JP2003019518A - しごき加工方法、しごき加工用ダイスおよび絞りしごき缶 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絞りしごき缶のしごき加工、特に、金属板の
両面に樹脂皮膜を被覆した樹脂被覆金属板よりなるカッ
プのしごき加工において、缶壁の厚さを十分に薄くする
ことができ、かつ、樹脂皮膜の損傷が生じにくい複合し
ごき加工ダイス、しごき加工方法およびそれを用いて成
形した絞りしごき缶を提供する。 【解決手段】 ポンチに絞り加工後のカップを装着して
１段または複数段のしごき加工ダイスを通過させてしご
き加工を施す際に、最終段に、しごき加工部を前段と後
段からなる２段構造としたしごき加工ダイスを使用し、
それぞれのしごき加工部のダイスアプローチ角を１〜８
°、出口面での角度を０．１〜１０°とし、前段しごき
加工部でのしごき加工により後方張力を作用させた状態
で後段しごき加工部のしごき加工を施して絞りしごき缶
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絞り加工後のカッ
プをしごき加工するしごき加工方法およびそれに用いる
しごき加工用ダイスに関する。特に、少なくとも片面に
樹脂皮膜を被覆した樹脂被覆金属板よりなるカップのし
ごき加工に適したしごき加工方法およびそれに用いるし
ごき加工用ダイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】絞りしごき缶は、従来より以下のように
して成形加工されている。すなわち、まず金属板からブ
ランクを打ち抜き、ブランクを絞り加工によりカップに
成形した後、しごき加工用のポンチと１乃至複数段のし
ごき加工ダイスからなるしごき加工装置を用い、絞り加
工したカップをしごき加工用のポンチに装着し、次いで
ポンチとともにカップをしごき加工ダイス内部に挿入す
ることにより所定の缶壁厚さおよび缶高さに仕上げられ
る。絞り加工およびしごき加工においては、加工時の潤
滑および冷却のために大量の潤滑油および冷却水が使用
されている。

【０００３】しかるに、近年の環境保全およびさらなる
缶体質量の軽減の観点から、従来は絞り加工を主体とす
る方法で成形加工していた樹脂被覆金属板からなる缶体
を、しごき加工によりさらに缶壁を薄く成形加工する試
みが行われている。しかし、従来の絞りしごき缶の成形
加工装置を用いて、樹脂被覆金属板から絞りしごき缶を
成形加工する場合、柔らかい樹脂皮膜に損傷を与えない
ようにしごき加工することは非常に困難となっている。

【０００４】樹脂被覆金属板を用いた絞りしごき缶のし
ごき加工方法およびそれに用いるしごき加工ダイスが、
特許第２８５２４０３号公報および特開平９−２８５８
２８号公報に開示されている。特許第２８５２４０３号
公報には、図１（従来例）に示すように、リング状しご
き加工ダイスのダイス面２を１〜４°の傾斜角（ダイス
アプローチ角θｄ）で細め、その末端にカップ側壁と平
行な短い長さのランド部３を設け、その末端から５〜１
５°の傾斜角で広げた出口面４を有した構造のしごき加
工ダイスを、５０Ｗ／ｍ℃以上の熱伝導率を有する耐摩
耗性材料で製作し、そのしごき加工ダイスを用いて、冷
却用の液体を供給しながら樹脂被覆金属板６よりなるカ
ップをしごき加工して缶体に成形する方法が開示されて
いる。しかし、ダイス出口面の角度が５°以上と大きい
ため、しごき加工後のポンチとダイスの軸がずれやす
く、ポンチが傷つきやすい。

【０００５】また、特開平９−２８５８２８号公報に
は、図２（従来例）に示すように、ダイス面２の後段に
ダイス面のダイスアプローチ角θｄより小さな傾斜角
（ランド角θＬ）をもつランド部３を設け、ダイス面２
とランド面３の境界に１〜１０００μｍの曲率半径部５
を有するしごき加工ダイス１およびこのしごき加工ダイ
スを用いる樹脂被覆金属板６のしごき加工方法が開示さ
れている。図２から明らかなように、このしごき加工ダ
イスはカップ側壁と平行な部分が設けられておらず、ま
たランド部は一定の逃げ角で広げたダイス出口面に直接
連続することを特徴としている。従って、ランド部とダ
イス出口面の交差する点においてしごき加工ダイス径が
最小となり、この点におけるしごき加工ダイス径とポン
チ径の差、すなわちクリアランスによりカップ側壁の厚
さが決まる。この場合、ランド部とダイス出口面は断面
において点（実際は幅を有さない周）で交差しているた
め、この部分の摩耗が大きくなることによりしごき加工
ダイス径が拡大し、結果的にカップ側壁の厚さが厚くな
り、従って缶高さが低くなりやすく実用的ではないとい
う欠点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
欠点を解決し、絞りしごき缶のしごき加工方法、特に、
金属板の少なくとも片面に樹脂皮膜を被覆した樹脂被覆
金属板よりなるカップのしごき加工において、缶壁の厚
さを十分に薄くすることにより十分な缶高さが得られ、
かつ、樹脂皮膜の損傷が生じにくい、しごき加工方法お
よびそれに用いるしごき加工用ダイスを提供することを
課題とする。本発明の更に特定された目的は、連設され
た前段及び後段のしごき加工部を用い、後段のしごき加
工に際して、前段のしごき加工部により発生するバック
テンションを有効に利用し、ダイスの径方向の変形を抑
制して、均一且つ一様なしごき加工を可能にし、しかも
金属板表面に樹脂皮膜が存在する場合にも、その損傷が
防止されるしごき加工法を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ポンチ
に支持された金属板カップをしごき加工用ダイスと噛み
合わせてカップ側壁部を薄肉化することからなるしごき
加工方法において、ダイスアプローチ部、ランド部およ
び出口面を有する前段および後段のしごき加工部を連設
状態で且つランド間距離が３乃至２０ｍｍとなるように
配置し、前段のしごき加工部と後段のしごき加工部とに
よるしごき量の総和の２０％以上のしごき加工を前段の
しごき加工部で施すことを特徴とするしごき加工方法が
提供される。本発明のしごき加工法は、金属板が両面に
樹脂皮膜を有する場合に特に有用である。また、複数段
のしごき加工用ダイスによりしごき加工を行い、前段お
よび後段のしごき加工部によるしごき加工を最終段で行
う場合に特に優れた効果が得られる。本発明によればま
た、ポンチを内部に挿入することによって、金属板から
なるカップ側壁を薄肉化するしごき加工用ダイスであっ
て、前段のダイスアプローチ部、前段のランド部および
前段の出口面を有する前段しごき部と、後段のダイスア
プローチ部、後段のランド部および後段の出口面を有す
る後段しごき加工部とを連設状態で配置してなることを
特徴とするしごき加工用ダイスが提供される。本発明の
しごき加工用ダイスにおいては、 １．前段のダイスアプローチ部および後段のダイスアプ
ローチ部のアプローチ角がポンチに対して１〜８°であ
ること、 ２．前段のランド部および後段のランド部はポンチに対
して−１〜１°の範囲にあり、長さが０．１〜３ｍｍの
範囲にあること、 ３．前段の出口面の角度および後段の出口面の角度がラ
ンド部に対して０．１〜１０°の範囲にあること、 ４．前段のランド部と後段のランド部との距離が３乃至
２０ｍｍの範囲にあること、 が好ましい。本発明によれば更に、上掲記載のしごき加
工方法を用いて成形した絞りしごき缶が提供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、絞りしごき缶は
以下のようにして成形加工される。すなわち、従来の方
法にてまず金属板からブランクを打ち抜き、ブランクを
絞り加工によりカップに成形した後、しごき加工用のポ
ンチと、その前方に配置した１乃至複数段のしごき加工
ダイスからなるしごき加工装置を用い、絞り加工後のカ
ップをしごき加工用のポンチに装着し、次いでポンチと
ともにカップをしごき加工ダイス内部を挿入して、絞り
しごき缶に成形加工する。

【０００９】本発明では、ダイスアプローチ部、ランド
部および出口面を有する前段および後段のしごき加工部
を連設状態で且つランド間距離が３乃至２０ｍｍとなる
ように配置すること、及び前段のしごき加工部と後段の
しごき加工部とによるしごき量の総和の２０％以上のし
ごき加工を前段のしごき加工部で施すことが特徴であ
る。

【００１０】本発明に用いるしごき加工用ダイスの一例
を示す図３において、このダイスは前段のしごき加工部
１と後段のしごき加工部１’とからなり、前段および後
段の各しごき加工部１（１’）は、ダイスアプローチ部
２（２’）、ランド部３（３’）および出口面４
（４’）を有している。これらの各しごき加工部におけ
るダイスアプローチ部、ランド部および出口面は、公知
のしごき加工用ダイスにおけるダイスアプローチ部、ラ
ンド部および出口面と同様な機能を有するものである
が、本発明においては、前段及び後段のしごき加工部を
連設すると共に、前段のランド部３と後段のランド部
３’との距離を３乃至２０ｍｍとし、前段のしごき加工
部と後段のしごき加工部とによるしごき量の総和の２０
％以上のしごき加工を前段のしごき加工部で施すことに
より、後段のしごき加工に際して、前段のしごき加工部
により発生するバックテンションを有効に利用し、ダイ
スの径方向の変形を抑制して、均一且つ一様なしごき加
工を可能にし、しかも金属板表面に樹脂皮膜が存在する
場合にも、その損傷を有効に防止することができる。

【００１１】本明細書において、連設とは前段のしごき
加工部１と後段のしごき加工部１’とが連なって設けら
れていることを意味するものであり、図３に示すとお
り、前段のしごき加工部１と後段のしごき加工部１’と
が別体で構成され、互いに接する関係で設けられている
ものや、前段のしごき加工部１と後段のしごき加工部
１’とが半径方向への変形の自由度を有する構成とされ
ているものである。特に、本発明では、前記各しごき加
工部が別体で接する関係で設けられている場合に、ダイ
スの径方向の変形が有効に抑制されるという効果が得ら
れる。

【００１２】前段のしごき加工部１によるバックテンシ
ョンを有効に利用して、ダイスの径方向の変形を抑制す
るという見地からは、前段および後段のランド間距離
は、短い方が有効であり、前述した３乃至２０ｍｍの範
囲にあることが不可欠であるが、特に５乃至１５ｍｍの
範囲にあることが好ましい。３ｍｍ未満はダイス強度の
点から構造上困難である。２０ｍｍを越えると、バック
テンションが作用しない領域が長くなるので、好ましく
ない。

【００１３】また、本発明では、前段部と後段部のしご
き加工部によるしごき量の総和の２０％以上のしごき加
工を前段のしごき加工部で施す。前段のしごき加工部と
後段のしごき加工部とを連設し、前段のしごき加工部で
特定比率のしごき加工を施すことにより、後段のしごき
加工部では、前段のしごき加工部による後方張力が働い
ている状態でしごき加工を施すことができる。従って、
後段のしごき加工部では、しごき加工ダイスの半径方向
応力が低減する。この低減効果により、ダイスアプロー
チ角を小さくしたときの欠点であるしごき加工ダイスの
半径方向の変形が抑えられる。このため、前段のしごき
加工部と、後段のしごき加工部とのランド間距離が短い
程、この効果は大きい。前段のしごき加工部によるしご
き量は、前述したしごき量の総和の５０％以下であるこ
とが、前段および後段のしごきのバランスの点で好まし
い。

【００１４】本発明のしごき加工用ダイスにおいては、
前段のダイスアプローチ部２および後段のダイスアプロ
ーチ部２’のアプローチ角（θｄ）がポンチに対して１
〜８°であること、前段のランド部３および後段のラン
ド部３’はポンチに対して−１〜１°の角度の範囲にあ
り、長さが０．１〜３ｍｍの範囲にあること、および前
段の出口面４の角度および後段の出口面４’の角度がラ
ンド部に対して０．１〜１０°の範囲にあること、が好
ましい。アプローチ角（θｄ）が１°未満ではダイスが
破損しやすく、８°を超えると金属板の表面にある樹脂
を傷つけるので好ましくない。アプローチ角はより好ま
しくは２〜４°が良い。ランド部の長さは０．１ｍｍ未
満では、缶の側壁厚みが円周方向で偏り、３ｍｍを越え
ると缶との摩擦力が大きくなり缶に割れ（破胴）が生じ
好ましくない。出口面での角度はランド部に対して０．
１〜１０°が好ましい。０．１°未満では、缶との摩擦
が大きく、１０°を越えると金属板の表面にある樹脂が
傷つく。より好ましくは、出口面での角度は０．５〜５
°が良い。

【００１５】本発明のしごき加工方法は、潤滑油や冷却
水を使用する従来のしごき加工および高温揮発性の潤滑
油を使用する乾式のしごき加工のどちらにも適用でき
る。

【００１６】以上説明したとおり、本発明によれば、十
分な缶高さを有する絞りしごき缶、特に金属板の両面に
樹脂皮膜を被覆した樹脂被覆金属板からなる絞りしごき
缶が得られる。また、絞りしごき缶の樹脂皮膜を損傷す
ることなくしごき加工することが可能となった。

【００１７】なお、後述する実施例では、本発明のしご
き加工ダイスを最終段のしごき加工ダイスとして設置し
たが、これは、特にしごき率が大きく、製品の品質を左
右する最終段のしごき加工ダイスとして設置するのが最
も効果があるからである。申すまでもなく、本発明のし
ごき加工ダイスは、複数段あるしごき加工ダイスのすべ
てに適用可能である。

【００１８】本発明のしごき加工方法は、従来の絞りし
ごき缶の製造に適用されている、電解クロム酸処理鋼
板、リフローぶりきなどの各種のめっき鋼板や表面処理
鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板やアルミニウム
合金板などの金属板の両面に、ポリエステル樹脂、ポリ
オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂か
らなるフィルムを被覆した樹脂被覆金属板や、熱可塑性
樹脂または熱硬化性樹脂からなる塗料を塗布した塗装金
属板など、表面に有機皮膜を有する金属板を絞りしごき
加工する場合に特に有効である。特に、本発明のしごき
加工方法によると、金属板の外面有機被膜に二酸化チタ
ン等の顔料乃至フィラーが配合されている場合にも、し
ごき加工による傷の発生を有効に防止することができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明
する。供試板として、板厚０．１８ｍｍの電解クロム酸
処理鋼板の缶内面側となる面に厚さ３２μｍの透明ポリ
エステルフィルム、缶外面側となる面に厚さ１６μｍの
酸化チタン系顔料を添加した白色ポリエステルフィルム
を被覆した樹脂被覆鋼板を用いた。この樹脂被覆鋼板か
ら１５５ｍｍ径の円ブランクを打ち抜いた後、第１段の
絞り加工により８７ｍｍ径のカップを成形し、次いで第
２段の絞り加工により６６ｍｍ径のカップとした。この
カップを、３段のしごき加工ダイスからなるしごき成形
装置を用いて、表１に示す条件で絞りしごき缶に成形加
工した。

【００２０】本発明のしごき加工ダイスは、最終段であ
る第３段目のしごき加工ダイスとして組み込んだ。成形
加工後の缶高さをノギスで測定し、円周方向で最低の缶
高さが１２７ｍｍ以上を合格（表１では○で示す）、１
２７ｍｍ未満を不合格とした（表１では×で示す）。ま
た、樹脂皮膜の損傷状況を目視により３段階で評価し
た。樹脂皮膜の損傷が全くない場合を○で、樹脂被膜の
損傷が一部認められる場合を△で、ほぼ全面に認められ
る場合を×とした。○を合格とし、△及び×を不合格と
した。その結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１に示すように、従来法では樹脂皮膜を
損傷せずにしごくことが極めて困難であった樹脂被覆鋼
板からなる絞りしごき缶を、本発明のしごき加工方法を
用いた場合、樹脂皮膜を損傷することなく、十分な缶高
さも得られる。また、本発明では、後段しごき加工部の
クリアランスが同一でも、前段のしごき加工部でのしご
き率を十分とることにより、十分な缶高さが得られ、し
ごき加工効率が向上していることがわかる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の方法を用いることにより、十分
な缶高さを有する絞りしごき缶、特に両面に樹脂皮膜を
被覆した樹脂被覆金属板からなる絞りしごき缶が得られ
る。また、樹脂被覆金属板よりなる絞りしごき缶の樹脂
皮膜を損傷することなくしごき加工することが可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のしごき加工ダイスの一例を示す概略断面
図である。

【図２】従来のしごき加工ダイスの他の一例を示す概略
断面図である。

【図３】本発明のしごき加工ダイスの一例を示す概略断
面図である。

【符号の説明】

１ ： しごき加工ダイス １’ ： しごき加工ダイス ２ ： アプローチ部 ２’ ： アプローチ部 ３ ： ランド部 ３’ ： ランド部 ４ ： 出口面 ４’ ： 出口面 ５ ： 曲率半径部 ６ ： 樹脂被覆金属板 θｄ ： ダイスアプローチ角 θＬ ： ランド角

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンチに支持された金属板カップをしご
   き加工用ダイスと噛み合わせてカップ側壁部を薄肉化す
   ることからなるしごき加工方法において、ダイスアプロ
   ーチ部、ランド部および出口面を有する前段および後段
   のしごき加工部を連設状態で且つランド間距離が３乃至
   ２０ｍｍとなるように配置し、前段のしごき加工部と後
   段のしごき加工部とによるしごき量の総和の２０％以上
   のしごき加工を前段のしごき加工部で施すことを特徴と
   するしごき加工方法。
2. 【請求項２】 前記金属板が両面に樹脂皮膜を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のしごき加工方法。
3. 【請求項３】 複数段のしごき加工用ダイスによりしご
   き加工を行い、前段および後段のしごき加工部によるし
   ごき加工を最終段で行うことを特徴とする請求項１また
   は２に記載のしごき加工方法。
4. 【請求項４】 ポンチを内部に挿入することによって、
   金属板からなるカップ側壁を薄肉化するしごき加工用ダ
   イスであって、前段のダイスアプローチ部、前段のラン
   ド部および前段の出口面を有する前段しごき部と、後段
   のダイスアプローチ部、後段のランド部および後段の出
   口面を有する後段しごき加工部とを連設状態で配置して
   なることを特徴とするしごき加工用ダイス。
5. 【請求項５】 前段のダイスアプローチ部および後段の
   ダイスアプローチ部のアプローチ角がポンチに対して１
   〜８°であることを特徴とする請求項４に記載のしごき
   加工用ダイス。
6. 【請求項６】 前段のランド部および後段のランド部は
   ポンチに対して−１〜１°の範囲にあり、長さが０．１
   〜３ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項４または
   ５に記載のしごき加工用ダイス。
7. 【請求項７】 前段の出口面の角度および後段の出口面
   の角度がランド部に対して０．１〜１０°の範囲にある
   ことを特徴とする請求項４乃至６の何れかに記載のしご
   き加工用ダイス。
8. 【請求項８】 前段のランド部と後段のランド部との距
   離が３乃至２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求
   項４乃至７の何れかに記載のしごき加工用ダイス。
9. 【請求項９】 請求項１乃至３の何れかに記載のしごき
   加工方法を用いて成形した絞りしごき缶。