JP2006061968A - Ｄｉ缶の製造方法及びその製造法で製造したｄｉ缶 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速で成形される、ＤＩ缶のドーム及びチャイム部の成形において、パンチ金型のチャイム下側加工面と缶との間に溜まったクーラントが、チャイム押え金型でのチャイム部成形時に缶胴側に移動し、缶胴下部の膨れを発生させることを確実に防止し、且つチャイム部にクーラント抜き出し用穴が目立たないＤＩ缶の製造方法の提供。
【解決手段】 絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）としごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ）による缶胴成形（ＤＩ成形）において、ＤＩ成形に使用するボディー成形機のパンチ金型先端部でチャイム部を成形する位置に、ＤＩ成形時に使用したクーラントを排出するための抜き穴が少なくとも１個以上を設けられているパンチ金型を用いるＤＩ缶の製造方法泳び該方法により製造されたＤＩ缶。
【選択図】 図２

Description

本発明は、アルミニウムなどを原材料として、絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）としごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ）により成形された有底状円筒体（本発明においてはＤＩ缶と表記する。）の耐圧強度を増すため及び製品缶と製品缶が積み重ねられるようにするための缶底部のドーム部とチャイム部の加工時において、パンチ金型のチャイム部下方に残存したクーラントの缶胴への移動による缶胴下部の膨れを防止するための成形方法、それに用いる金型、及びその方法により成形されたＤＩ缶に関する。

ＤＩ缶の成形方法は公知であり、以前より数多くの提案がなされている。たとえば、特許文献１は缶の偏肉量の少ない缶胴を製造するための特許であり、また特許文献２はボトムのしわの発生を抑えるための特許である。
これらＤＩ缶の製造は、図１に示すようにアルミニウムコイルからＤＩ缶まで連続的に一貫したプロセスからなっている。最近の製缶ラインは高速化が進み通常２０００缶／分以上、最大３０００缶／分くらいのものまで開発されている。
ＤＩ缶は、材料コスト面から薄肉化が図られ、通常は陽圧缶として使用されることが多い。そのため、缶内の圧力に耐ええる缶形状、特に圧力の影響を受けやすい缶胴ボトム部と缶蓋の形状が問題になることが多く、最近では、これらの最
適形状をコンピュータシュミレーションで設計するようになってきている。

ＤＩ成形では、缶底部を含む缶胴がボディー成形機で一体成形される。通常、カップ状に加工された中間製品は合成油に各種油性剤を添加したエマルジョンタイプのクーラントや冷却効率の良いソリューションタイプのクーラントをかけられながら、パンチに押されて１ストロークの間に、再絞りダイスとそれに続く２〜３個のしごきダイスを経由して最後にドーミングダイとチャイム押え金型からなるドーム金型に当たって、薄くしごかれた側壁とドーム状の缶底形状をもった有底円筒状のＤＩ缶に成形される。

すなわち、薄くしごかれた側壁を有する有底円筒状のカップは、筒内部にパンチ金型を入れた形でドーミングダイに衝突して、缶自体の耐圧強度の向上のために缶底部のドームの形成と耐圧強度の向上と小径蓋に対応したスタック性のために缶胴下にチャイム部が形成される。この成形の場合、図２に示されるように、パンチ金型のチャイム加工部表面に残ったクーラントが、重力により下方部に流れ集められ、そして経時で溜まったクーラントは、チャイム部を成形する際に逃げ場がないため、チャイム押え金型により押し出され、缶胴下側に移動し、缶胴下部に膨れを発生させることが、発明者の現象観察と検討によりわかった。そして、この膨れが印刷した缶の搬送時に隣接した缶同士の衝突または擦れなどによる凹み、いわゆる「デント」を発生させ、膨れとともに形状不良や印刷不良の原因となることもわかった。これ等が缶全数欠陥検査機（渦電流法）によるリジェクト缶の主要要因であり、また側壁の座屈強度をも低下させることがわかったためこの膨れを確実に防止することが必要であることがわかった。

缶底部のドーム部と缶下部のチャイム部を形成した後、成形品はパンチが後退するときに最終ダイスの後に設置されたストリッパの爪に引っかけられてパンチから抜き取られる。このパンチ金型から成形品のストリップを確実にするために、引用文献３に示すように、パンチ金型先端に空気孔を連結し、ここから空気を噴出させ、成形後の缶の離型を助ける提案もなされているが、パンチ金型の先端部は通常大きく穴が開けられており、この開口部は位置的にチャイム押え金型が衝突する缶下部とパンチ金型の間にあるクーラントの排出にはまったく効果はない。

特開平０６−０８７０３３号公報 特開平１０−２７２５２６号公報 特開平０８−０５２５１８号公報

高速で成形される、ＤＩ缶のドーム及びチャイム部の成形において、パンチ金型のチャイム下側加工面と缶との間に溜まったクーラントが、チャイム押え金型でのチャイム部成形時に缶胴側に移動し、缶胴下部の膨れを発生させることを確実に防止し、且つチャイム部にクーラント抜き出し用穴が目立たないＤＩ缶の製造方法、該製造方法に使用する金型ならびに該方法により製造されたＤＩ缶の提供を目的とする。

本発明は、
［１］ 絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）としごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ）による缶胴成形（ＤＩ成形）において、ＤＩ成形に使用するボディー成形機のパンチ金型先端部でチャイム部を成形する位置に、ＤＩ成形時に使用したクーラントを排出するための抜き穴が少なくとも１個以上を設けられているパンチ金型を用いることを特徴とするＤＩ缶の製造方法、
［２］ ＤＩ缶がアルミニウム缶である上記［１］に記載のＤＩ缶の製造方法、

［３］ ＤＩ缶成形用ボディー成形機のパンチ金型として、チャイム部を成形する位置に、クーラントを排出するための抜き穴が設けられていることを特徴とするパンチ金型、
［４］ クーラントを排出するための抜き穴が、穴数：１個以上、穴径：２ｍｍφ以下、穴口元Ｒ：１．０ｍｍ以下を設けた上記［３］に記載のパンチ金型、及び

［５］ ボディー成形機に使用するパンチ金型の先端部でＤＩ缶のチャイム部を成形する位置に、クーラントを排出するための抜き穴を設けたパンチ金型を用いて製造されたＤＩ缶、を開発することにより上記の課題を解決した。

本発明は、ＤＩ成形により缶を成形するに際し、ボディー成形機に使用するパンチ金型の先端部でＤＩ缶のチャイム部を成形する位置に絞りやしごき加工時に使用したクーラントを排出するための抜き穴を設けたパンチ金型を用いる方法で、「デント」の発生の原因となるＤＩ缶下部の膨れを防止すると共に座屈強度の低下を防ぎ、缶全数検査機（渦電流法）における形状不良（缶胴膨れおよびデントによるハネ缶）の発生を防止することが出来た。

本発明において、対象とするＤＩ缶とは、アルミニウム合金製またはスチール製のＤＩ成形による缶であり、通常のＤＩ缶の他、同成形によるチャイム部を設けたボトル缶も対象とする。
ボディー成形機に使用するドーム用金型は通常使用されている形状のものであれば特に問題はない。例えばドーミングダイ１及びチャイム押え金型２の断面形状は図２に示すようなものであり、またこれに対応するパンチ金型３の断面形状が図２に示すような形状のものである。パンチ金型３に缶４をかぶせる。この場合、クーラント５は、図５に示すようにパンチ金型３のチャイム部６の窪みに溜まっていることが多く、これがチャイム部６を高速で形成する時に、図４に示すように、チャイム押え金型２とＤＩ缶の間のチャイム部に溜まっているクーラント５が、パンチ金型３とチャイム押え金型２により押し出され、ＤＩ缶胴下部の缶壁を膨れさせる原因となっていた。

本発明においては、パンチ金型３にクーラント５抜き穴７を設けることにより、パンチ金型３とチャイム押え金型２でチャイム部６に溜まったクーラント５が高速に押し込まれてもクーラント５は、クーラント抜き穴７を通じてパンチ金型３内側に簡単に排出されるため、ＤＩ缶胴下部にクーラント５が回り込むことが防止され、ＤＩ缶胴下部の缶壁の膨れを防止するものである。

パンチ金型３に設けるクーラント抜き穴７の数は、使用するクーラントの粘度やパンチングの速度、クーラント抜き穴の穴径などにより影響を受けるが、パンチ金型３のチャイム部に１個以上、好ましくは６〜１２個またはそれ以上を設ける。少ないときはクーラントの逃げが遅れ、ＤＩ缶胴下部の缶壁に膨れが発生することがあるが、かかる場合にはチャイム部下側に溜まったクーラントが、流動する位置に穴７を設けることが必要となる。

クーラント抜き穴７の形状は、円形、楕円形など加工しやすい形状であれば特に限定されない。この場合、クーラント抜き穴のサイズは大きいほどクーラントの排出には好都合であるが、穴径が大きいとパンチ金型２とチャイム押え金型３との間に挟まれたＤＩ缶のチャイム部にクーラント抜き穴の跡が発生するので、２ｍｍφ以下、好ましくは１．５ｍｍφ以下が好ましい。クーラント抜き穴の跡の発生を防止し、クーラント排出量を確保するためには排出断面積が少ないときは数を増やして対応することが必要である。

また穴口元（パンチ金型３に設けたクーラント抜き孔のＤＩ缶との接触する面）には面取りしてＲを設けることが効率よくク−ラントを流動させるとともに、クーラント抜き穴の跡防止にも有効である。クーラント抜き穴の跡は、面取りしていないときは金型鋭角部により発生しやすく、またＲが大きいときもクーラント抜き穴の跡の発生が増加するので、穴口元Ｒとして１ｍｍ以下、好ましくはＲとして約０．５ｍｍの面取りをするとクーラント抜き穴の跡の発生もなく、金型鋭角部による傷の発生もない。また面取りすることは応力集中が避けられるため金型の割れ防止にも有効である。

パンチ金型３に設けるクーラント抜き穴７の角度は、パンチ金型３のチャイム部にほぼ直交する角度（ＤＩ缶長軸に対して約３５°）であれば良い。この角度であるときはクーラントの抜けが良いだけでなくクーラント抜き穴の跡が目立たなくなるので有利である。
またパンチ金型３に設けるクーラント抜き穴７の設ける位置は、残留クーラントは主としてチャイム部下側に溜まることが多いので、パンチ金型のチャイム部表面のほぼ中央部が有効で、周方向において少なくともパンチ金型下側にクーラント抜き穴７を１つ以上設ける必要がある。クーラント抜き穴７がチャイム部の中央からずれたり、パンチ金型下側からずれると膨れ防止性能が低下する。

［実施例１〜３、比較例］
アルミニウム合金材として３００４を用い、ＤＩ缶の寸法を通称２１１（直径が２・１１／１６インチ）のものを作製して、ボディー成形機でＤＩ缶を成形した。この際、クーラント抜き穴の径を３種類、穴口元Ｒを２種類変えてＤＩ缶の作製を行った。結果を従来のパンチ金型（クーラント排出穴のない金型）を用いた比較例と共に表１に示す。

［測定法］
Ａ：「膨れ」、「デント」
缶全数欠陥検査機により缶胴下部形状を全数検査した。本機の欠陥検査方法は、
缶胴を軸方向に回転させてその形状の異常を渦電流の変化により検知するもので、その測定領域は狭く、缶胴底部においても複数のセンサーを用いた。
Ｂ：「チャイム部の穴跡」
缶内面欠陥検査機によりチャイム部の穴跡を全数検査した。本機の欠陥検査方法は、
缶胴開口部上部よりカメラで缶胴内面の形状変化を、正常缶の撮像データとの対比からその正常／異常を判定をするものである。

本発明は、ＤＩ缶缶底部のドーム部とチャイム部の加工時において、パンチ金型の先端部でＤＩ缶のチャイム部を成形する位置に、絞りやしごき加工時に使用したクーラントを排出するための抜き穴を設けたパンチ金型を用いる方法で「デント」の発生の原因となるＤＩ缶下部の膨れを防止すると共に座屈強度の低下を防ぎ、缶全数欠陥検査機（渦電流法）における形状不良（缶胴ふくれおよびデントによるハネ缶）の発生を防止することが出来た。この結果
極めて簡単な装置の改善によりＤＩ缶の生産性を大きく改善でき、コストダウン及び製品缶の座屈強度の向上に資することができた。

ＤＩ缶製造プロセスのフローシートの１例。 本発明方法によるときのクーラントの排出状況。 パンチ金型のチャイム押え金型との接触面（チャイム部）にクーラント抜き穴の設置の１例。 従来プロセスにおける缶下部膨れのメカニズム。 チャイム押え金型が摩耗したときのクーラント抜き穴部の拡大図。

符号の説明

１ ドーミングダイ
２ チャイム押え金型
３ パンチ金型
４ ＤＩ缶
６ チャイム部
７ クーラント抜き穴

Claims (5)

1. 絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）としごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ）による缶胴成形（ＤＩ成形）において、ＤＩ成形に使用するボディー成形機のパンチ金型先端部でチャイム部を成形する位置に、ＤＩ成形時に使用したクーラントを排出するための抜き穴が少なくとも１個以上を設けられているパンチ金型を用いることを特徴とするＤＩ缶の製造方法。
2. ＤＩ缶がアルミニウム缶である請求項１に記載のＤＩ缶の製造方法。
3. ＤＩ缶成形用ボディー成形機のパンチ金型として、チャイム部を成形する位置に、クーラントを排出するための抜き穴が設けられていることを特徴とするパンチ金型。
4. クーラントを排出するための抜き穴が、穴数：１個以上、穴径：２ｍｍφ以下、穴口元Ｒ：１．０ｍｍ以下を設けた請求項３に記載のパンチ金型。
5. ボディー成形機に使用するパンチ金型の先端部でＤＩ缶のチャイム部を成形する位置に、クーラントを排出するための抜き穴を設けたパンチ金型を用いて製造されたＤＩ缶。