JP2006055862A

JP2006055862A - 絞り・しごき成形におけるダイ冷却の方法とその構造

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Publication number: JP2006055862A
Application number: JP2004237539A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Miyamoto; 猛宮本
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2004-08-17
Filing date: 2004-08-17
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-08-17
Also published as: JP3938170B2

Abstract

【課題】
本発明が解決しようとする課題は、構造が単純で製造・組立が容易であって、水漏れのおそれが無く、そして何よりもダイ部の冷却効率を向上させたツールパック構造体を提供することにある。
【解決手段】
本発明のアイアニングダイモジュールは、平板リング状のアイアニングダイを、その両面から円盤状のウォーターリングで挟持する構造とし、該ウォーターリングには近接する位置に温調水流入口と流出口を設けると共に、アイアニングダイと接する面には前記流入口と前記流出口とを連通する概ね環状の溝を形成するようにした。また、そのアイアニングダイモジュールは、ウォーターリングとアイアニングダイとが接する面には環状の溝の外側と内側にそれぞれＯリングを介在するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は缶を絞り・しごき成形によって製造する際に使われるダイの発熱を冷却する方法とダイ冷却構造に関する。

一般に缶ビールや清涼飲料水等の金属缶を製造する場合に、まず素材となる金属円板に絞り加工を行って絞り缶を成形し、その後で絞り缶にしごき加工を施して所定の形状・厚み寸法の金属缶を成形する方法が採られている。このしごき加工では絞られた缶がパンチの先端部に被せられ、徐々に開口径が小さくなるように配置された複数のダイ内をパンチのストロークによって運ばれ、順次通過させられるたびにしごかれて胴壁部の厚さを薄くされていく。

有底薄肉缶体の成形装置による該缶体の成形工程が特許文献１に示されている。その成形工程は先ず、展延性金属の円形ブランクを絞り加工により缶底形成部Ｙと該缶底形成部Ｙに連接された筒状の缶胴形成部Ｚとからなるカップ状成形物Ｘに形成する絞り加工が行われる。続いて、図６(ａ)に示すように、パンチ構造体Ｐの先端にカップ状成形物Ｘを嵌着し、該パンチ構造体Ｐをツールパック１６の貫通孔に挿通する方向に突入させる。パンチ構造体Ｐの先端に嵌着されたカップ状成形物Ｘは、図６(ｂ)に示すように、リドローダイ１４にその外周面を摺接しつつ移動されて所定の内径のカップ状成形物Ｘ0に成形する再絞り加工が行われる。次いで、図６(ｃ)乃至(ｅ)に示すように、パンチ構造体Ｐをツールパック１６の貫通孔に挿通し、順次、第１アイアニングダイ１５、第２アイアニングダイ１５及び第３アイアニングダイ１５により、しごき加工されて成形されるカップ状成形物Ｘ1，Ｘ2 及びＸ3 の缶胴形成部Ｚを缶底形成部Ｙ側から缶胴形成部Ｚの開口側に向かって延伸させて、所定の缶高、缶径、胴壁厚のカップ状成形物Ｘ4 に成形するしごき加工が行われる。

このしごき加工の工程について更に詳細に説明すれば、先ず、図６(ｃ)に示すように、パンチスリーブに嵌着されたカップ状成形物Ｘ0の外周面を、ツールパック１６の貫通孔に設けられた前記第１アイアニングダイ１５の内周側を挿通させることによって、第１のしごき加工が行われる。これにより、前記第１アイアニングダイ１５に摺接して移動されたカップ状成形物Ｘ1は、缶胴形成部Ｚの先端に向かって徐々にしごき量が増加されて延伸され、その缶胴形成部Ｚの肉厚が薄く成形される。次いで、前記第１アイアニングダイ１５によって延伸されたカップ状成形物Ｘ1は、図６(ｄ)に示すように、前記第２アイアニングダイ１５に摺接して移動されて第２のしごき加工が行われる。続いて、前記第２アイアニングダイ１５によって延伸されたカップ状成形物Ｘ2は、図６(ｅ)に示すように、前記第３アイアニングダイ１５に摺接して移動されて第３のしごき加工が行われる。以上のようなしごき加工によって、カップ状成形物Ｘ2 の缶胴形成部Ｚが延伸されて所定の缶高、缶径、胴壁厚に成形される。このとき、前記第２のしごき加工が、カップ状成形物Ｘ1の缶底形成部Ｙと缶胴形成部Ｚとの境界から延伸を開始されることにより、缶胴形成部Ｚ全体に対して第２の缶胴の延伸が施され、その後、缶胴形成部Ｚ全体について前記第３のしごき加工が一定のしごき量で行われるので、缶胴形成部Ｚ全体の表面は、しごき量の変化による光沢の差異が発生することなく均一に平滑に成形される。そして、前記しごき加工によって缶胴が形成されたカップ状成形物Ｘ3は、図６(ｆ)に示すように、パンチ構造体Ｐに嵌着された状態で前記ドーミングステーションのドーミングダイ１７に衝打されてその缶底形成部Ｙがドーム形状に成形される。

以上の成形工程におけるパンチの外径とダイの内径間で金属表面をしごくこの加工は発熱を伴うため、適度の冷却をするなどパンチの温度調整が必要とされる。特許文献２には冷却機能を備えた缶のしごき加工用のツールパックが開示されている。その構造を図４、図５を参照しつつ説明すると、軸方向断面が示される図４から判るようにツールパック構造体Ｔの右端にリドローダイ１が配置され、続いて第１のアイアニングダイ５ａがダイスペーサ１１を介して第２のアイアニングダイ５ｂが配置され、更にダイスペーサ１１を介して第３のアイアニングダイ５ｃと第４のアイアニングダイ５ｄが連続配置された基本構造がとられている。リドローダイ１と第１のアイアニングダイ５ａは同じダイモジュールとして組み立てられ、第２のアイアニングダイ５ｂは第２のダイモジュールとして、そして、第３のアイアニングダイ５ｃと第４のアイアニングダイ５ｄが第３のダイモジュールとして組み立てられている。リドローダイ１は環状の形状であって、やはり環状形態を採る筐体の内側に焼きバメによって嵌合固着されている。第１のアイアニングダイ５ａも同様に環状の形状であって、やはり環状形態を採る筐体の内側に焼きバメによって嵌合固着されている。２つのダイ筐体は第１の固定部材イに形成された両面の凹部に嵌合形態でそれぞれ固定され、更に前記第１の固定部材の凹部に嵌合する凸部を備えた第２の固定部材ロが第１のアイアニングダイ５ａの筐体を前記第１の固定部材と挟持するように嵌め込まれボルト止めされた構造となっている。第２のダイモジュールは第２のアイアニングダイ５ｂも環状の形状であって、やはり環状形態を採る筐体の内側に焼きバメによって嵌合固着されているが、この筐体が内側に凹部が形成された環状の第４固定部材ニ内に嵌合され、前記第４の固定部材ニの凹部に嵌合する凸部が形成された環状の第３固定部材ハによって挟持される形態でボルト締めされている。第３のダイモジュールは第３のアイアニングダイ５ｃと第４のアイアニングダイ５ｄがそれぞれの筐体の内側に焼きバメ固定されており、両面に凹部が形成された第６の固定部材ヘにそれぞれ嵌合固定され、第３のアイアニングダイ５ｃは更に前記第６の固定部材ヘの凹部に嵌合する凸部を備えた第５の固定部材ホが第３のアイアニングダイ５ｃの筐体を前記第６の固定部材ヘと挟持するように嵌め込まれボルト止めされた構造となっている。

このツールパック構造体Ｔには冷却機能が備えられているが、発熱部となるダイに直接溝を形成するようにしその溝部に冷却用の液体を流通させるものとなっている。リドローダイ１についてはその内側面部に環状の溝ルが形成され、複数のアイアニングダイ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄについては加工面の背面側に環状の溝オが形成されている。そしてその溝への温調水の供給は図５のＡから判るように第１のアイアニングダイ５ａが焼きバメされた筐体には４５°間隔で流入口トと排出口チが交互に４つずつ設けられていて、その流入口トまでの供給路と排出口チからの排水復路はダイモジュラー内に複雑に形成されている。この図５は第１のアイアニングダイ５ａの筐体であるが、他のダイについても溝への温調水流路は基本的に同様の構造となっている。まず、第１のダイモジュールにおいては第１の固定部材に流入端リが設けられ、該第１の固定部材イ内に穿設された供給路を経由してリドローダイ１の筐体内に穿設された流路と第１のアイアニングダイ５ａの筐体内に穿設された流路に分岐連通され、４つの流入口トからダイの溝部オへと温調水が供給される。流入口トから供給された温調水は溝内を両方向に分流し、ダイを冷却し、隣の流出口チから復路へ排出される。流出口チでは両側の隣接する流入口トから供給された温調水を合流して筐体内流路を経て第１固定部材イ内に穿設された流路に送るが、ここでリドローダイ１の筐体経由の水と第１のアイアニングダイ５ａの筐体経由の水が合流され、排出端ヌから排出される。第２のダイモジュラーでは第３の固定部材ハに設けられた供給端リから供給された温調水は第３の固定部材内に穿設された流路と、第２のアイアニングダイ５ｂの筐体内に穿設された流路を経由して筐体に設けられた４つの流入口トに導かれて供給される。流入口トから供給された温調水は溝内を両方向に分流し、ダイを冷却し、隣の流出口チから復路へ排出される。流入口では両側の隣接する流入口トから供給された温調水を合流して筐体内流路を経て第４固定部材ニ内に設けられた排出端ヌから排出される。第３のダイモジュラーでは第５の固定部材ホに設けられた供給端リから供給された温調水は該第５の固定部材ホ内に穿設された流路と、第３のアイアニングダイ５ｃの筐体内に穿設された流路を経由して筐体に設けられた４つの流入口トに導かれてダイ５ｃの裏面に設けられた溝オへ供給される。熱交換を終えた水は４つの流出口チから排出され、筐体内に穿設された流路で合流された後、第６の固定部材ヘに設けられた排出端ヌから排出される。更に第４のアイアニングダイ５ｄの冷却については第６の固定部材ヘに設けられた供給端リから供給される温調水が該第６の固定部材ヘに穿設された流路、第４のアイアニングダイ５ｄの筐体内の穿設された流路を経由して該筐体に設けられた４つの流入口トに導かれてダイ５ｄの裏面に設けられた溝オへ供給される。熱交換を終えた水は４つの流出口チから排出され、筐体内に穿設された流路で合流された後、第６の固定部材ヘに設けられた排出端ヌから排出される。
特開平６−１４２７８０号公報「有底薄肉缶体の成形方法」平成６年５月２４日公開段落［００１４］乃至［００２１］及び図１の記載。米国特許第６，５９８，４５１号明細書 "INTERNALLY COOLED TOOL PACK" ２００３年７月２９日登録

特許文献２に提示されたツールパック構造体は上記したように複雑な流路が形成された沢山の部材を必要とするものであって、その上、部材の組立は流路間の位置合わせなどを要し極めて厄介なものとなっている。また、冷却構造はダイ自体に細い溝を形成して温調水を流す構造を採っているため、十分な熱交換が行えない。更に、部材間には沢山のシール部材が使われているもののダイと筐体との間は単なる焼きバメ構造であって、シール部材を使用していないためこの部分からの水漏れのおそれがある。
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点を解決するもの、すなわち、構造が単純で製造・組立が容易であって、水漏れのおそれが無く、そして何よりもダイ部の冷却効率を向上させたツールパック構造体を提供することにある。

本発明のアイアニングダイモジュールは、平板リング状のアイアニングダイを、その両面から円盤状のウォーターリングで挟持する構造とし、該ウォーターリングには近接する位置に温調水流入口と流出口を設けると共に、アイアニングダイと接する面には前記流入口と前記流出口とを連通する概ね環状の溝を形成するようにした。
また、そのアイアニングダイモジュールは、ウォーターリングとアイアニングダイとが接する面には環状の溝の外側と内側にそれぞれＯリングを介在するようにした。
本発明のリドローダイモジュールは、フランジ付き管状のリドローダイの管外周面に環状のウォーターリングが嵌合する構造とし、該ウォーターリングには近接する位置に温調水流入口と流出口を設けると共に、前記リドローダイの管外周面と接する面には前記流入口と前記流出口とを連通する概ね環状の溝を形成するようにした。
また、そのリドローダイモジュールは、ウォーターリングとリドローダイのフランジとが接する面と、リドローダイの管外周面と接する前記ウォーターリングの端部側にはＯリングを介在するようにした。
本発明のツールパック構造体は、上記のリドローダイモジュールを端部に配置し、上記のアイアニングダイモジュールを前記リドローダイモジュールに接するように配置すると共に、ダイスペーサを介在させて上記のアイアニングダイモジュールを複数段連接させて成るものとした。

本発明のアイアニングダイモジュールは、平板リング状のアイアニングダイを、その両面から概ね環状の溝を形成するようにした円盤状のウォーターリングで挟持する構造としたので、特許文献２が提示するダイ自体に形成する小さな溝ではなく必要に応じて大きくとれる溝をダイの両側面に配置できる。これによって、ダイが温調水と接触できる面積を大きくでき高効率の熱交換が可能である。そして、外界に露出したウォーターリングに温調水流入口と流出口を設ける構造であるので、複雑な流路を形成する必要が無く、すっきりした単純構造で温調水流路を確保できた。
また、そのアイアニングダイモジュールは、ウォーターリングとアイアニングダイとが接する面には環状の溝の外側と内側にそれぞれＯリングを介在するようにしたので、水漏れの心配も回避することができた。

本発明のリドローダイモジュールは、フランジ付き管状のリドローダイの管外周面に環状のウォーターリングが嵌合する構造とし、該ウォーターリングには前記リドローダイの管外周面と接する面に概ね環状の溝を形成するようにしたので、これも必要に応じて大きくとれる溝をダイの外周面に配置でき、これによって、高効率の熱交換が可能である。また、外界に露出したウォーターリングに温調水流入口と流出口を設ける構造であるので、複雑な流路を形成する必要が無く、リドローダイモジュールにおいてもすっきりした単純構造で温調水流路を確保できた。
また、そのリドローダイモジュールは、ウォーターリングとリドローダイのフランジとが接する面と、リドローダイの管外周面と接する前記ウォーターリングの端部側にはＯリングを介在するようにしたので、この部分からの水漏れの心配も回避することができた。

本発明のツールパック構造体は、上記のリドローダイモジュールを端部に配置し、上記のアイアニングダイモジュールを前記リドローダイモジュールに接するように配置すると共に、ダイスペーサを介在させて上記のアイアニングダイモジュールを複数段連接させた構造を採用したので、先の特許文献２に提示のもののように各モジュールを構成する各部材を複雑に組み込むことなく、単純に軸方向に連接させて組むことが出来るものである。部材製造上の容易性、部材組立における簡便性において優れたものである。

図１乃至図３を参照しながら、本発明に係るツールパック構造体の１実施形態を説明する。図１はツールパック構造体の軸方向断面図であり、右端に再絞り加工用のリドローダイ１が続いて第１のアイアニングダイ５ａが、次ぎにダイスペーサ１１を介して第２のアイアニングダイ５ｂが、更にダイスペーサ１１を介して第３のアイアニングダイ５ｃとダイスペーサ１１を介して第４のアイアニングダイ５ｄが連って配置され、ツールパック構造体Ｔを構成している。隣接するアイアニングダイ間に配置されるダイスペーサの長さが左へ行くほど長くなっているのはアイアニングダイによってしごき加工が施される度に缶の高さ寸法が長くなっていくためである。リドローダイ１はタングステンカーバイトなど超硬質の焼結体や工具鋼を素材として用い、フランジ付き管形状に形成すると共に、絞り加工のダイとして作用するオリフィス部はフランジと反対側端部近傍の管内面に形成する。発熱を伴う加工部分を冷却するため、リドローダイ１の管外周面に接するように温調水通路を形成すべく環状のウォーターリング２が該管外周面に嵌合されて、端部がフランジ面と接する形態でボルト止めされ、リドローダイモジュールとして一体構造化されている。このウォーターリング２は図１と図２に示すＡ−Ａ断面図から理解されるようにリング内周面に温調水通路３としてのＵ字溝がほぼ全周面にわたり形成されており、該溝の一方の端部は放射方向に流入口３ａが、他方の端部は放射方向に流出口３ｂが形成されている。前記流入口３ａと前記流出口３ｂは全周面を冷却するためほぼ３６０°の位置関係、すなわち互いに近接位置に配置され、同一のマニホールド９に接続され、給排水がなされるようになっている。液封手段としてはウォーターリング２とリドローダイ１のフランジとが接する面と、リドローダイ１の管外周面と接する前記ウォーターリング２の端部側にはＯリング１２を介在するようにした。
この冷却構造は先の特許文献２に提示のものと較べ、極めてシンプルな流路となっており、構成部材の製造と組立は極めて容易となる。また、ダイの冷却面積も流路径も必要流量に対応して大きくすることが可能であり、冷却効率の高いものとすることができる。

次ぎに、アイアニングダイモジュールの構成であるが、第１から第４まであるアイアニングダイモジュールの構造は基本的に同じ形態を採っている。アイアニングダイ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄはタングステンカーバイトなど超硬質の焼結体や工具鋼を素材として用い、全体形状は平板オリフィスのように形成され、穴の中央部にダイの加工部が形成されている。加工に伴う発熱を吸収するため、加工部近傍のダイ側面を両側から冷却すべく環状のウォーターリング４，６が前記平板状のアイアニングダイを両側面から挟持するように重ねられてボルト止めされている。すなわち、前方ウォーターリング４とアイアニングダイ５と後方ウォーターリング６とがボルト締めされてアイアニングダイモジュールとして一体構造化されている。このウォーターリング４と６は基本的に同じ形態をとっているので、図１に示す第４アイアニングダイモジュールの後方ウォーターリング６を例にその構造を説明する。図１と図３のＢ−Ｂ断面図から理解されるようにウォーターリングがアイアニングダイと接する側の側面に温調水通路８としてのＵ字溝がほぼ環状形態で形成されており、該溝の一方の端部は放射方向に流入口８ａが、他方の端部は放射方向に流出口８ｂが形成されている。前記流入口８ａと前記流出口８ｂは全周面を冷却するためほぼ３６０°の位置関係、すなわち互いに近接位置に配置され、同一のマニホールド１０に接続され、給排水がなされるようになっている。また、アイアニングダイには前方ウォーターリングの温調水通路７による冷却も同時になされる構造となっており、その流入口７ａと流出口７ｂも同一のマニホールド１０に接続され、給排水がなされるようになっている。すなわち、各アイアニングダイモジュールに接続されるマニホールドでは２つの流入口７ａ、８ａへの分岐給水と２つの流出口７ｂ，８ｂからの合流排水が行われる構造がとられている。液封手段としては各ウォーターリング４，６とアイアニングダイ５とが接する面には環状の溝７，８の外側と内側にそれぞれＯリングを介在するようにした。
この冷却構造は先の特許文献２に提示のものと較べ、部材内部に流路を形成するなどの必要はなく極めてシンプルな流路となっており、構成部材の製造と組立は極めて容易となる。また、ダイの冷却面積も流路径も必要流量に対応して大きくすることが可能であり、冷却効率を高いものとすることができる。

本発明に係るツールパック構造体の１実施例の軸方向断面図である。本発明に係るツールパック構造体の１実施例のＡ−Ａ部断面図である。本発明に係るツールパック構造体の１実施例のＢ−Ｂ部の断面図である。冷却機能を備えた従来のツールパック構造体を説明する図で、全体構造の軸方向断面図である。従来のツールパック構造体におけるアイアニングダイ筐体の温調水流路とその流れを説明する図である。絞り・しごき加工で缶を成形する公知の工程を説明する図である。

符号の説明

１リドローダイ２ウォーターリング
３温調水通路４ウォーターリング
５ａ,ｂ,ｃ,ｄアイアニングダイ６ウォーターリング
７温調水通路 7a,8a 流入口
８温調水通路 7b,8b 流出口
９マニホールド１０マニホールド
１１ダイスペーサ１２Ｏリング
Ｔツールパック構造体

Claims

平板リング状のアイアニングダイを、その両面から円盤状のウォーターリングで挟持する構造とし、該ウォーターリングには近接する位置に温調水流入口と流出口を設けると共に、アイアニングダイと接する面には前記流入口と前記流出口とを連通する概ね環状の溝を形成した冷却機能を備えたアイアニングダイモジュール。
ウォーターリングとアイアニングダイとが接する面には環状の溝の外側と内側にそれぞれＯリングを介在するようにした請求項１に記載のアイアニングダイモジュールのシール構造。
フランジ付き管状のリドローダイの管外周面に環状のウォーターリングが嵌合する構造とし、該ウォーターリングには近接する位置に温調水流入口と流出口を設けると共に、前記リドローダイの管外周面と接する面には前記流入口と前記流出口とを連通する概ね環状の溝を形成した冷却機能を備えたリドローダイモジュール。
ウォーターリングとリドローダイのフランジとが接する面と、リドローダイの管外周面と接する前記ウォーターリングの端部側にはＯリングを介在するようにした請求項３に記載のリドローダイモジュールのシール構造。
請求項３に記載のリドローダイモジュールを端部に配置し、請求項１に記載のアイアニングダイモジュールを前記リドローダイモジュールに接するように配置すると共に、ダイスペーサを介在させて請求項１に記載のアイアニングダイモジュールを複数段連接させて成るツールパック構造体。