JP2011143472A - 缶体を製造するための工具または方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 缶体を効率的かつ確実に製造するための装置および方法を提供することである。
【解決手段】第一の押出しパンチ（７）と第二の押出しパンチ（８）が同じ方向に走るように駆動されていることにより解決される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、缶体を製造するための工具または方法に関する。圧力缶あるいは飲料缶もしくは類似の金属製中空体を製造するために、一般にベース材料としての金属シートが幾つかの工程において所望の缶体に成形される。この変形作業は、通常次々と行われる幾つかの変形工程を備えている。

例えば特許文献１は、円盤形状の金属製ブランクから飲料缶を製造するための製造ラインを開示している。これらのブランクはまず各変形設備でカップ形状に変形される。次いでカップ形状の中間未完成ブランクは、これらのカップ形状の中間未完成ブランクから所望の缶体を製造する別の変形機械に搬送される。

この種の製造には高価で特殊な自動装置が必要とされる。

さらに、カッパーと呼ばれる特殊な自動装置が知られており、金属ストリップから出発したカップ形状の中間ブランクを製造する。カップを成形するための円形部分の打抜きにより処分しなければならない廃棄物が生じる。

特許文献２は、単一工具で二段階で平坦な金属板を缶体に変形させることを提案している。工具は互いに逆の方向に移動し、かつ互いに同軸に配置されている二つの絞りパンチを備えている。この結果は、使用される材料の変形性に関して高い必要条件を要求する逆絞り工程（invert-draw process）である。

国際特許出願公開第２００８／０６７５２２号明細書 国際特許出願公開第２００９／０５２６０８号明細書

本発明の課題は、缶体を効率的かつ確実に製造するための装置および方法を提供することである。

この課題は、請求項１による工具および請求項１０による方法により達せられる。

本発明による工具は、単一工具で二段階の作業で、平坦な金属シートをカップに変形させ、かつカップを缶体に変形させる。これにより、一方ではカップを製造するための独立した自動製造装置を備える必要が無くなり、他方ではカップの製造に続く絞り張り出し加工（draw-stretch）の作業が無くなる。本発明による工具と本発明による方法に関しては、逆絞り工程は全く使用されないので、単純かつ確実な製造工程が提供される。

歪硬化し易い材料の缶体を製造する際に本発明を使用するのは特に有利である。カップの製造と、後に続くカップ体を製造するためのストレッチドロー（stretch-draw）工程は、時間的に、変形を基にしたカップの加熱が一般的に後に続くストレッチドロー作業にとって十分なままである程度に互いに密に行われる。カップを製造する装置からストレッチドロー装置までの途中で起こる恐れがあるような歪硬化の発生はありえないかあるいは最小限にされる。これにより、しっかりしていてかつ確実な製造工程を提供することができる。

さらに、本発明による考えにより、可動な工具部分と静止した工具部分の間の明確な分離が可能となる。可動な絞りプランジャは共に可動な工具部分、例えば上側工具に割当てられている。各対抗ブロックと対抗支持面は、静止した工具部分、例えば下側工具にある。このようにして、各絞りパンチの各位置および／または力制御は、適切な押圧の考えを考慮して調節できると最適である。絞りパンチの行程制御と力制御は、必要であれば、プレスの構成部品により行ってもよく、それにより工具コストは減る。このようにして、おそらく制御可能であるが高価なバネ、液圧装置、空圧装置、制御駆動部等は何とかしてなくすことができる。これらの構成部品の作用は、本発明の考えに従いプレスに割当てられ、従ってプレスにより実現される。様々な缶の製造用にセットされた工具がたとえ保管される必要があったとしても、このことは特に大きな金の消費には全く当たらない。

本発明の実施例の他の特徴は図に開示してある。

極めて概略的な図における、本発明による工具により缶体を製造するための機械を示す図である。 金属シートを挿入した後の、極めて概略的縦断面において、図１による工具を示す図である。 カップを製造するための、深絞り加工作業時の、図１に示したような工具を示す図である。 完成したカップを備えた、図３に示したような工具を示す図である。 ストレッチスライド絞り時の、図２〜４に示したような工具を示す図である。

図１には缶体を製造するための工具２を備えた変形機械１が示してある。工具は変形機械に固定式に設けられた下側工具部分３とこの下側工具部分上で、これに対してかつこれにより直線状に離間するように可動に支承された上側工具部分４を備えている。工具部分３，４は図示したように、垂直に重なり合って、一時的にはであるが別の三次元方向に、例えば並んであるいは相前後して配置されていてもよい。実施例において、上側工具部分４の運動方向は垂直方向である。しかしながら、運動方向は他の適したいずれの三次元方向であってもよい。

上側工具部分４には駆動装置５が割当てられており、この駆動装置により上側工具部分４は適切な方法で運動するか、あるいは力を加えられる。

図４は工具２を多少詳しく説明している。明らかなように、上側工具部分４は、中心軸線６に対して同心に配置された複数の部材、すなわち第一の押出しパンチ７、第二の押出しパンチ８および支持クランプ９を備えている。第一の押出しパンチ７は管状に形成されている。その下側面には、圧力リング１０が配置されていてもよく、この圧力リングは特に耐摩耗性であり、かつその摺動摩擦特性は処理すべき材料に合わせられている。

第一の押出しパンチ７は駆動装置５の一部と接続しており、この駆動装置の一部は位置制御された状態で中心軸線６の方向に第一の押出しパンチ７を移動させるのに適している。さらに、第一の押出しパンチ７の作動が位置制御された作動方式から力制御される方式に切り替えることができるように、駆動装置５は構成されているのが好ましい。

第一の押出しパンチ７は支持クランプ９を備えており、この支持クランプは、矢印１６で図２に示した定義された力を生じさせるために、対応する張力手段、例えばバネ機構１１と圧力スタッド１２，１３，１４，１５（図１参照）を用いて、第一の押出しパンチ７と接続している。

上側工具部分４の一部でもある第二の押出しパンチ８は、中心軸線６に沿って移動可能であるように、第一の押出しパンチ７の内側に配置されている。その下側の正面１７は、形成すべき缶体の底部の所望される内側形状に従って成形されるのが好ましい。

下側工具部分３はただ一つの部分としての単純さの理由のために図２に示した複数の部分を備えている。下側工具部分３は上側工具部分４に面しているその側方において、好ましくは円盤の形状である金属シート１８を支持するための好ましくは平坦面１７を備えている。平坦面１７は支持クランプ９のための対抗支持面を形成する。

中心軸線６に対して同心円をなして、段付の貫通路１９が下側工具部分３内に形成されている。下側の正面１７から出発して、まず貫通路１９は第一の押出しパンチ７の外径よりも大きな直径を有している。段２０において、貫通路１９の直径は第一の押出しパンチ７の外径よりも小さいが、まだ第二の押出しパンチ８の外径よりも大きい。第一の押出しパンチ７が貫通路１９内に移動すると、第一の押出しパンチ７は貫通路壁でもって環状の間隙の輪郭を定義し、その幅は変形機械の作業の以下の説明から明らかである。第二の押出しパンチ８が貫通路１９の直径の小さい部分内に移動すると、第二の押出しパンチは貫通路壁でもって環状の間隙の輪郭を定義し、その幅は作業の以下の説明から明らかである。段２０と面１７の間の間隔にも同じことが言える。

上記の工具２に関して、缶体は以下のように製造することができる。

缶体を製造するために、まず金属シート１８を中心軸線６に対して芯出し、次いで工具２を閉じるように金属シートを面１７上に配置する。この目的で、上側工具部分を下側工具部分に向かって移動させる。次いで支持クランプ９を金属シート１８上に固定して、制御された力でもって対抗支持面２１に抗して金属シートを押圧する。対抗支持面２１はここでは貫通路１９の周囲で直接延びている面１７の部分である。

第一の押出しパンチ７をさらに下方に移動させる際、第一の押出しパンチをその圧力リング１０により金属シート１８上で固定し、深絞り作業手順において金属シートを貫通路１９内に引入れる。カップを引入れるこの作業手順を図３に示してある。第一の押出しパンチ７によりカップを引入れる最中に、金属シート１８の縁部２２は支持クランプ９の下方で制御された状態で内側へと滑動する。この深絞り作業手順により、円筒壁２３と平らな底部２４を備えたカップが形成される。

図４には深絞り作業手順を完了した後の工具３が示してある。支持クランプ９はもはや機能を果たせない。第一の押出しパンチ７は成形されたカップを底部２４が段２０に達するまで深く移動している。圧力リング１０は内側から底部２４を押圧し、結果として底部２４は段２０を押圧する。この状態で、第一の押出しパンチの機能は絞り機能から支持クランプ機能へと変わる。この目的で、第一の押出しパンチ７の個々の駆動部は、第一の押出しパンチが異なる作動モードを引受けることができるように設計されている。例えば、第一の押出しパンチ７は深絞り作業時には行程距離を基にして、すなわち例えば位置を基にして制御されてもよい。これは駆動部、あるいは位置を介して制御された駆動部に依存した適切な伝動機構により行われる。底部２４が段２０に当接すると、第一の押出しパンチ７の駆動は例えば力制御される動作に切換わる。このことは、力制御可能なあるいは切換え可能なバネ手段が必要とされる場合に、力伝達通路に配置された適切なバネ手段を設けることによる機械式駆動部を用いることにより達せられる。代替として、適当な駆動部が設けられている場合、力の検出と力の制御を使用してもよい。

位置制御された作動中において、個々の押出しパンチは設定された行程距離と時間の曲線に従って駆動部（例えばサーボ駆動部）により動かされる。力制御時において、設定された力あるいは設定された力のグラフに対応している押出しパンチに力が加えられる。

少なくとも第一の押出しパンチ７と底部２４が段２０に達すると、第二の押出しパンチ８は停止している第一の押出しパンチの同じ方向に（すなわちここでは下方に）進む。第二の押出しパンチ８の動作は、早期に始まるのが好ましいが、第二の押出しパンチ８はカップの深絞りを行っている間、底部２４には接触しない。しかしながら、第二の押出しパンチ８は今度は底部２４に当接し、かつ図５に示したストレッチドロー加工を開始する。ここではまず、力制御される第一の押出しパンチが支持クランプとして作用し、この支持クランプにより第二の押出しパンチ８と貫通路１９の間の環状間隙内にカップ材料が制御されて滑動することができる。この第二の絞り作業において、所望の缶体が成形される。缶体の壁厚はこの工程において減少し、所望の弁に合わせて調節される。第一の押出しパンチ７の作動行程の方向は、第二の押出しパンチ８の作動行程の方向と同じである。従って押出しパンチ７と８は、同じ方向に走るように移動する。従って第一および第二の絞り作業は同じ方向で、すなわち次々とかつ特定の一方向に、同一の工具時間状態で行われる。

さらなるストレッチドロー加工の間、缶体は絞りリング（draw ring）２５，２６を通って案内され、これらの絞りリングは、軸方向に間隔をおいた関係において互いに重なり合って貫通路１９の壁内に配置されている。絞りリングと第二の押出しパンチ８の間の形成された環状間隙は、形成されるべき缶体の壁厚を規定する。絞りリング２５，２６は缶体の外形を調整する。その作業は“伸ばされる”絞り張り出し加工と呼ばれている。

缶の製造は二段階の工程で行われる。第一の絞り工程で第一の押出しパンチ７は作動しているが、第二の押出しパンチ８は作動していない。すなわち第二の押出しパンチは缶体の材料に作用していない。第二の絞り工程で第一の押出しパンチ７は支持クランプとして作用しているが、第二の押出しパンチ８は作動しており、かつさらなる絞りと絞り張り出し加工を生じさせる。

二段階の絞り作業で示したように、金属シート１８の材料はジグザグに案内される。面１７により規定される水平の向きから、材料はまず円筒壁を形成するように垂直方向で、中心軸線６に対して平行に移動する。そこから材料は缶壁を成形するために、ほぼＺ字形状の軌道で、すなわち段２０にわたり左右に屈折して流れる。壁材料が同じ方向に二度曲げられる反転工程は回避される。

エーロゾル缶あるいは飲料用缶を製造するのに必要とされるような缶体を製造するために特殊な工具２が設けられており、この工具により、カップの製造も、単一工具３内でカップを変形させて缶体を作ることも行う。工程は好ましくは複数の丸い金属シートに基づいており、この複数の金属シートはまず工具２の第一の絞り張り出し加工工程において絞られてカップになり、次いで第二の絞り張り出し加工工程、さらに絞り張り出し加工およびスライドダウン張り出し加工において絞り張り出し加工されて缶体を成形する。絞り装置の双方の作動工程は同じである。従って必要とされる工具は単純で頑丈な工具であり、単純でしっかりした製造工程を実現できる。

１ 変形機械
２ 工具
３ 下側工具部分
４ 上側工具部分
５ 駆動装置
６ 中心軸線
７ 第一の押出しパンチ
８ 第二の押出しパンチ
９ 支持クランプリング
１０ 圧力リング
１１ バネ機構
１２ 圧力ピン １３〜１５
１６ 矢印
１７ 面
１８ 金属シート
１９ 貫通路
２０ 段
２１ 対抗面
２２ リム
２３ 壁
２４ 底部
２５ 上側絞りリング
２６ 下側絞りリング

Claims (11)

1. 特に圧力缶あるいは飲料缶のための缶体を製造するための工具（２）であって、
   金属シートからカップを形成するための第一の押出しパンチ（７）と、
   缶体を形成するためにカップをさらに深絞りしかつ引き伸ばすための第一の押出しパンチ（７）と同軸に配置された第二の押出しパンチ（８）を備えた工具（２）において、
   第一の押出しパンチ（７）と第二の押出しパンチ（８）が同じ方向に走るように駆動されていることを特徴とする工具（２）。
2. 第二の押出しパンチ（８）が、第一の押出しパンチ（７）の中で中央に配置された通路内に長手方向に可動に配置されていることを特徴とする請求項１記載の工具。
3. 第一の押出しパンチ（７）が管状であることを特徴とする請求項１に記載の工具。
4. 第一の支持クランプ（９）と第一の支持クランプ対抗面（２１）が、第一の押出しパンチ（７）に割当てられていることを特徴とする請求項１に記載の工具。
5. 第二の支持クランプと静止した第二の支持クランプ対抗面が、第二の押出しパンチ（８）に割当てられていることを特徴とする請求項１に記載の工具。
6. 第二の支持クランプが第一の押出しパンチ（７）により形成されていることを特徴とする請求項５に記載の工具。
7. 第二の支持クランプ対抗面が、環状の肩状部（２０）により形成されており、この環状の肩状部が第一の支持クランプ対抗面（２１）から一定の間隔で配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載の工具。
8. 第一の押出しパンチ（７）が駆動装置（５）を備えており、この駆動装置が位置制御された状態でかつ力制御された状態で選択的に運転可能であることを特徴とする請求項１に記載の工具。
9. 第二の押出しパンチ（８）が、駆動装置を備えており、この駆動装置が位置制御された状態で、あるいは力制御された状態で選択的に運転可能であることを特徴とする請求項１に記載の工具。
10. 特に圧力缶あるいは飲料缶のための缶体を製造するための方法において、
    予備切断された金属シートから、設定された引き抜き方向に第一の押出しパンチ（７）を備えた工具（２）において、第一にカップを深絞り加工し、
    第一の押出しパンチ（７）と同軸に配置された第二の押出しパンチ（８）により、缶体を形成するために同じ引き抜き方向にカップをさらに深絞り加工しかつストレッチすることを特徴とする方法。
11. 第一の深絞り工程のための第一の押出しパンチ（７）を、第二の深絞り工程のための支持クランプとして使用することを特徴とする請求項１０に記載の方法。

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