定されず、例えば４方向か
らのスライド金型で丸め成形しても良い。
次にしごき（絞り）成形工程について説明する。
この工程は、第６図に示すようにしごき成形装置を用
いて、例えば同図の場合１ストロークで２段の連続しご
き成形を行なう。この装置は、図の上方にポンチ40が上
下動するように配設され、下方に一次加工品即ち円筒27
を定位置にするためのガイド41、第１のしごきダイ42、
ガイド43、第２のしごきダイ44、基台45が設置されてい
る。ポンチ40の外径寸法d1は完成品アノード円筒21の内
径寸法に略相当し、第１のしごきダイ42の最小内径d2、
第２のしごきダイ44の最小内径d3は順次小さくなる寸法
である。
いて、例えば同図の場合１ストロークで２段の連続しご
き成形を行なう。この装置は、図の上方にポンチ40が上
下動するように配設され、下方に一次加工品即ち円筒27
を定位置にするためのガイド41、第１のしごきダイ42、
ガイド43、第２のしごきダイ44、基台45が設置されてい
る。ポンチ40の外径寸法d1は完成品アノード円筒21の内
径寸法に略相当し、第１のしごきダイ42の最小内径d2、
第２のしごきダイ44の最小内径d3は順次小さくなる寸法
である。
そして、各ダイの内径d2、d3、ポンチ40の外径寸法d1
は、一次加工品である円筒27がポンチ40の外周に嵌まっ
て各しごきダイを通ることによる肉厚減少率即ちしごき
ダイを通る前の肉厚に対する通過後の肉厚減少分の比率
（以下同じ）が、各々３％以下となる寸法に設定されて
いる。
は、一次加工品である円筒27がポンチ40の外周に嵌まっ
て各しごきダイを通ることによる肉厚減少率即ちしごき
ダイを通る前の肉厚に対する通過後の肉厚減少分の比率
（以下同じ）が、各々３％以下となる寸法に設定されて
いる。
尚、ポンチ40にはストッパ部46,47が設けられてい
る。好ましい例としては、第１のしごきダイ42でのしご
き率が約２％、第２のしごきダイ44でのしごき率が約３
％となるように設定されている。そして、先ず図のよう
に円筒27がガイド41の内側に置かれ、次にポンチ40が下
降して円筒27がポンチ40の外周に嵌まり、ストッパ部46
で押されて一緒に２個のしごきダイ42,44を１ストロー
クで連続的に通り、点線で示す如くしごき成形品27が得
られる。軸方向に僅かにしごかれた肉は、ポンチ40のも
う１つのストッパ部47までの外周に残る。
る。好ましい例としては、第１のしごきダイ42でのしご
き率が約２％、第２のしごきダイ44でのしごき率が約３
％となるように設定されている。そして、先ず図のよう
に円筒27がガイド41の内側に置かれ、次にポンチ40が下
降して円筒27がポンチ40の外周に嵌まり、ストッパ部46
で押されて一緒に２個のしごきダイ42,44を１ストロー
クで連続的に通り、点線で示す如くしごき成形品27が得
られる。軸方向に僅かにしごかれた肉は、ポンチ40のも
う１つのストッパ部47までの外周に残る。
このしごき成形により第７図に示すように、円筒27の
素材両端面の合わせ目23のＶ字状隙間Ｇを少しずつ埋め
るように、第７図（ａ）に矢印48の如く両側から素材が
塑性流動され、また軸方向にも塑性流動が生じる。そし
て順次、同図（ｂ）の如く中立線まで内周面側から隙間
が狭められてゆき、最終的にＶ字状隙間Ｇがなくなって
密着させられる。しごき成形装置から取出した円筒27
は、素材中に残っているスプリングバック力で合わせ目
23が同図（ｃ）に示す如く所定寸法（0.03〜0.35mmの範
囲）の隙間S2だけ開く。
素材両端面の合わせ目23のＶ字状隙間Ｇを少しずつ埋め
るように、第７図（ａ）に矢印48の如く両側から素材が
塑性流動され、また軸方向にも塑性流動が生じる。そし
て順次、同図（ｂ）の如く中立線まで内周面側から隙間
が狭められてゆき、最終的にＶ字状隙間Ｇがなくなって
密着させられる。しごき成形装置から取出した円筒27
は、素材中に残っているスプリングバック力で合わせ目
23が同図（ｃ）に示す如く所定寸法（0.03〜0.35mmの範
囲）の隙間S2だけ開く。
このしごき成形によって加工品は数10℃以上に高温と
なるので、油冷や自然冷却で室温付近まで冷却する。
尚、このしごき成形は、第６図の装置と方法によること
に限定されず、例えば１ストロークで１段のしごきダイ
を通すしごき成形を２回以上行なっても良いし、或いは
１ストロークで３段以上のしごきダイを連続して通す多
段しごき、或いはこれらの組み合わせによる方法であっ
ても良い。
なるので、油冷や自然冷却で室温付近まで冷却する。
尚、このしごき成形は、第６図の装置と方法によること
に限定されず、例えば１ストロークで１段のしごきダイ
を通すしごき成形を２回以上行なっても良いし、或いは
１ストロークで３段以上のしごきダイを連続して通す多
段しごき、或いはこれらの組み合わせによる方法であっ
ても良い。
上記のようなしごき成形後、円筒27の脱脂・洗浄を行
ない、円筒27の全体に付着している加工油や異物を除去
する。上記しごき成形により、円筒27の両端面合わせ目
23が少し開いて、所定寸法（0.03〜0.35mmの範囲）の隙
間S2が生じるので、この隙間S2を利用して合わせ目の内
部も同時に脱脂・洗浄できる。
ない、円筒27の全体に付着している加工油や異物を除去
する。上記しごき成形により、円筒27の両端面合わせ目
23が少し開いて、所定寸法（0.03〜0.35mmの範囲）の隙
間S2が生じるので、この隙間S2を利用して合わせ目の内
部も同時に脱脂・洗浄できる。
次に、第８図および第９図に示すように、円筒27の合
わせ目23にレーザビーム28を照射して局部的に銅を溶融
させて接合を行ない、気密溶接された円筒27を得る。そ
のため、溶接すべき複数個の円筒27,27…を互いに端面
を密着させて縦列に配置する。そして、押え治具49の２
つのアーム49a,49bにより押圧力W1を加えて合わせ目23
を密着させる。押え治具49は、ストッパ面49cにより円
筒27を過度に押付けないようになっている。こうして、
各円筒の合わせ目23は、一直線に並べられる。なお、円
筒の内側には溶接時に円筒素材の溶融物が円筒内面に不
所望に付着しないように、受皿50が設置されている。
わせ目23にレーザビーム28を照射して局部的に銅を溶融
させて接合を行ない、気密溶接された円筒27を得る。そ
のため、溶接すべき複数個の円筒27,27…を互いに端面
を密着させて縦列に配置する。そして、押え治具49の２
つのアーム49a,49bにより押圧力W1を加えて合わせ目23
を密着させる。押え治具49は、ストッパ面49cにより円
筒27を過度に押付けないようになっている。こうして、
各円筒の合わせ目23は、一直線に並べられる。なお、円
筒の内側には溶接時に円筒素材の溶融物が円筒内面に不
所望に付着しないように、受皿50が設置されている。
そして第９図（ａ）に示すように、レーザビーム28を
円筒の軸ｚ、すなわち合わせ目の長手方向の面に対して
斜めに照射する。例えば、軸ｚに対する垂直線ｘに対
し、およそ20度の角度θで照射するように設定する。そ
れによって、レーザビームの素材表面で反射したビーム
がレーザ発振器に戻ってしまうことを防止できる。した
がって、発振器の正確なパワーコントロールが保証でき
る。なお、レーザビームは、波長が比較的長い炭酸ガス
（CO2）レーザが銅素材の場合とくに好適である。
円筒の軸ｚ、すなわち合わせ目の長手方向の面に対して
斜めに照射する。例えば、軸ｚに対する垂直線ｘに対
し、およそ20度の角度θで照射するように設定する。そ
れによって、レーザビームの素材表面で反射したビーム
がレーザ発振器に戻ってしまうことを防止できる。した
がって、発振器の正確なパワーコントロールが保証でき
る。なお、レーザビームは、波長が比較的長い炭酸ガス
（CO2）レーザが銅素材の場合とくに好適である。
そこで、レーザビームのパワーは、同図（ｂ）に示す
ように、円筒の端面よりも外側でオンし、各円筒27を矢
印Ｒの如く移動する。そして、最初の円筒の端部ａにさ
しかかった時、レーザパワーを一時的に大きくし、その
後次第に小さくし、この円筒の後部を溶接する間は一定
のパワーを維持するようにコントロールする。そしてレ
ーザビームの照射位置が隣りの円筒の端面ｂにさしかか
った時、再びレーザパワーを大きくし、同様にコントロ
ールする。最後の円筒の端面ｅを経た後にパワーをオフ
する。それによって、互いに密着させているとはいえ、
熱伝導が少なくて温度が低い後段の円筒の溶接初期の端
部付近も、十分な溶け込みが得られ、合わせ目の全体を
完全に融接することができる。レーザビームの焦点Ｐ
は、好ましくは、円筒の合わせ目の表面からわずかな寸
法Ｑだけ素材の内部に位置するように照射する。
ように、円筒の端面よりも外側でオンし、各円筒27を矢
印Ｒの如く移動する。そして、最初の円筒の端部ａにさ
しかかった時、レーザパワーを一時的に大きくし、その
後次第に小さくし、この円筒の後部を溶接する間は一定
のパワーを維持するようにコントロールする。そしてレ
ーザビームの照射位置が隣りの円筒の端面ｂにさしかか
った時、再びレーザパワーを大きくし、同様にコントロ
ールする。最後の円筒の端面ｅを経た後にパワーをオフ
する。それによって、互いに密着させているとはいえ、
熱伝導が少なくて温度が低い後段の円筒の溶接初期の端
部付近も、十分な溶け込みが得られ、合わせ目の全体を
完全に融接することができる。レーザビームの焦点Ｐ
は、好ましくは、円筒の合わせ目の表面からわずかな寸
法Ｑだけ素材の内部に位置するように照射する。
一例として、銅素材の肉厚が約2mm、直径が38mm、軸
方向長さが28mmの円筒の場合で、CO2レーザのビーム焦
点Ｐの大きさは約0.2乃至0.4mmの範囲の直径、ビーム出
力は３〜6kWの範囲、さらに、円筒の移動速度は毎秒５
〜10cmの範囲の速度が適当である。合わせ目を溶接した
各円筒は、その溶接部分で繋がってしまうが、密着した
端面ｂ、ｃ、ｄ…を捩じることにより簡単に分離するこ
とができる。こうして、第10図に示す溶接状態の円筒27
が得られる。この接合部Ｂの横断面を観察すると、同図
に模式的に示すように、外周面から内周面に連続した溶
融層29が認められ、物理的、機械的に安定な接合層が得
られる。尚、図示のように接合部Ｂの内、外周には溶接
肉による僅かな凸ビード30が生じる。あるいは、溶接条
件や合わせ目への加圧力の条件によっては、凹みビード
が生じる場合もある。
方向長さが28mmの円筒の場合で、CO2レーザのビーム焦
点Ｐの大きさは約0.2乃至0.4mmの範囲の直径、ビーム出
力は３〜6kWの範囲、さらに、円筒の移動速度は毎秒５
〜10cmの範囲の速度が適当である。合わせ目を溶接した
各円筒は、その溶接部分で繋がってしまうが、密着した
端面ｂ、ｃ、ｄ…を捩じることにより簡単に分離するこ
とができる。こうして、第10図に示す溶接状態の円筒27
が得られる。この接合部Ｂの横断面を観察すると、同図
に模式的に示すように、外周面から内周面に連続した溶
融層29が認められ、物理的、機械的に安定な接合層が得
られる。尚、図示のように接合部Ｂの内、外周には溶接
肉による僅かな凸ビード30が生じる。あるいは、溶接条
件や合わせ目への加圧力の条件によっては、凹みビード
が生じる場合もある。
なお、ビーム溶接に用いる高エネルギービームは、レ
ーザに限らず、熱線ビームや電子ビーム等でもよい。レ
ーザや熱線ビーム溶接の場合は、円筒素材の酸化及び溶
融接合部（内部）への空気等の巻き込みを防ぐため、真
空又は不活性ガス雰囲中で行う必要がある。なおまた、
ビーム照射は円筒27の内外面のどちらかでもよい。
ーザに限らず、熱線ビームや電子ビーム等でもよい。レ
ーザや熱線ビーム溶接の場合は、円筒素材の酸化及び溶
融接合部（内部）への空気等の巻き込みを防ぐため、真
空又は不活性ガス雰囲中で行う必要がある。なおまた、
ビーム照射は円筒27の内外面のどちらかでもよい。
次に、第11図及び第12図に示す装置及び手順による圧
縮成形工程を経て、第13図に示す両開口端面の内周に所
定形状の円筒状段差27a,27bを有するアノード円筒27を
得る。
縮成形工程を経て、第13図に示す両開口端面の内周に所
定形状の円筒状段差27a,27bを有するアノード円筒27を
得る。
即ち、第11図は成形直前の状態を示し、第12図は成形
終了状態を示している。この圧縮成形装置は、円柱状の
ポンチ51,長尺のダイ52、被成形品であるしごき成形済
みの円筒27を案内するガイド53を有している。ポンチ51
は所定の外径寸法Dpを有する主要円柱部54を有し、先端
部から円筒27の高さ寸法Haよりも大きい高さ寸法Hbの位
置に一体形成された２段のストッパ部55,56を有してい
る。主要円柱部54の外径寸法Dpは、完成品アノード円筒
21の内径寸法と同等になっている。ストッパ部55,56
は、主要円柱部54の外径寸法Dpに対して少なくとも２段
階に外径寸法が拡大する円柱部であり、第１のストッパ
部55は後述するように円筒27の一方の開口端部内周の円
周状段差27aを圧縮成形工程で作るための段部である。
終了状態を示している。この圧縮成形装置は、円柱状の
ポンチ51,長尺のダイ52、被成形品であるしごき成形済
みの円筒27を案内するガイド53を有している。ポンチ51
は所定の外径寸法Dpを有する主要円柱部54を有し、先端
部から円筒27の高さ寸法Haよりも大きい高さ寸法Hbの位
置に一体形成された２段のストッパ部55,56を有してい
る。主要円柱部54の外径寸法Dpは、完成品アノード円筒
21の内径寸法と同等になっている。ストッパ部55,56
は、主要円柱部54の外径寸法Dpに対して少なくとも２段
階に外径寸法が拡大する円柱部であり、第１のストッパ
部55は後述するように円筒27の一方の開口端部内周の円
周状段差27aを圧縮成形工程で作るための段部である。
ガイド53は、アノード円筒27をスムースに挿入させる
なだらかな中央孔57を有している。
なだらかな中央孔57を有している。
被成形円筒27の外径寸法をDaとする。又、この状態で
円筒27の内部に、ポンチ51の主要円柱部54が緩く嵌合で
きる内径寸法になっている。
円筒27の内部に、ポンチ51の主要円柱部54が緩く嵌合で
きる内径寸法になっている。
ダイ52は、装置基台58の上に固定ダイ59が設けられ、
その中心の徐々に内径が僅かに縮小する成形用孔60の底
部に、可動ダイとなるダイ・アンド・ノックアウト61が
押上シリンダ62により上下可能に密嵌合されている。固
定ダイ59の上に、ガイド53が同軸的に設置されている。
この固定ダイ59の成形用孔60の形状と内径寸法Dbは、完
成品アノード円筒21の外周形状と外径寸法を定めるよう
に構成され、且つ被成形円筒27の外径寸法Daよりも僅か
小さい寸法となっている。
その中心の徐々に内径が僅かに縮小する成形用孔60の底
部に、可動ダイとなるダイ・アンド・ノックアウト61が
押上シリンダ62により上下可能に密嵌合されている。固
定ダイ59の上に、ガイド53が同軸的に設置されている。
この固定ダイ59の成形用孔60の形状と内径寸法Dbは、完
成品アノード円筒21の外周形状と外径寸法を定めるよう
に構成され、且つ被成形円筒27の外径寸法Daよりも僅か
小さい寸法となっている。
又、成形用孔60の上端即ちガイド53に面する部分は、
曲面60aになっている。固定ダイ59の底部孔63の内側に
装着されているダイ・アンド・ノックアウト61は、円筒
27の下端面を保持してポンチ51と共に拘束して圧縮成形
する。又、これは、成形終了状態の円筒27を上方に押出
して、固定ダイ59から外す機能を有している。そのた
め、ダイ・アンド・ノックアウト61の上端部には、内側
にポンチ51の先端部を密に受入れる短い円筒状の受部64
が設けられている。そのため、この受部64の内径寸法Ds
は、ポンチ51の外径寸法Dpと同等か極く僅か大きい寸法
になっている。
曲面60aになっている。固定ダイ59の底部孔63の内側に
装着されているダイ・アンド・ノックアウト61は、円筒
27の下端面を保持してポンチ51と共に拘束して圧縮成形
する。又、これは、成形終了状態の円筒27を上方に押出
して、固定ダイ59から外す機能を有している。そのた
め、ダイ・アンド・ノックアウト61の上端部には、内側
にポンチ51の先端部を密に受入れる短い円筒状の受部64
が設けられている。そのため、この受部64の内径寸法Ds
は、ポンチ51の外径寸法Dpと同等か極く僅か大きい寸法
になっている。
受部64の外周には、外径寸法Dtが成形用孔60の内径寸
法Dbと受部64の内径寸法Dsとのほぼ中間の直径寸法を有
し、所定深さの円周状段部65が形成されている。尚、ダ
イ・アンド・ノックアウト61の中心部分には、通気孔61
aが形成されている。又、このダイ・アンド・ノックア
ウト61は、圧縮成形時には基台58上に保持され、成形終
了時に押上げシンリダ62により上方に押上げられてシリ
ンダー27を排除するようになっている。
法Dbと受部64の内径寸法Dsとのほぼ中間の直径寸法を有
し、所定深さの円周状段部65が形成されている。尚、ダ
イ・アンド・ノックアウト61の中心部分には、通気孔61
aが形成されている。又、このダイ・アンド・ノックア
ウト61は、圧縮成形時には基台58上に保持され、成形終
了時に押上げシンリダ62により上方に押上げられてシリ
ンダー27を排除するようになっている。
さて圧縮成形において、被成形円筒27は、ポンチ51の
主要円柱部54の外周に嵌められ、第１のストッパ部55に
係止されて下降し、固定ダイ59の成形用孔60に挿入され
る。この成形用孔60を通過する間、円筒27は軸方向にし
ごかれて肉厚が僅かに減少する。同時にこの円筒27は、
内外周面がポンチ51及び固定ダイ59によって挾持され拘
束されながら、その両開口端部の一方がポンチ51のスト
ッパ部55で、他方がダイ・アンド・ノックアウト61の受
部64の間に挾まれ、軸方向の圧縮力を受ける。
主要円柱部54の外周に嵌められ、第１のストッパ部55に
係止されて下降し、固定ダイ59の成形用孔60に挿入され
る。この成形用孔60を通過する間、円筒27は軸方向にし
ごかれて肉厚が僅かに減少する。同時にこの円筒27は、
内外周面がポンチ51及び固定ダイ59によって挾持され拘
束されながら、その両開口端部の一方がポンチ51のスト
ッパ部55で、他方がダイ・アンド・ノックアウト61の受
部64の間に挾まれ、軸方向の圧縮力を受ける。
このように円筒27は、その内外周面及び両開口端部が
ポンチ51及び固定ダイ59によって挾持され拘束されたう
え、更にポンチ51の下降により素材に塑性流動が生じ、
圧縮成形される。そして、第12図に示すようにポンチ51
のストッパ部55及びダイ・アンド・ノックアウト61の受
部64が、被成形素材つまり円筒27に軸方向に所定寸法圧
入され食い込まされる。
ポンチ51及び固定ダイ59によって挾持され拘束されたう
え、更にポンチ51の下降により素材に塑性流動が生じ、
圧縮成形される。そして、第12図に示すようにポンチ51
のストッパ部55及びダイ・アンド・ノックアウト61の受
部64が、被成形素材つまり円筒27に軸方向に所定寸法圧
入され食い込まされる。
この圧縮成形の完了後、ポンチ51を図の上方に抜くと
共に、押上げシリンダー62を上方に押上げて、第13図に
示す圧縮成形された円筒27を取出す。
共に、押上げシリンダー62を上方に押上げて、第13図に
示す圧縮成形された円筒27を取出す。
前述したように、このしごき成形を兼ねた圧縮成形に
より、溶接肉による凸ビードが解消されて全周に均等な
肉厚となり、且つ真円度が向上した円筒が得られる。
又、ポンチ51のストッパ部55で一方の開口端部に円周状
段差27aが、又、ダイ・アンド・ノックアウト61の受部6
4で他方の開口端部に円周状段差27bが同時に形成された
円筒27が得られる。
より、溶接肉による凸ビードが解消されて全周に均等な
肉厚となり、且つ真円度が向上した円筒が得られる。
又、ポンチ51のストッパ部55で一方の開口端部に円周状
段差27aが、又、ダイ・アンド・ノックアウト61の受部6
4で他方の開口端部に円周状段差27bが同時に形成された
円筒27が得られる。
上記のような圧縮成形工程を経た円筒27は、一方或い
は両方の開口端に、僅かながら余分の素材肉からなるバ
リ或いは凹凸状面が生じる。これを切削してアノード円
筒として要求される形状に仕上げる。そのために、切削
工程を経る。即ち、第14図に示すように、円筒27をチャ
ックで保持しながら、高速回転を与えて円周方向の切削
加工を施す。切削装置の円筒状ホルダ71の先端に設けた
チャック72に被加工円筒27を保持させ、高速回転させな
がら、切削バイト73,74で所要形状に切削する。このよ
うにして、第15図に示すような端部形状34,35に、又、
内、外周面にテーパ面36,37を形成し、アノード円筒21
を得る。
は両方の開口端に、僅かながら余分の素材肉からなるバ
リ或いは凹凸状面が生じる。これを切削してアノード円
筒として要求される形状に仕上げる。そのために、切削
工程を経る。即ち、第14図に示すように、円筒27をチャ
ックで保持しながら、高速回転を与えて円周方向の切削
加工を施す。切削装置の円筒状ホルダ71の先端に設けた
チャック72に被加工円筒27を保持させ、高速回転させな
がら、切削バイト73,74で所要形状に切削する。このよ
うにして、第15図に示すような端部形状34,35に、又、
内、外周面にテーパ面36,37を形成し、アノード円筒21
を得る。
尚、内、外周のテーパ面36,37は、しごき成形を兼ね
た圧縮成形工程で形成してもよい。そのため、ダイス又
はポンチにテーパ面を設けておけばよい。
た圧縮成形工程で形成してもよい。そのため、ダイス又
はポンチにテーパ面を設けておけばよい。
最後に、このアノード円筒21の内周壁に、所定枚数の
アノードベイン22をろう接又はビーム溶接などにより接
合・固着すれば、第16図に示すマグネトロンアノード構
体が得られる。
アノードベイン22をろう接又はビーム溶接などにより接
合・固着すれば、第16図に示すマグネトロンアノード構
体が得られる。
以上説明した実施例は、金属円筒部材が銅の場合であ
るが、それに限らずその他の金属材料による所定長さの
円筒部材であってもよい。
るが、それに限らずその他の金属材料による所定長さの
円筒部材であってもよい。
［発明の効果］ この発明によれば平板素材から肉厚が均等で真円度の
よい金属円筒部材、又はマグネトロンアノードを製造す
ることができる。特に、内外周に部分的な突起などの溶
接ビードが残らない金属円筒を容易に得ることができ
る。
よい金属円筒部材、又はマグネトロンアノードを製造す
ることができる。特に、内外周に部分的な突起などの溶
接ビードが残らない金属円筒を容易に得ることができ
る。
第１図はこの発明の一実施例に係る金属円筒部材の製造
方法を示すひ概略工程図、第２図は長尺材料の切断工程
を示す断面図、第３図は平板状素材を示す斜視図、第４
図は丸め成形工程の一例を示す概略断面図、第５図はそ
れにより得られる円筒の一例を示す横断面図、第６図は
しごき成形工程の一例を示す縦断面図、第７図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はしごき成形工程での円筒の各形状例を
示す横断面図、第８図はビーム溶接工程の一例を示す横
断面図、第９図（ａ），（ｂ）はその溶接工程を模式的
に示す半断面図およびビームパワーのコントロール図、
第10図はそれにより得られる円筒の接合部を拡大して示
す横断面図、第11図は圧縮成形工程における成形前の状
態を示す縦断面図、第12図は圧縮成形工程における成形
完了状態を示す縦断面図、第13図はそれにより得られる
円筒を示す半縦断面図、第14図は切削工程の一例を示す
各々要部縦断面図、第15図はそれにより得られるアノー
ド円筒を示す半縦断面図、第16図はこの発明の製造方法
により完成したマグネトロンアノードを示す斜視図、第
17図は従来の金属円筒部材の製造方法における全体の概
略工程を示す斜視図及び断面図である。 21……アノード円筒、 23……合わせ目、 26……平板素材、 27……金属円筒、 28……高エネルギービーム、 Ｂ……溶接部。
方法を示すひ概略工程図、第２図は長尺材料の切断工程
を示す断面図、第３図は平板状素材を示す斜視図、第４
図は丸め成形工程の一例を示す概略断面図、第５図はそ
れにより得られる円筒の一例を示す横断面図、第６図は
しごき成形工程の一例を示す縦断面図、第７図（ａ），
（ｂ），（ｃ）はしごき成形工程での円筒の各形状例を
示す横断面図、第８図はビーム溶接工程の一例を示す横
断面図、第９図（ａ），（ｂ）はその溶接工程を模式的
に示す半断面図およびビームパワーのコントロール図、
第10図はそれにより得られる円筒の接合部を拡大して示
す横断面図、第11図は圧縮成形工程における成形前の状
態を示す縦断面図、第12図は圧縮成形工程における成形
完了状態を示す縦断面図、第13図はそれにより得られる
円筒を示す半縦断面図、第14図は切削工程の一例を示す
各々要部縦断面図、第15図はそれにより得られるアノー
ド円筒を示す半縦断面図、第16図はこの発明の製造方法
により完成したマグネトロンアノードを示す斜視図、第
17図は従来の金属円筒部材の製造方法における全体の概
略工程を示す斜視図及び断面図である。 21……アノード円筒、 23……合わせ目、 26……平板素材、 27……金属円筒、 28……高エネルギービーム、 Ｂ……溶接部。
Claims (4)
- 【請求項１】平板状の金属素材を丸め成形して円筒と
し、次にこれをしごき成形し、このしごき成形後の円筒
部品の合わせ目を高エネルギービームにより溶接し、そ
の後、得られた円筒をその内周及び外周を拘束しながら
軸方向に圧縮して素材に塑性流動を生じさせて成形する
ことを特徴とする電子管用金属円筒部材の製造方法。 - 【請求項２】請求項１記載のビーム溶接工程は、複数個
の被溶接円筒部品を互いに端部を密着して縦列配置し、
直線状に並んだ各合わせ目を連続的にビーム溶接し、そ
の後個々の円筒部品に分離する電子管用金属円筒部材の
製造方法。 - 【請求項３】請求項１記載のビーム溶接工程は、高エネ
ルギービームを合わせ目の長手方向の面に対して斜めに
照射する電子管用金属円筒部材の製造方法。 - 【請求項４】請求項２記載のビーム溶接工程は、各円筒
部品の合わせ目に照射する高エネルギービームのパワー
を、各円筒部品ごとの初期には大きく、後期にはそれよ
りも小さく制御する電子管用金属円筒部材の製造方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11547589 | 1989-05-09 | ||
| JP1-201860 | 1989-08-03 | ||
| JP1-115475 | 1989-08-03 | ||
| JP20186089 | 1989-08-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03207589A JPH03207589A (ja) | 1991-09-10 |
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