JP2018523582A - カッピング用絞りパッド - Google Patents

Abstract

絞りパッド（１０２、２０２、３０２、４０２）は、金属のブランク（５０６）が、結果としてブランクからカップ状本体を形成する絞り加工中にクランプされ、パンチで加工される場合に、耳発生の事例及び程度を低減する。カッピングプレス（５００）のための絞りパッド（１０２；２０２；３０２；４０２）は、パンチ（５０８）を受け入れるよう構成される絞り開口部（１１４；２１４）を画成する内面（１１２；２１２；３１２；４１２）を含んでいる。絞りパッド（１０２、２０２、３０２、４０２）は、また、第２の力集中区分（１３６；２３６）から円周方向に離間されて配設される第１の力集中区分（１３４；２３４）を有するクランプ面（１２０；２２０；３２０；４２０）も含み、ここで各力集中区分（１３４、１３６；２３４；２３６）は第１の弓形溝（１２２；２２２；）と、第１の弓形溝（１２２）と同心円状に配設され、それから径方向に離間される第２の弓形溝（１２６；２２６）とを含む。代替の実施形態によれば、絞りパッド（１０２；２０２；３０２；４０２）のクランプ面（１２０；２２０；３２０；４２０）は緩和領域（１４２；２４２；３２４；４２４）を含んでいてもよい。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年８月２０日出願の米国仮特許出願第６２／２０７，７２２号明細書に対する優先権を主張し、引用して本明細書中に組み込む。

本開示は、金属製容器を製造することに用いるための工具に関し、特に、絞り加工中の耳発生を低減させるカッピング用絞りパッドに関する。

薄肉２ピース金属製容器は、多くの場合、絞り加工を用いて製作される。絞り加工において、金属薄板の平板円形ブランク、例えば、アルミニウムが１つ以上の絞りダイスにより絞られて浅い予成形カップを形成する。予成形カップを形成するために用いられる金属薄板のブランクは、金属薄板の力学的性質の方向変化である特定の異方性を有している。言い換えれば、金属薄板のブランクは、異なる方向に印加される同じ応力に対する反応とは異なって一方向に印加される応力に対して反応する。

絞り加工はカッピングプレス又はカッピング用装置を使用する。円形ブランクは材料の薄板から切断され、ダイス穴の上に位置決めされる。円形ブランクはカッピング用絞りパッドによってダイスに対して保持され、パンチが十分な圧力及び力でブランクを穴内に押圧して、ブランクをカップ形状に形成する。金属薄板のブランクの異方特性は絞り加工されたカップの開口端上の耳形成に寄与する。耳発生とは、絞り加工されたカップの開口端における不均一な又は波状の縁部の形成である。耳発生の問題は絞り加工に起因し、金属薄板のブランクの異方性は耳発生の主な原因である。耳は薄板の圧延方向から略４５°に形成される。これらの耳は絞り加工において絞られたまま残る最終の材料である。その時、クランプ力の全てがそれらの耳に集中し、それらが挟まれるか、又は薄肉化する原因となり得る。耳発生は、絞り加工されたカップの耳発生部分を切り取る必要がある場合等のように、それが材料を無駄にする原因となる恐れがあるか、又は、下流の形成プロセスを混乱させる恐れのある望ましくない金属部分を生じる恐れがあるという点で問題となる。

望ましくない耳発生を低減するために、非円形ブランクは、時として、金属の薄板から切断される。しかし、非円形ブランクは、多くの場合、材料粒子に対して略４５°、すなわち、金属薄板が圧延された方向で利用できる材料が少なく、より複雑で高価な治工具をカッピングプレス及び下流製造プロセスにおいて必要とする。

本開示の教示によれば、絞りパッドは、金属のブランクが、結果としてカップ状本体を生じる絞り加工中にクランプされ、パンチで加工される場合に、耳発生の事例及び程度を低減する。従来の絞りパッドと共に従来のカッピングプレスを用いて生じるであろう耳は低減されるか、解消され、従って、カップ状本体の後続の形成操作、例えば、カップ状本体を金属缶又は伸長金属ボトル状容器に形成する形成操作を妨げない。

一実施形態によれば、カッピングプレスのための絞りパッドは、パンチを受け入れるよう構成される絞り開口部を画成する内面を含む。絞りパッドは、また、第２の力集中区分から円周方向に離間されて配設される第１の力集中区分を有するクランプ面も含み、ここで各力集中区分は第１の弓形溝と、第１の弓形溝と同心円状に配設され、それから径方向に離間される第２の弓形溝とを含んでいる。

代替の実施形態によれば、カッピングプレスのための絞りパッドは、絞り加工されるカップ状本体における耳形成を低減する。絞りパッドは、パンチを受け入れるよう構成される絞り開口部を画成する内面を含む。絞りパッドは、また、第２の力集中区分から緩和領域によって円周方向に分離される第１の力集中区分を有するクランプ面も含み、ここで各力集中区分は第１の距離によって隣接する第２の弓形溝から径方向に離間される第１の弓形溝を含んでいる。緩和領域は第２の距離によって隣接する第２の弓形溝から径方向に離間される第１の弓形溝を有し、ここで第２の距離は第１の距離よりも大きい。

本開示の更に別の実施形態によれば、低減した耳発生によるカップ状本体を形成する方法は、絞りパッドと抜き絞り型との間に金属の薄板を位置決めするステップを含んでいる。金属の薄板は、絞りパッドのクランプ面を金属の薄板の一部に接触させることによって絞りパッドと抜き絞り型との間にクランプされる。クランプ面は、隣接する力集中区分からそれぞれ円周方向に均等に離間される４つの力集中区分を有する。各力集中区分は第１の弓形溝と、第１の弓形溝と同心円状に配設され、それから径方向に離間される第２の弓形溝とを含む。金属の薄板はディスク形状を有するブランクを作成するよう剪断される。パンチはブランクの一部をダイス穴内に変位するよう向けられ、それによってブランクをパンチと抜き絞り型との間でカップ形状に形成する。

開示する実施形態の技術的効果は、耳発生を最も受けやすい金属ブランクの領域において掴持力のより均一な分散を可能にする特に配置された緩和領域を有する絞りパッドを含んでいる。他の実施形態によれば、耳発生を受けやすい位置においてブランクと接触する絞りパッドの領域は、従来の絞りパッドを用いて形成される可能性のある概して耳の形状であるクランプ面内の凹部を含んでいる。

他の態様、特徴、及び利点が、本開示の一部であり、開示する発明の原理を例として図示する添付図面と共に理解される場合に、以下の詳細な説明から明らかとなろう。

本発明の方法及び装置のより完全な理解は、以下の添付図面と併せて取り入れる場合に以下の発明を実施するための形態を参照することによって得られるであろう。

図１Ａ及び１Ｂは、本開示による絞りパッド及びケーシングアセンブリの分解斜視図である。 図２は、図１Ａ及び１Ｂの絞りパッドのクランプ面の平面図である。 図３は、図２の絞りパッドの断面図である。 図４は、本開示による絞りパッドの代替の実施形態のクランプ面の平面図である。 図５は、本開示の教示による絞りパッドの追加の代替実施形態のクランプ面の平面図である。 図６は、本開示の教示による絞りパッドの別の代替実施形態のクランプ面の平面図である。 図７は、本開示の教示による絞りパッドを含む、一部を断面図で示したカッピングプレスを示す。

図１Ａ及び１Ｂは、絞りパッドアセンブリ１００の分解等角図を示しており、ここで、図１Ａはクランプ面１２０に面した図であり、図１Ｂは図１Ａの図方向とは反対の方向における図である。絞りパッドアセンブリ１００は絞り加工において用いられるダイアセンブリの一部である。絞りパッドアセンブリ１００は絞りパッド１０２とケーシング１０４とを含んでいる。絞りパッド１０２はカーバイド等の超硬材料から形成され、ケーシング１０４はより軟質の材料から形成される。一実施形態によれば、絞りパッド１０２はニッケル結合剤と共にカーバイド材料から形成され、ケーシング１０４は工具鋼から形成される。カップが形成される場合、金属薄板は、金属をダイス穴に押し込み、金属がパンチと抜き絞り型との間に流れるように、パンチにより金属がカップ状部品に形成されることを可能にするよう絞りパッド１０２と抜き絞り型との間にクランプされる。パンチ、絞りパッド１０２、ケーシング１０４、及び抜き絞り型を含む機械は、カップに似た開口端を有する中空の円筒部品を形成するために用いられるため、多くの場合、カッピングプレス又はカッピング用装置と称される。本明細書中に開示する絞りパッド１０２は、絞り加工されたカップにおいて、耳発生とも称される耳の形成を低減する。

本開示の絞りパッド１０２の実施形態は、しごき及びネッキング加工等の後続の金属成形操作にかけられ、金属缶又は金属ボトル形状容器に形成される細長いカップを形成するために用いられる。様々な異なる絞りパッド構成が用いられてもよく、構成は絞り加工される部分の大きさ及び形状、ブランクのために用いられる材料の種類、並びに、採用する絞り加工の種類に基づいてもよい。絞りパッドアセンブリ１００において用いられてもよい絞りパッドの幾つかの非限定的な例示の実施形態を、本明細書中に開示する。

図１Ｂを参照すると、絞りパッド１０２は、ネック部分１０６、肩部分１０８、及び、肩部分１０８に形成される１つ以上のブラインド開口部を含んでいる。ある特定の実施形態において、ねじ付きインサート１１０がブラインド開口部内に固定される。ネック部分１０６は肩部分１０８から延在する円筒形リング状である。ネック部分１０６、肩部分１０８、及びねじ付きインサート１１０を含む１つ以上の開口部は、絞りパッド１０２とケーシング１０４との間の固着嵌合を確保するよう構成されている。一実施形態によれば、締結具がケーシング１０４内の対応する貫通孔１１１を通って延在し、インサート１１０のねじにねじ山を設けられて絞りパッド１０２をケーシング１０４に固定する。ねじ付きコネクタを用いてケーシング１０４を絞りパッド１０２に取り付けることに加えて、又はその代わりに、肩部はケーシング１０４と焼きばめすることができるバックテーパを含んでいてもよい。接着剤も、絞りパッド１０２がケーシング１０４に固着して取り付けられることを更に確実にするために用いられてもよい。一実施形態によれば、ケーシング１０４は、ケーシング１０４の外周部を囲んで配設されるゴム等の弾力材からできているインサート１１３を含んでいてもよい。弾性インサート１１３は、ケーシング１０４を収容するカッピングプレスの円筒部に対するバンパーパッドとしての機能を果たしている。

肩部分１０８は、通常、ネック部分１０６の直径よりも大きい直径を有している。幾つかの実施形態において、肩部分１０８は略７インチの直径（外径）を有している。しかし、肩部分１０８の直径がダイアセンブリによる必要に応じて７インチを超えるか、又はそれ未満であってもよいことは、正しく認識するべきである。絞りパッド１０２の内面１１２はパンチ（図７参照）を受け入れるための絞り開口部１１４を画成している。絞り開口部１１４は中心に位置し、円形状を有している。絞り開口部１１４は幾つかの実施形態において略４．５インチの直径を有していてもよい。しかし、絞り開口部１１４が４．５インチを超えるか、又はそれ未満の直径を有していてもよい。内面１１２は、結果として円筒形絞り開口部１１４を生じる環状又はリング形状であってもよい。しかし、絞り開口部１１４は正方形、矩形、長方形、又はその他の形状を含むよう多くの形状を有していてもよい。

図２は、クランプ面１２０を示す絞りパッド１０２の一実施形態の平面図を示し、図３は、例示の一実施形態による絞りパッド１０２の断面図を示している。上で検討したように、絞りパッド１０２は、絞り加工によりカップ状に形成するようブランクをクランプするか、そうでなければ掴持するよう構成されるクランプ面１２０を有している。

絞りパッド１０２のクランプ面１２０は少なくとも第１の環状列の溝１２２を含んでいる。幾つかの態様において、絞りパッド１０２は、更に、第２の環状列の溝１２６、第３の環状列の溝１２８、第４の環状列の溝１３０、第５の環状列の溝１３２、それらの任意の組み合わせ、又は、より多くの環状列の溝を含む。幾つかの態様において、第１の環状列の溝１２２は絞り開口部１１４と同心円状である。更に幾つかの態様において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝１２２、１２６、１２８、１３０、１３２は絞り開口部１１４と同心円状である。第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝１２２、１２６、１２８、１３０、１３２は、径方向に沿って互いから等間隔に離間されるか、又は、互いから変化する径方向距離を有していてもよい。

環状列の溝はクランプ面１２０から材料を除去することによって作成される。隆起部１２１は径方向に隣接する溝同士の間に配設される。溝が形成されるクランプ面１２０の領域において、隆起部１２１は絞り加工中にブランクと接触する。従って、ブランク上のクランプ力は隆起部１２１によって集中する。クランプ面１２０のある特定の領域において、溝を削除することによって緩和領域を作成し、それによって隆起部１２１を作成することによって、又は、溝を減少し、隆起部１２１の表面積を増加することによって、絞り加工が完了するにつれて、耳の発生を低下させることが見出された。より詳細には、圧延アルミニウム等のブランクの材料の圧延方向が０／１８０°である場合、圧延方向から４０〜５０°の間、例えば４５°の位置の溝を削除又は低減することは、クランプ力がこれらの緩和領域においてより均一に分散されるため、絞り加工されるカップにおける耳発生を低減させる。

耳発生は、それらが圧延方向から略４５°に発生するため、通常「４５°の耳」と称されるが、特定の金属ブランクに対する耳発生の実際の位置は、例えば、圧延方向から４０〜５０°に変化する可能性があり、圧延方向から正確に４５°にない可能性がある。従って、この開示全体を通して示し、説明するような緩和領域は、圧延方向から４０〜５０°の間に配設されることを検討する。

幾つかの態様において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝１２２、１２６、１２８、１３０、１３２は、０．００１〜０．００９インチの間の深さで絞りパッド１０２に延在している。幾つかの態様において、深さは０．００３インチである。第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝１２２、１２６、１２８、１３０、１３２の幅は略０．０９インチであってもよい。幾つかの実施形態において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝１２２、１２６、１２８、１３０、１３２の幅は０．０９インチを超えるか、又はそれ未満であってもよい。例えば、幅は０．０１〜０．１インチであってもよい。更に幾つかの態様において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝１２２、１２６、１２８、１３０、１３２はそれぞれ、５〜７インチの間の直径を有している。一実施形態において、第１の環状列の溝１２２は略５．２インチの直径を有し、第２の環状列の溝１２６は略５．５インチの直径を有し、第３の環状列の溝１２８は略５．９の直径を有し、第４の環状列の溝１３０は略６．３の直径を有し、そして、第５の環状列の溝１３２は略６．７インチの直径を有している。

各環状列の溝は、１つの連続する溝から構成されるか、又は、多数の区分若しくは個々の溝に分割されてもよい。図２に示すように、そして、例示の非限定的な実施形態によれば、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝１２２、１２６、１２８、１３０、１３２は第１の区分１３４、第２の区分１３６、第３の区分１３８、及び第４の区分１４０に分割されており、ここで各区分は、環状列の溝を分断するか、そうでなければそれを二等分若しくは分割する緩和領域によって、隣接する区分から分離されている。

各区分内の弓形溝が、力集中区分１３４、１３６、１３８、及び１４０と当接するブランクの領域内にクランプ力を集中させる隆起部１２１を形成するため、区分１３４、１３６、１３８、及び１４０のそれぞれは力集中区分である。隆起部１２１はクランプ面の表面上に延在せず、そのため、それらは、隣接する径方向に離間された弓形溝同士の間に位置する力集中範囲１２１としてより正確に説明されてもよい。例えば、力集中範囲１２１は、各力集中区分内の第１の弓形溝１２２と径方向に離間された第２の弓形溝１２６との間に配設される。

少なくとも１つの緩和領域１４２等の緩和領域又は力分散区分は、区分同士の間又は環状列の溝内に位置決めされる。幾つかの態様において、多数の緩和領域が存在する。図２に示すように、第１の緩和領域１４２は第１の溝区分１３４と第２の溝区分１３６との間に位置決めされ、第２の緩和領域１４４は第２の溝区分１３６と第３の溝区分１３８との間に位置決めされ、第３の緩和領域１４６は第３の溝区分と第４の溝区分１４０との間に位置決めされ、そして、第４の緩和領域１４８は第４の溝区分１４０と第１の溝区分１３４との間に位置決めされる。この実施形態において、緩和領域１４２、１４４、１４６、１４８は隆起部１２１と同一平面上にある。言い換えれば、緩和領域１４２、１４４、１４６、１４８はクランプ面１２０内でのいずれかの溝又は凹みを欠いている。

第１の緩和領域１４２、第２の緩和領域１４４、第３の緩和領域１４６、及び第４の緩和領域１４８は、幾つかの態様において、等間隔に離間されて位置決めされる。例示の一実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の緩和領域１４２、１４４、１４６、１４８は、０／１８０°であるアルミニウムの圧延方向から４０〜５０°の間のオフセットで、例えば、４５°のオフセットで位置決めされる。従って、緩和領域１４２は４５°を中心として示され、第２の緩和領域１４４は１３５°を中心として示され、第３の緩和領域１４６は２２５°を中心として示され、そして、第４の緩和領域は３１５°を中心として示されている。しかし、４０〜５０°に位置決めされる第１の緩和領域１４２、１３０〜１４０°に位置決めされる第２の緩和領域１４４、２２０〜２３０°に位置決めされる第３の緩和領域１４６、及び３１０〜３２０°に位置決めされる第４の緩和領域１４８がこの開示によって検討される。第１、第２、第３、及び第４の緩和領域１４２、１４４、１４６、１４８はそれぞれ１０〜２０°の間の幅であってもよい。例示の一実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の緩和領域１４２、１４４、１４６、１４８は略１５°の幅である。それ故に、第１の列の溝１２２の区分１３４、１３６、１３８、１４０の間の間隔は、第５の列溝１３２の区分１３４、１３６、１３８、１４０の間隔よりも小さい。緩和領域は、絞りパッド１０２の力分散区分としても称される緩和領域１４２、１４４、１４６、及び１４８に対応するブランクの範囲において、クランプ力を低減するか、又は、より均一に分散させることによって、絞り加工材料におけるそれらの耳の高さ及び挟持を根本的に低減する。

ここで図４を参照すると、絞りパッド２０２の別の実施形態が提示されている。図４は、クランプ面２２０を示す絞りパッド２０２の平面図を示している。絞りパッド２０２は、図１Ａ〜３に関して上で説明したように、カッピングプレスと共に用いられ、ケーシングに取り付けられる。絞りパッド２０２は、また、図１Ａ〜３に関して上で説明したものと同じ特徴を含み、絞りパッド２０２がケーシング１０４に取り付けられることを可能にしている。絞りパッド２０２と絞りパッド１０２との間の差異は、以下でより詳細に説明するようなクランプ面２２０の特徴、より詳細には、クランプ面の緩和領域にある。

絞りパッド２０２のクランプ面２２０は少なくとも第１の環状列の溝２２２を含んでいる。幾つかの態様において、絞りパッド２０２は、更に、第２の環状列の溝２２６、第３の環状列の溝２２８、第４の環状列の溝２３０、第５の環状列の溝２３２、それらの任意の組み合わせ、又は、より多くの環状列の溝を含む。各環状列の溝は隣接する環状列の溝から径方向に離間される。第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列溝２２２、２２６、２２８、２３０、２３２は、径方向に沿って互いから等間隔に離間されるか、又は、互いから変化する距離を有していてもよい。幾つかの態様において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝２２２、２２６、２２８、２３０、２３２は絞り開口部２１４と同心円状である。

環状溝は、隆起部２２１又は力集中範囲２２１が径方向に隣接する溝同士の間に配設されるように、クランプ面２２０から材料を除去することによって作成される。溝が形成されるクランプ面２２０の領域において、隆起部２２１は絞り加工中にブランクと接触する。従って、ブランク上のクランプ力は隆起部２２１によって集中する。溝の径方向幅及び任意に深さを低減し、それによってクランプ面２２０のある特定の領域における隆起部２２３の表面積を増加させることにより緩和領域を作成することによって、耳の発生が、また、低下することが見出された。

幾つかの態様において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝２２２、２２６、２２８、２３０、２３２は、０．００１〜０．００９インチの間の深さで絞りパッド２０２に延在している。幾つかの態様において、深さは０．００３インチである。第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝２２２、２２６、２２８、２３０、２３２の幅は略０．０９インチであってもよい。幾つかの実施形態において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝２２２、２２６、２２８、２３０、２３２の幅は０．０９インチを超えるか、又はそれ未満であってもよい。例えば、幅は０．０１〜０．１インチであってもよい。更に幾つかの態様において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝２２２、２２６、２２８、２３０、２３２は５〜７インチの間の直径を有している。一実施形態において、第１の環状列の溝２２２は略５．２インチの直径を有し、第２の環状列の溝２２６は略５．５インチの直径を有し、第３の環状列の溝２２８は略５．９インチの直径を有し、第４の環状列の溝２３０は略６．３インチの直径を有し、そして、第５の環状列の溝２３２は略６．７インチの直径を有している。

各環状列の溝は、それらの間で円周方向に位置決めされる１つ以上の緩和領域により多数の区分に分割される１つの連続する溝から構成されてもよい。例示の一実施形態において、第１、第２、第３、第４、及び第５の環状列の溝２２２、２２６、２２８、２３０、２３２は、第１の区分２３４、第２の区分２３６、第３の区分２３８、及び第４の区分２４０に分割される。

各区分内の弓形溝が、力集中区分２３４、２３６、２３８、及び２４０と当接するブランクの領域内にクランプ力を集中させる隆起部２２１を形成するため、区分２３４、２３６、２３８、及び２４０のそれぞれは力集中区分である。隆起部２２１はクランプ面の表面上に延在せず、そのため、それらは、隣接する径方向に離間された弓形溝同士の間に位置する力集中範囲２２１としてより正確に説明されてもよい。例えば、力集中範囲２２１は、各力集中区分内の第１の弓形溝２２２と径方向に離間された第２の弓形溝２２６との間に配設される。

少なくとも１つの緩和領域は区分を分断するか、そうでなければ分割する。緩和領域は区分間又は列の溝内に位置決めされる。幾つかの態様において、幾つかの緩和領域が存在する。図示するように、第１の溝区分２３４と第２の溝区分２３６との間に位置決めされる第１の緩和領域２４２と、第２の溝区分２３６と第３の溝区分２３８との間に位置決めされる第２の緩和領域２４４と、第３の溝区分と第４の溝区分２４０との間に位置決めされる第３の緩和領域２４６と、第４の溝区分２４０と第１の溝区分２３４との間に位置決めされる第４の緩和領域２４８とが存在している。

例示の一実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の緩和領域２４２、２４４、２４６、２４８は２つの対応する溝区分を相互に接続する溝である。第１の緩和領域２４２は、第１の溝区分２３４と第２の溝区分２３６との間に位置決めされ、それらを接合する溝を含んでいる。第２の緩和領域２４４は、第２の溝区分２３６と第３の溝区分２３８との間に位置決めされ、それらを接合する溝を含んでいる。第３の緩和領域２４６は、第３の溝区分２３８と第４の溝区分２４０との間に位置決めされ、それらを接合する溝を含んでいる。第４の緩和領域２４８は、第４の溝区分２４０と第１の溝区分２３４との間に位置決めされ、それらを接合する溝を含んでいる。

第１、第２、第３、及び第４の緩和領域２４２、２４４、２４６、２４８の溝は略０．００１インチの深さ及び略０．０５インチの幅を有していてもよい。幅は０．０５インチを超えるか、又はそれ未満であってもよいことにおいて、深さは０．００１インチを超えるか、又はそれ未満であってもよいことは、正しく認識するべきである。第１、第２、第３、及び第４の緩和領域２４２、２４４、２４６、２４８を構成する溝の深さ及び幅は、第１、第２、第３、第４、及び第５の列溝２２２、２２６、２２８、２３０、２３２の深さ及び幅よりも大きさが小さい。

第１、第２、第３、及び第４の緩和領域２４２、２４４、２４６、２４８は、幾つかの態様において、等間隔に離間されて位置決めされる。例示の一実施形態において、第１、第２、第３、及び第４の緩和領域２４２、２４４、２４６、２４８のそれぞれの中心は、図示するように、４５°、１３５°、２２５°、及び３１５°に位置決めされている。しかし、４０〜５０°に位置決めされる第１の緩和領域２４２、１３０〜１４０°に位置決めされる第２の緩和領域２４４、２２０〜２３０°に位置決めされる第３の緩和領域２４６、及び３１０〜３２０°に位置決めされる第４の緩和領域２４８がこの開示によって検討される。第１、第２、第３、及び第４の緩和領域２４２、２４４、２４６、２４８はそれぞれ１０〜２０°の間の幅であってもよい。幾つかの態様において、それらは１５°幅であってもよい。

本開示の教示によれば、緩和領域２４２、２４４、２４６、２４８は、それらがブランクをクランプする掴持力を溝区分２３４、２３６、２３８、及び２４０よりも均一に分散させるため、絞り加工されるカップにおいて耳発生を低減させる。緩和領域は、径方向に隣接する弓形溝から更に離間され、力集中区分２３４、２３６、２３８、及び２４０の弓形溝よりも狭く（径方向幅が短く）、任意に浅い溝を含んでおり、溝によって作成される隆起部２２３の表面積を増加させている。隆起部２２３はクランプ中にブランクと接触する面であり、隆起部２２３の表面積を増加させることは、力の集中を低下させ、耳発生に関連するブランクの位置におけるクランプ力をより均一に分散させる。

ここで図５を参照すると、絞りパッド３０２の別の実施形態が提示されている。図５は、クランプ面３２０を示す絞りパッド３０２の平面図を示している。絞りパッド３０２は、図１Ａ〜３に関して上で説明したように、カッピングプレスと共に用いられ、ケーシングに取り付けられる。絞りパッド３０２は、また、図１Ａ〜３に関して上で説明したものと同じ特徴を含み、絞りパッド３０２がケーシング１０４に取り付けられることを可能にしている。絞りパッド３０２と絞りパッド１０２との間の差異は、以下でより詳細に説明するようなクランプ面３２０の特徴、より詳細には、クランプ面３２０の緩和領域にある。

他の開示する実施形態と同様に、絞りパッド３０２は、複数の径方向に離間する環状溝と、０／１８０°の圧延方向を有する金属薄板の耳発生に関連する位置でクランプ面から材料を除去することによって形成される複数の緩和領域とを含んでいる。絞りパッド３０２は、絞り加工によってカップ状に形成するようブランクをクランプするか、そうでなければ掴持するよう構成されるクランプ面３２０を有している。絞りパッド３０２のクランプ面３２０は少なくとも第１の環状溝３２２を含んでいる。幾つかの態様において、絞りパッド３０２は、更に、第２の環状溝３２６若しくは４つ又は５つの環状溝等の２つを超える環状溝を含んでいる。

クランプ面３２０は、更に、第１の環状溝３２２を分断するか、そうでなければそれを二等分若しくは分割する少なくとも１つの緩和領域３２４を含んでいる。緩和領域３２４は、材料が除去されてクランプ面３２０内に凹部を形成するクランプ面３２０の一領域である。凹部の床面は、従来の絞りパッドによって作成される可能性がある概して形成される耳に対応する形状である凹形の先細になった面である。緩和領域は、それが内面３１２に延在するにつれて深さが増加するよう先細りになっている。この実施形態において、少なくとも１つの緩和領域３２４は内面３１２から第１の環状溝３２４内へ延在している。少なくとも１つの緩和領域３２４は、材料を除去してクランプ面３２０に凹部を作成することによって作成される。図示する実施形態において、４つの緩和領域が存在し、それぞれが金属、例えば圧延アルミニウムの圧延方向から４５°オフセットされた中心位置を有する。しかし、４０〜５０°、１３０〜１４０°、２２０〜２３０°、及び３１０〜３２０°に位置決めされる緩和領域３２４がこの開示によって検討される。緩和領域３２４のそれぞれは略９０°で等間隔に離間される。

上で説明した実施形態と同様に、隆起部３２１はそれぞれ径方向に隣接する溝の間に配設され、ここで隆起部３２１は、クランプ力を金属、例えばアルミニウムのブランクへ伝達する接触面を提供する。非緩和領域において、隆起部３２１はクランプ力を集中させ、隆起部３２１の表面積に比例するようクランプ力を局所化する。対照的に、緩和領域３２４は耳発生に関連するその特定の領域においてクランプ力を緩和する。カッピングプレスに絞りパッド３０２を用いることにおいて、ブランクがパンチで加工されるにつれて、それは隆起部３２１によって掴持される。パンチがカップ形状を形成し続け、カップが深くなり、パンチ変位量がその最大に近付くにつれて、隆起部３２１は、ブランクがダイス穴内に流動する傾向があるように、それらそれぞれの掴持を緩和する。絞り加工のこの点において、そうでなければ耳を発生する可能性が最も高いブランクの一部を掴持し続けるであろうクランプ面３２０の一部は緩和領域３２４で置き換えられ、これにより絞り加工されるカップにおける耳発生を低減している。

図５に示す実施形態によれば、環状溝が内面３１２に直接隣接するように、環状溝がクランプ面３２０の内周部分に向かって配設されるという点で、環状溝は絞りパッド３０２の中心近傍に配設される。

図６は、絞りパッド４０２の実施形態のクランプ面４２０を示している。絞りパッド４０２は、同心環状溝の位置を除いて図５に示した絞りパッド３０２と同じ特徴を含んでいる。一実施形態によれば、絞りパッド４０２は、クランプ面上で絞りパッド４０２の中心から径方向遠心に配設される４つの同心環状溝を含んでいる。この実施形態によれば、緩和領域４２４は、図５に関して上で説明したように位置決めされ、形成され、形状をしているが、緩和領域４２４が環状溝と交差しないように、緩和領域４２４は環状溝に対して径方向内側にある。

上で説明した実施形態と同様に、隆起部４２１はそれぞれ径方向に隣接する溝の間に配設され、ここで隆起部４２１は、クランプ力を金属、例えばアルミニウムのブランクへ伝達する接触面を提供する。非緩和領域において、隆起部４２１はクランプ力を集中させ、隆起部４２１の表面積に比例するようクランプ力を局所化する。対照的に、緩和領域４２４は耳発生に関連するその特定の領域においてクランプ力を緩和する。カッピングプレスに絞りパッド４０２を用いることにおいて、ブランクがパンチで加工されるにつれて、それは隆起部４２１によって掴持される。パンチがカップ形状を形成し続け、カップが深くなり、パンチ変位量がその最大に近付くにつれて、隆起部４２１は、ブランクがダイス穴内に流動する傾向があるように、それらそれぞれの掴持を緩和する。絞り加工のこの点において、そうでなければ耳を発生する可能性が最も高いブランクの一部を掴持し続けるであろうクランプ面４２０の一部は緩和領域４２４で置き換えられ、これにより絞り加工されるカップにおける耳発生を低減している。

絞りパッド４０２のクランプ面４２０は少なくとも第１の環状溝４２２を含んでいる。幾つかの態様において、絞りパッド４０２は、更に、第２の環状溝４２６、第３の環状溝４２８、第４の環状溝４３０、それらの任意の組み合わせ、又は、より多くの環状溝を含む。環状溝４２２、４２６、４２８、４３０は０．００１〜０．００９インチの間の深さで絞りパッド４０２に延在する。幾つかの態様において、深さは０．００３インチである。第１、第２、第３、及び第４の環状溝４２２、４２６、４２８、４３０の幅は幾つかの実施形態において略０．０９インチであってもよく、第１、第２、第３、及び第４の環状溝４２２、４２６、４２８、４３０の幅は０．０９インチを超えるか、又はそれ未満であってもよい。例えば、幅は０．０１〜０．１インチであってもよい。更に幾つかの態様において、第１、第２、第３、及び第４の環状溝４２２、４２６、４２８、４３０は５〜７インチの間の直径を有している。一実施形態において、第１の環状溝４２２は略５．６インチの直径を有し、第２の環状溝４２６は略５．９インチの直径を有し、第３の環状溝４２８は略６．３インチの直径を有し、そして、第４の環状溝４３０は略６．７インチの直径を有している。

通常、第１、第２、第３、及び第４の環状溝４２２、４２６、４２８、４３０は、先の実施形態における場合と概して同様に、緩和領域によって分断されない連続する溝である。他の開示する実施形態と同様に、絞りパッド４０２は、複数の径方向に離間する環状溝と、０／１８０°の圧延方向を有する金属薄板の耳発生に関連する位置でクランプ面から材料を除去することによって形成される複数の緩和領域とを含んでいる。

緩和領域４２４は、従来の絞りパッドによって作成される可能性があるような概して形成される耳に対応する形状である略凹面の先細になった面を形成するよう、材料が除去されたクランプ面４２０の一領域である。緩和領域４２４は、それが内面４１２に延在するにつれて深さが増加するよう先細りになっている床面を含んでいる。この実施形態において、少なくとも１つの緩和領域４２４は内面４１２から延在するが、第１の環状溝４２２と交差しない。少なくとも１つの緩和領域４２４は絞りパッド４０２のクランプ面４２０に延在する。図示する実施形態において、その中心が金属、例えば圧延アルミニウムの圧延方向から４５°オフセットされて位置決めされる４つの緩和領域が存在する。しかし、４０〜５０°、１３０〜１４０°、２２０〜２３０°、及び３１０〜３２０°に位置決めされる緩和領域４２４がこの開示によって検討される。緩和領域４２４のそれぞれは９０°で等間隔に離間される。

ケーシング１０４と、本明細書中に開示するような絞りパッド１０２、２０２、３０２、４０２の実施形態のうちの１つ、例えば、絞りパッド１０２とを含む絞りパッドアセンブリを備える断面図で示される部分と共にカッピングプレス又はカッピング用装置５００を示している図７に対して参照を行う。操作において、金属薄板、例えば圧延アルミニウムは、絞り加工によりカップ形状を形成するようカッピング用装置５００を介して供給される。一次停止時、カッピング用装置５００内の金属薄板が絞りパッド１０２と抜き絞り型５０２との間にクランプされて、金属薄板を後続の成形操作のための所定位置に保持する。詳細には、本開示の多数の代替実施形態において説明されるようなクランプ面１２０（又は２２０、３２０、４２０）は金属薄板と接触してクランプ力を金属薄板に伝達する。次いで、ブランクカッタ５０４が材料を剪断及び切断するよう変位されて、金属薄板から円形ブランク５０６を形成する。代替の実施形態によれば、ブランクは円形以外の形状にされてもよい。

ブランク５０６を形成した後、ブランクは引き続き絞りパッド１０２と抜き絞り型５０２との間にクランプされ、クランプ面１２０は引き続きクランプ力を伝達する。すなわち、クランプ面１２０内に形成される環状溝に隣接する隆起部１２１（又は２２１、３２１、又は４２１）はブランク５０６と接触する。ブランク５０６がクランプされながら、パンチ５０８は変位し、ブランク５０６を穴５１０内に押し込み、ここでブランク５０６はパンチ５０８と抜き絞り型５０２との間で成形される。パンチ５０８が完全変位量に近付くにつれて、緩和領域１２４又は２２４は、本明細書中で教示するように、圧延方向から略４５°にオフセットされる耳発生を最も受けやすいブランク５０６の一部全体にクランプ力をより均一に分散させる。図５及び６に関して示し、説明した代替の実施形態によれば、緩和領域３２４及び４２４は、耳発生を最も受けやすいブランク５０６の一部においてクランプ力を解放する。

ブランクを形成するために用いられる材料は、一般に、金属薄板の力学的性質における方向変化を有する異方性材料である。幾つかの材料において、耳は薄板の圧延方向から略４５°に形成される。これらの耳は絞り加工において絞られたまま残る最終の材料である。その時、クランプ力の全てがそれらの耳に集中し、それらが挟まれるか、又は薄肉化する原因となり得る。絞りパッドは、緩和領域が０／１８０°の圧延方向等の圧延方向から略４５°にオフセットされて位置決めされるように、ブランクをクランプするか、掴持する。これらの領域は耳の位置に対応している。緩和領域は、それらの範囲におけるクランプ力を低減するか、又はより均一に分散させることによって絞り加工される材料における耳の高さ及び挟持を低減する。

ある特定の実施形態の前記説明において、特定の用語が明確化のために用いられてきた。しかし、開示はそのように選択された特定の用語に限定される意図はなく、それぞれの特定の用語が、同様の技術的目的を達成するよう、同様の方法で動作する他の技術的な同等物を含むことは、言うまでもない。

本明細書において、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」は、その「非限定的」意味、すなわち、「含む」の意味で理解されるべきであり、従って、その「限定的」意味、すなわち、「それらのみで構成される」の意味で限定されるべきではない。対応する意味は、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｄ」、及び「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」といったそれらが出現する場合の対応語句に帰属されるべきである。

加えて、前記は、発明（単数又は複数）の幾つかの実施形態を説明しており、変形、修正、追加、及び／又は変更が、開示する実施形態の適用範囲及び精神から逸脱することなくそれらに対して行われてもよく、実施形態は例示的なものであり、限定するものではない。

更に、発明（単数又は複数）を、現在、最も実施可能で好ましい実施形態であると考えられるものに関連して説明しており、発明は開示した実施形態に制限されるものではないことは言うまでもないが、反対に、発明（単数又は複数）の精神及び適用範囲内に含まれる様々な修正及び同等の編成を網羅することを目的としている。また、上記で説明した様々な実施形態は、他の実施形態と共に実施されてもよく、例えば、一実施形態の態様は、更に他の実施形態を実現するために別の実施形態の態様と組み合わされてもよい。更に、いずれかの所定のアセンブリのそれぞれ独立した特徴又は構成部品が、追加の実施形態を構成してもよい。

Claims (32)

1. カッピングプレスのための絞りパッドであって、
   パンチを受け入れるよう構成される絞り開口部を画成する内面と、
   第２の力集中区分から円周方向に離間されて配設される第１の力集中区分を有するクランプ面であって、各力集中区分は第１の弓形溝と、前記第１の弓形溝と同心円状に配設され、それから径方向に離間される第２の弓形溝とを備えるクランプ面と、を備える、
   絞りパッド。
2. 各力集中区分は、更に、前記第１の弓形溝と前記第２の弓形溝との間で径方向に配設される力集中範囲を備え、力分散区分は前記第１の力集中区分と前記第２の力集中区分との間で円周方向に配設され、前記力分散区分は前記力集中範囲と同一平面上にある、請求項１に記載の絞りパッド。
3. 前記第１の力集中区分は前記第２の力集中区分から１０〜２０°の間で円周方向に離間される、請求項１に記載の絞りパッド。
4. 前記クランプ面は、更に、第２及び第３の力集中区分を備え、各力集中区分は隣接する力集中区分から円周方向に離間される、請求項１に記載の絞りパッド。
5. 各力集中区分は隣接する力集中区分から１０〜２０°の間で円周方向に離間される、請求項４に記載の絞りパッド。
6. 各力集中区分は隣接する力集中区分から均等に円周方向に離間される、請求項４に記載の絞りパッド。
7. 各力集中区分は隣接する力集中区分から１５°で均等に円周方向に離間される、請求項４に記載の絞りパッド。
8. 前記内面は円筒形であり、前記クランプ面は円形である、請求項１に記載の絞りパッド。
9. 第１の環状列の溝は前記第１の弓形溝を含み、第２の環状列の溝は前記第２の弓形溝を含む、請求項１に記載の絞りパッド。
10. 前記第１の環状列の溝及び前記第２の環状列の溝はそれぞれ前記絞り開口部と同心円状である、請求項１に記載の絞りパッド。
11. カッピングプレスのための絞りパッドであって、
    パンチを受け入れるよう構成される絞り開口部を画成する内面と、
    緩和領域によって第２の力集中区分から円周方向に分離される第１の力集中区分を有するクランプ面であって、前記力集中区分のそれぞれは第１の距離によって隣接する第２の弓形溝から径方向に離間される第１の弓形溝を備え、前記緩和領域は第２の距離によって隣接する第２の弓形溝から径方向に離間される第１の弓形溝を有し、前記第２の距離は前記第１の距離よりも大きいクランプ面と、を備える、
    絞りパッド。
12. 前記力集中区分の前記弓形溝の第１の径方向幅は前記緩和領域の前記弓形溝の第２の径方向幅よりも大きい、請求項１１に記載の絞りパッド。
13. 前記緩和領域は１０〜２０°の間の円周方向幅を有する、請求項１１に記載の絞りパッド。
14. 前記クランプ面は、更に、第３及び第４の力集中区分を備え、各力集中区分は緩和領域によって隣接する力集中区分から円周方向に分離される、請求項１１に記載の絞りパッド。
15. 各緩和領域は１０〜２０°の間の円周方向幅を有する、請求項１４に記載の絞りパッド。
16. 各緩和領域は１５°の円周方向幅を有する、請求項１５に記載の絞りパッド。
17. 前記内面は円筒形であり、前記クランプ面は円形である、請求項１１に記載の絞りパッド。
18. 第１の環状列の溝は前記力集中区分の前記第１の弓形溝と前記緩和領域の前記第１の弓形溝とを含み、第２の環状列の溝は前記力集中区分の前記第２の弓形溝と前記緩和領域の前記第２の弓形溝とを含む、請求項１１に記載の絞りパッド。
19. 前記第１の環状列の溝及び前記第２の環状列の溝はそれぞれ円周方向に連続し、前記絞り開口部と同心円状である、請求項１８に記載の絞りパッド。
20. カッピングプレスのための絞りパッドであって、
    パンチを受け入れるよう構成される絞り開口部を画成する内面と、
    材料のブランクを保持してカップ形状に形成されるよう構成されるクランプ面であって、前記クランプ面は複数の環状溝を備え、各溝は前記絞り開口部と同心円状であり、複数の緩和領域はそれぞれ前記内面に隣接して配設される前記クランプ面内の凹部によって画成されるクランプ面と、を備える、
    絞りパッド。
21. 前記複数の緩和領域は均等に円周方向に離間される４つの緩和領域を備える、請求項２０に記載の絞りパッド。
22. 各緩和領域は円周方向に隣接する緩和領域から略９０°に離間される、請求項２１に記載の絞りパッド。
23. 各緩和領域の床面は凹面であり、前記内面にむかって深さが増加するよう先細りになる、請求項２０に記載の絞りパッド。
24. 各緩和領域は前記複数の環状溝のうちの少なくとも１つを二等分する、請求項２０に記載の絞りパッド。
25. 各緩和領域は前記複数の環状溝のいずれとも交差しない、請求項２０に記載の絞りパッド。
26. 前記内面は円筒形であり、前記クランプ面は円形である、請求項２０に記載の絞りパッド。
27. 前記複数の環状溝は前記クランプ面の径方向遠心部分に配設される、請求項２０に記載の絞りパッド。
28. 前記複数の環状溝は前記クランプ面の径方向近傍部分に配設される、請求項２０に記載の絞りパッド。
29. 絞り加工されるカップにおいて耳発生を低減させるための方法であって、
    絞りパッドと抜き絞り型との間に金属の薄板を位置決めすることと、
    前記絞りパッドのクランプ面を前記金属の薄板の一部に接触させることによって前記絞りパッドと前記抜き絞り型との間に前記金属の薄板をクランプすることであって、前記クランプ面は、それぞれが隣接する力集中区分から円周方向に均等に離間される４つの力集中区分を有し、各力集中区分は第１の弓形溝と、前記第１の弓形溝と同心円状に配設され、それから径方向に離間される第２の弓形溝とを備えることと、
    前記金属の薄板を剪断してディスク形状を有するブランクを作成することと、
    前記ブランクの一部をダイス穴内に変位するようパンチを向け、前記ブランクを前記パンチと前記抜き絞り型との間でカップ形状に形成することと、を含む、
    方法。
30. 前記金属の薄板は異方性であり、圧延方向を有する、請求項２９に記載の方法。
31. 隣接する力集中区分同士の間の領域はそれぞれ前記圧延方向から４５°オフセットされる、請求項３０に記載の方法。
32. 前記金属の薄板はアルミニウムを備える、請求項２９に記載の方法。
    

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