JP2000254736A - 底部外形成形カップ成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】安全に高速移送してカップ変形のないカップ成
形方法及び装置を提供する。 【解決手段】底部外形成形カップを成形する装置及び方
法。引抜ダイス２０が複動プレスの第一の水平面に配列
される。引抜ダイスは引抜パッド２２及び切断エッジ２
４と協働し、シート材Ｍからブランクを成形、保持す
る。ポンチ組立体３０が引抜ダイスを通じて移動できる
形状であり、引抜ダイス上のブランクがカップに引抜か
れる。ポンチ組立体はカップをプレスの第二の水平面に
移送し、ダイスコア５０及び環状パッド５１と当接す
る。ポンチ組立体の一方の構成要素がプレスの第二の水
平面を越えて移動し、カップの一部がダイスコア上で引
抜かれ、カップの底部外形が成形される。この底部外形
成形カップ１０は、プレスの第二の水平面へ戻され、ポ
ンチ組立体から取り外され移送される。この底部外形成
形は移送中のカップ形状を確実に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、引抜（又は絞り）加工
容器成形装置及び方法に関する。特に、本発明は、引抜
加工により、型にならった底部外形を有するカップ（以
下、これを底部外形成形カップという）を成形するため
の装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明の解決しようとする課題】炭酸飲
料缶のような円筒形容器を成形する際の最初の工程の一
つは、カップを成形することである。典型的なカップ
は、円筒形の側壁と、この側壁に結合した円形の底面と
を含む。カップは、典型的に、最終的に仕上げられる容
器よりも短くそして幅広である。

【０００３】容器の大量生産のため、容器製造ラインは
高速で作動する。この製造ラインにわたり、容器を構成
する要素は、一つの作業位置から他の作業位置へと移送
され、それぞれ異なった成形加工処理がなされる。製造
ラインを設計する際に憂慮される問題の一つは、作業位
置と作業位置との間を移送するときに容器構成要素が変
形（歪曲）することがある、ということである。製造ラ
インの速度を増すと、変形する容器構成要素数が増す。
容器成形に使用する材料の量を低減させる、という経済
的な圧力が増すなか、この問題は深刻である。このよう
な変形は、容器構成要素同士の衝突や、容器構成要素と
設備機械との接触に起因する。

【０００４】変形の一つの問題は、平坦なブランク材か
らカップを成形する最初の工程が始まった後に起こる。
カップは、一般に、円形の底部から真っ直ぐに延びた円
筒形の側壁を有する。その後の加工処理でのカップの成
形は、実質的に円筒形のカップ上で作動するように設計
された生産設備によってさらに行われる。最初にカップ
が成形され、その後、カップは様々な力を受けて変形す
ることになる。カップの変形が著しい場合、このカップ
から最終的に成形される容器は不良品として捨てられる
こととなる。また、生産設備の損傷や故障の原因にもな
る。このことから、変形のないカップを成形することが
望まれる。

【０００５】また、これらのシステムが高価であるた
め、複動プレスに設計的な改良を施して、元々備えられ
ている設計的な機能を維持するとともにその目的を達成
できるように機能させることが望まれる。

【０００６】したがって、本発明の第一の目的は、在来
のカップよりも高速で安全に移送してカップを変形させ
ないカップ成形方法及び装置を提供することである。

【０００７】本発明の第二の目的は、カップを変形（歪
曲）させる原因となる様々な力を食い止めるようにカッ
プを支援する、底部外形成形カップを成形するための方
法及び装置を提供することである。

【０００８】本発明の第三の目的は、普通に歪曲してい
る底部を平坦に引抜き、これに続いて、カップの側壁を
真っ直ぐに引抜いてカップを円筒形にする、底部外形成
形カップを成形するための方法及び装置を提供すること
である。

【０００９】本発明の第四の目的は、未成形材料が第一
の水平面で複動プレスに挿入され、成形カップがこのプ
レスの別の水平面から取り出される、底部外形成形カッ
プを成形するための方法及び装置を提供することであ
る。

【００１０】本発明の第五の目的は、改良方法だけでな
く通常の作業にも使用できる在来の複動プレスでのプレ
ス作業に使用できるプレスを駆動するためのカム又はク
ランクの位相角度を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に従って型になら
った底部外形を有する底部外形成形カップを成形するた
めに使用される装置は、一般に、環状の引抜ダイス（又
は絞り型）、この引抜ダイスを通じて移動できる形状の
ポンチ組立体、このポンチ組立体の経路に配列されるダ
イスコア、及びダイスコア付近及びポンチ組立体の経路
に配列される環状パッド、を含む。

【００１２】本発明に従って底部外形成形カップを成形
する方法は、複動プレスの第一の水平面で一枚のシート
材を打抜く工程、ポンチ組立体とともに引抜ダイス上で
このブランクを引抜いてカップを成形する工程、このカ
ップをポンチ組立体と一緒にプレスの第二の水平面に運
ぶ工程、ポンチ組立体の一つの構成要素と一緒にダイス
コア上でカップを引抜いて、カップの底部を型にならっ
た外形に成形する工程、この型にならった底部外形に成
形した底部外形成形カップをプレスの第二の水平面へ戻
す工程、及びこの底部外形成形カップをプレスから取り
出す工程、を含む。

【００１３】カム又はクランクの位相角度は、固有のリ
フトオフ（ｌｉｆｔｏｆｆ）タイミングを達成するため
に、内側スライドと外側スライドとの間の角度が８０度
を越えるようにセットされる。内側スライドのストロー
クは、くせ付けパッドでカップを引抜くための付加的な
ストロークを与えるように設定される。

【００１４】本発明のこれら及び他の目的と従来技術を
越える利点は、以下の説明から明らかであり、以下で説
明され、添付図面に示され、特許請求の範囲に請求され
る手段によって達成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の装置及び方法によって成
形した底部外形成形カップが図１に符号１０で示され
る。底部外形成形カップ１０は、ほぼ円筒形の外側の側
壁１１を有し、この外側の側壁１１は、この下端周縁で
環状の外側の底壁１２の外側周縁に結合する。ほぼ円筒
形の内側の側壁１３が、外側の側壁１１と同心円状に外
側の底壁１２の内側周縁から上向きに延び、ほぼ円形の
内側の底壁１４に結合する。

【００１６】図２を参照して、図２に示す生産設備は、
従来技術で既知のタイプの複動プレスに備え付けられる
ものと仮定する。また、材料Ｍは、シート状又はコイル
状の原料からプレスに適宜に供給できるものと仮定す
る。

【００１７】これら仮定をふまえて、図２に、本発明の
装置の生産設備の断面図が示される。環状の引抜ダイス
２０が、プレス壁２１に担持される。複動プレスの外側
スライド２３に担持された引抜パッド２２が、引抜ダイ
ス２０の上方に配列される。外側スライド２３は往復移
動して、引抜パッド２２を引抜ダイス２０から上方向に
移動させ、引抜ダイス２０に向けて下方向に移動させ
る。

【００１８】切断エッジ２４が、外側スライド２３の引
抜パッド２２の径方向外側に配列される。切断エッジ２
４は、外側スライド２３が引抜パッド２２を下方向に移
動して引抜ダイス２０上に材料Ｍを押し付けた後に材料
Ｍを打抜くように作動する。スプリング２６で支持され
た切断エッジ支持パッド２５が、切断エッジ２４の下側
に配列される。この配列により、切断エッジ２４が材料
Ｍを打抜くと、切断エッジ２４の径方向外側の廃材２７
が支持パッド２５に担持され、切断エッジ２４の径方向
内側の環状のブランク２８が引抜ダイス２０と引抜パッ
ド２２との間に保持される。

【００１９】ポンチ組立体３０が、引抜パッド２２の径
方向内側に配列され、プレスの内側スライド３１に担持
される。内側スライド３１は往復移動し、引抜ダイス２
０を通じてポンチ組立体３０を垂直方向に往復移動させ
る。ポンチ組立体３０は、環状のポンチリング３３で部
分的に囲われ中心部に配列したポンチコア３２を含む。
ポンチコア３２は、実質的に平坦な底面、及びポンチコ
ア３２を通じる流体路３４、を有する。流体路３４は、
圧縮空気のような圧縮流体の圧縮流体源（図示せず）に
選択的に連結され、後述するように、カップを取り出す
ときに使用される。

【００２０】ポンチ組立体３０が図２、４〜６に示す位
置にあるとき、ポンチコア３２及びポンチリング３３の
底面は、実質的に同一平面上にある。しかし、内側スラ
イド３１を作動して、ポンチリング３３をポンチコア３
２から独立して移動させることができる。後述するよう
に、ポンチリング３３の底面は、ポンチコア３２よりも
下方に移動されて、ポンチコア３２の底面よりも下方に
位置され得る。しかし、ポンチコア３２及びポンチリン
グ３３のにそれぞれに設けられ、それぞれが当接し合う
ように対になっている肩部３５により、ポンチリング３
３の底面は、ポンチコア３２の底面よりも上方に上昇す
ることがない。

【００２１】引抜ダイス２０とプレス壁２１が、ポンチ
組立体３０及び打抜いたカップ１０（図１）を受けるこ
とができる形状、すなわち実質的に円筒形のチャンバ４
０を形成する。チャンバ４０の一方の側に、流体ライン
４１がプレス壁２１を通じて延びている。この流体ライ
ン４１は、後述するように、空気のような流体の圧縮流
体源に選択的に連結される。流体ライン４１の向かい側
のプレス壁２１には開口４２が設けられ、開口４２は、
この開口４２を通じて、打抜いたカップ１０をチャンバ
４０から取り出せる形状となっている。

【００２２】チャンバ４０の底面は、内側ダイスコア５
０と、この内側ダイスコア５０の周りを囲った環状パッ
ド５１とによって形成される。内側ダイスコア５０と環
状パッド５１が図２〜４、６に示す位置にあるとき、内
側ダイスコア５０及び環状パッドのそれぞれの上面は、
実質的に同一平面上にある。内側ダイスコア５０は、下
方プラテン５２に担持され、カップ成形加工中、一定の
位置に留められている。しかし、環状パッド５１は、複
数のスプリング５３によって担持されており、後述する
ように、ポンチリング３３からの圧力により、内側ダイ
スコア５０に関して環状パッド５１が上下方向に往復移
動できるようになっている。下方プラテン５２及び環状
パッド５１のそれぞれに設けられ、それぞれが当接し合
うように対になっている肩部５４により、環状パッド５
１の上面が、内側ダイスコア５０の上面の水平面よりも
上方に上昇することがない。

【００２３】底部外形成形カップ１０は、以下の方法に
従って本発明の装置を使用して成形される。一枚のシー
ト材Ｍが、引抜ダイス２０と引抜パッド２２との間のプ
レスの第一の水平面に挿入される。一旦、シート材Ｍが
正しく位置決めされると、外側スライド２３が引抜パッ
ド２２をシート材Ｍに向けて移動し、これにより、シー
ト材Ｍは、引抜パッド２２と引抜ダイス２０との間に押
しつけられる。外側スライド２３をさらに移動させる
と、切断エッジ２４によってシート材Ｍから実質的に円
形のブランク２８が打抜かれる。図２に示すように、廃
材２７は支持部２５に担持され、ブランク２８は引抜ダ
イス２０と引抜パッド２２との間に挟まれる。

【００２４】シート材Ｍが打抜かれた後、内側スライド
３１によってポンチ組立体３０がブランク２６に向けて
移動され、引抜ダイス２０内に入り込む。この移動によ
り、ブランク２８は引抜ダイス２０のエッジ２０ａ上を
わたって引抜かれ、図３に示すように、カップ１０の外
側の側壁１１が成形される。ポンチ組立体３０が引抜ダ
イス２０を通じて移動すると、引抜ダイス２０と引抜パ
ッド２２との間の押付け圧力が外側スライド２３によっ
て制御される。

【００２５】ブランク２８の全体が引抜ダイス２０をわ
たって引抜かれるまで、ポンチ組立体３０が引抜ダイス
２０を通じて継続的に移動すると、カップ６０が成形さ
れる。引き続き、内側スライド３１が、ポンチ組立体３
０及びカップ６０をプレスの第二の水平面へと下方向に
移動させる。カップ６０は、図４に示すように、ポンチ
組立体３０上にある。ポンチコア３２の底面が内側コア
ダイス５０上にくると、引き続き、内側スライド３１
が、スプリング５３の弾性力に抗して、ポンチリング３
３を環状パッド５１に向けて下方向に移動させる。この
ポンチリング３３の移動によって、カップ６０の底壁
が、内側ダイスコア５０のエッジ５０ａをわたって引抜
かれ、カップ６０の底部外形が成形される。図５に示す
ように、ポンチリング３３の張出し部分によって底部外
形成形カップ１０のほぼ円筒形の内側の側壁１３、内側
の底壁１４及び外側の底壁１２が成形される。

【００２６】ポンチリング３３がいっぱいに張出した
後、内側スライド３１が反対方向に移動し、ポンチリン
グ３３が戻される。環状パッド５１の下側に配列したス
プリング５３が環状パッド５１にポンチリング３３に向
けて上方向の力を与え、カップ１０をプレスの第二の水
平面に戻す。肩部５４及び肩部３５はそれぞれ同時に当
接し合い、環状パッド５１がさらに上昇しないように
し、ポンチリング３３とポンチコア３２が一緒に上昇す
るようにする。ポンチ組立体３０が引き戻されると、カ
ップ１０は、ポンチ組立体３０上に残ったままの状態と
なり得る。図６に示すように、ポンチコア３２に設けら
れた流体ライン３４を通じて圧縮空気が供給され、これ
により、カップ１０をポンチ組立体３０から離脱させる
ことができる。次に、プレス壁２１に設けた流体ライン
４１を通じて圧縮空気が供給され、カップ１０が、プレ
ス壁２１の開口４２を通じて押し出され、次の作業のた
め、他の装置へ移送できる。

【００２７】ここで、複動プレスに本発明の方法及び装
置を使用することが望ましい。このプレスは、大型で高
価であり、しかも缶の製造に多数使用されている。位相
角度を設定する際の特定のパラメータを使用することに
より、本発明を実用的に実施できるように、このような
プレスを改良できる。

【００２８】図７及び８に示すように、固有のリフトオ
フタイミングを達成するための内側スライドと外側スラ
イドとの間の位相角度は、８０度を越える。また、図示
の特定的な例では、内側スライド３１のストロークが
５．０″を越え、カップの底部外形を成形するために、
内側ダイスコア５０上でカップを駆動するための付加的
なストロークを与える。外側スライドのストロークは、
このスライドの移動のため、２．０″から３．０″の範
囲に設定される。

【００２９】本発明の説明の全てが本発明に従ってなさ
れたが、本発明の精神又は添付の特許請求の範囲から逸
脱せずに変更物がなされ得ることは理解されるべきであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の装置及び方法により作られた
底部外形成形カップの斜視断面図である。

【図２】図２は、打抜及び引抜加工動作開始時における
本発明の生産設備の位置を示す部分断面側面図である。

【図３】図３は、第一の引抜加工動作中の、図２と同一
の方向からみた本発明の生産設備の位置を示す部分断面
側面図である。

【図４】図４は、第一の引抜加工動作後の、図２と同一
の方向からみた本発明の生産設備の位置を示す部分断面
側面図である。

【図５】図５は、第二の引抜加工動作後の、図２と同一
の方向からみた本発明の生産設備の位置を示す部分断面
側面図である。

【図６】図６は、本発明の方法に従って底部外形成形カ
ップを成形した後の、図２と同一の方向からみた本発明
の生産設備の位置を示す部分断面側面図である。

【図７】図７は、タイミング図である。

【図８】図８は、様々な成形工程にあるカップを示す一
連の断面側面図である。

【符号の説明】

１０・・・底部外形成形カップ １１・・・外側の側壁 １２・・・外側の底壁 １３・・・内側の側壁 １４・・・内側の底壁 ２０・・・引抜ダイス ２１・・・プレス壁 ２２・・・引抜パッド ２３・・・外側スライド ２４・・・切断エッジ ２５・・・支持パッド ２６・・・スプリング ２７・・・廃材 ２８・・・ブランク ３０・・・ポンチ組立体 ３１・・・内側スライド ３２・・・ポンチコア ３３・・・ポンチリング ３４・・・流体路 ４０・・・チャンバ ４１・・・流体ライン ４２・・・開口 ５０・・・内側ダイスコア ５１・・・環状パッド ５２・・・下側プラテン ５３・・・スプリング ５４・・・肩部 ６０・・・カップ Ｍ・・・シート材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599171497 2824 Ｗｏｏｄｌａｗｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｎ．Ｗ．，Ｃａｎｔｏｎ，Ｏｈｉｏ，Ｕ. Ｓ．Ａ. (72)発明者 テリー・エル・ガング・ジュニア アメリカ合衆国オハイオ州キャントン、エ ヌ・イー、ローリング・リッジ・ロード 3843 (72)発明者 グレゴリー・エイ・カルデロネ アメリカ合衆国オハイオ州マシロン、エ ヌ・ダブリュ、アウデゥボン・ストリート 8277 (72)発明者 ハリー・ディー・ステワート アメリカ合衆国オハイオ州アーカヌム、ヴ ェロナ・ピッツバーグ・ロード952 (72)発明者 ウィリアム・ジェイ・シモンズ アメリカ合衆国オハイオ州キャントン、エ ヌ・ダブリュ、ダンキース・ドライブ1730

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側スライド及び外側スライドを有する複
   動プレスで、一枚のシート材から、型にならった底部外
   形を有する底部外形成形カップを成形する方法であっ
   て、 外側スライドにより担持された引抜パッドとの間にシー
   ト材を保持することにより、第一の水平面で、シート材
   からカップブランクを成形する工程、 内側スライドにより担持されたポンチをカップブランク
   に向けて移動させ、第二の水平面で、この材料をカップ
   形状に引抜く工程、 この第二の水平面で、カップの底部を型にならった外形
   に成形する工程、 内側スライドを引く工程、及び第二の水平面で、型にな
   らった底部外形に成形した底部外形成形カップを取り出
   す工程、を含み、 内側スライドと外側スライドとの間のプレスのカム又は
   クランク上の位相角度が約８０゜を越えることを特徴と
   する方法。
2. 【請求項２】内側スライドのストロークが５．０″を越
   え、外側スライドのストロークが約２．０″から約３．
   ０″の範囲にある、請求項１の方法。