JP2023018674A - Metallic cup manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルミニウム合金等からなる金属製カップの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a metal cup made of aluminum alloy or the like.
既存の飲料用カップには陶器製、ガラス製、金属製、紙製、プラスチック製等がある。このうち、金属製、紙製、プラスチック製のカップは、陶器製やガラス製と比べて軽量であり、持ち運びに便利である。特に、アルミニウム金属製のカップは強度的にも優れており、近年では、環境への配慮からも注目されてきている。 Existing drinking cups are made of ceramic, glass, metal, paper, plastic, and the like. Of these, metal, paper, and plastic cups are lighter than ceramic and glass cups, and are more convenient to carry. In particular, cups made of aluminum metal are excellent in terms of strength, and in recent years, they have been attracting attention from the viewpoint of environmental considerations.
特許文献1には、変形容器として金属製カップの製造方法が記載されている。この変形容器は、有底筒状の容器の胴部の一部に縮径部又は拡径部が形成されている。この変形容器を製造するには、まずインパクト成形により有底筒状の容器を成形した後、ネッキングマシンにより胴部の一部の縮径又は拡径加工を行い、その後、開口端部にビード(カール部)を形成している。しかしながら、この特許文献1記載の変形容器では、複数の変形容器を積み重ねてスタックすることはできない。
特許文献2にはテーパ状の金属カップ(金属製カップ)が開示されている。この金属製カップは、アルミニウム製で、プラスチックカップより硬く、耐久性があり、また、リサイクル性に優れていると記載されている。また、カップの底部から開口部にかけて漸次拡径しているので、複数個を積み重ねてスタックすることが可能である。
この金属製カップを製造する方法として、金属板を抜き及び絞り加工してカップを形成し、そのカップにしごき加工を施すことにより有底円筒状の垂直壁プリフォーム(筒体)を形成し(DI工程)、所定の高さに設定するため開口端部を切り取った後、その開口端を丸めてカール部を形成し、その後、段階的絞り処理により、カール部から底部に向けて、カール部から底部に向け連続的に小さくなる直径及び異なる高さの垂直壁区画を有する垂直絞りカップを形成し、その後、テーパ状の輪郭を有するダイを用いて、垂直壁区画の各々を拡げることにより、各垂直壁区画をテーパ状側壁としたテーパ状カップを形成し、最後に、カップの底に、ドーム部を形成する、ことが記載されている。 As a method of manufacturing this metal cup, a metal plate is punched and drawn to form a cup, and the cup is subjected to ironing to form a bottomed cylindrical vertical wall preform (cylinder) ( DI process), after cutting off the opening edge to set a predetermined height, the opening edge is rounded to form a curled portion, and then a stepwise drawing process is performed to form a curled portion from the curled portion to the bottom. By forming vertical draw cups having vertical wall sections of different heights and diameters continuously decreasing from the bottom to the bottom, and then widening each of the vertical wall sections using a die having a tapered profile, It describes forming a tapered cup with tapered sidewalls for each vertical wall section and finally forming a domed portion at the bottom of the cup.
しかしながら、特許文献2のように、筒体を成形した後に、開口端部へのカール部形成工程、筒体の胴部の段階的縮径工程、その後、底部へのドーム部形成工程と、それぞれの工程で筒体を保持する部位も持ち替えながら加工する必要があり、加工が煩雑で設備も大型化し易い。
However, as in
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、筒体の取り扱いが容易で簡略な設備でスタック可能な金属製カップを製造することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to manufacture a metal cup that can be easily handled and stacked using simple equipment.
本発明の金属製カップの製造方法は、金属板を絞りしごき加工することにより底部を有する筒体を形成する筒体形成工程と、前記筒体形成工程後に、前記筒体の前記底部付近に設けられた下部円筒部をチャックにより保持し、前記筒体に開口端部側からパンチを押し込んで、前記筒体の胴部を前記底部側より前記開口端部側に向けて徐々に拡径して、テーパ筒部を有する中間筒体を形成する拡径工程と、前記下部円筒部を前記チャックにより保持した状態を維持したまま、前記中間筒体の前記開口端部を折り返してカール部を形成するカール工程と、を経て金属製カップを形成する。 A method for manufacturing a metal cup according to the present invention includes a cylindrical body forming step of forming a cylindrical body having a bottom by drawing and ironing a metal plate, and providing a cylindrical body near the bottom after the cylindrical body forming step. The lower cylindrical portion thus formed is held by a chuck, and a punch is pushed into the cylindrical body from the opening end side to gradually expand the diameter of the trunk portion of the cylindrical body from the bottom side toward the opening end side. forming a diameter-expanding step of forming an intermediate cylindrical body having a tapered cylindrical portion; and forming a curled portion by folding back the open end portion of the intermediate cylindrical body while maintaining a state in which the lower cylindrical portion is held by the chuck. and a curling step to form a metal cup.
筒体形成工程後に、筒体の下部円筒部をチャックで保持し、その保持状態で拡径工程、カール工程を連続的に行うことができる。筒体の保持を持ち替える必要がないので、筒体の取り扱いが容易で設備も簡略にできる。胴体の上部が縮径したボトル形状をした缶を製造する場合に、いわゆるダイネック方式によるネッキングマシンによって、インデックスしながら縮径、口部成形等を連続して行っているが、本発明は、このようなネッキングマシンを用いて、チャックで筒体の下端部を保持した状態で、拡径工程、カール部形成工程を連続的に実施することができる。 After the cylindrical body forming process, the lower cylindrical part of the cylindrical body is held by a chuck, and the diameter expanding process and the curling process can be continuously performed in the held state. Since it is not necessary to change the holding of the cylinder, handling of the cylinder is easy and equipment can be simplified. When manufacturing bottle-shaped cans with a reduced diameter at the upper portion of the body, a necking machine using a so-called die-neck system is used to continuously perform diameter reduction, mouth molding, etc. while indexing. Using such a necking machine, the step of increasing the diameter and the step of forming the curled portion can be continuously performed while the lower end portion of the cylindrical body is held by the chuck.
そして、筒体の下部円筒部は形状の変化にかかわらず常に同じ姿勢で保持されるので、安定かつ正確に加工を行うことができ、寸法ばらつきの少ない金属製カップを得ることができる。 Since the lower cylindrical portion of the cylindrical body is always held in the same posture regardless of changes in shape, it is possible to perform stable and accurate processing and obtain a metal cup with little dimensional variation.
また、特許文献2記載の製造方法では、有底円筒状の筒体を形成した後に、筒体の開口端部から底部に向けて段階的に直径を小さくするように絞り加工しているのに対して、本発明では、筒体を底部から開口端部に向けて徐々に拡径するように成形している。つまり、特許文献2記載の加工が外周側から半径方向内方に金属材料を圧迫する加工であるのに対して、本発明では内周側から半径方向外方に金属材料を押し広げる加工となるので、しわが生じにくく、滑らかなテーパ状の胴部を形成することができる。
In addition, in the manufacturing method described in
しかも、筒体の下部円筒部がチャックに保持された状態で加工されるので、滑らかで正確なテーパ面に仕上げることができる。 Moreover, since the lower cylindrical portion of the cylindrical body is machined while being held by the chuck, a smooth and accurate tapered surface can be finished.
したがって、拡径工程前のストレートの円筒状の筒体から中間筒体への加工を安定かつ正確に行えるので、拡径工程前の筒体に印刷を施す場合も、拡径工程時の変形の倍率を見込んだ、いわゆる偏倍印刷を容易にすることができる。 Therefore, the straight cylindrical body before the diameter-expanding process can be stably and accurately processed into the intermediate cylinder. It is possible to facilitate so-called partial magnification printing in which magnification is taken into account.
さらに、有底円筒状の筒体を形成する絞りしごき工程は、既存の飲料缶におけるそれと同じ技術を適用できる。この場合、既存の製造設備では、直径が約66mmの筒体を形成しており、手に持ちやすい大きさである。 Furthermore, the drawing and ironing process for forming the bottomed cylindrical cylinder can apply the same technique as that for existing beverage cans. In this case, the existing manufacturing equipment forms a cylindrical body with a diameter of about 66 mm, which is a size that is easy to hold.
この既存設備の絞りしごき工程で得られる筒体を特許文献2記載の方法で金属製カップに形成すると、筒体から絞っていく加工であるので、最終形状のカップは小径のものとなってしまい、既存の筒体と同じ程度の容量にするには細長いカップとする必要がある。特に、底部が最も小径になるため、テーブル等の上に置いたときに倒れるおそれがある。一方、大きい直径のカップを製造しようとすると、絞りしごき工程の設備も大径の筒体を形成できるものへの大掛かりな変更が必要になる。
If the cylindrical body obtained by the drawing and ironing process of the existing equipment is formed into a metal cup by the method described in
本発明の製造方法においては、筒体を押し広げる加工であるので、容量は高さで調整可能であり、したがって、絞りしごき工程は、既存の飲料缶の製造工程と同じものを適用でき、既存の飲料缶の製造設備をそのまま用いることができて経済的である。 In the manufacturing method of the present invention, since the cylindrical body is expanded, the capacity can be adjusted by height. It is economical because the equipment for manufacturing beverage cans can be used as it is.
本発明の金属製カップの製造方法において、前記カール工程の後に、前記金属製カップの内面を洗浄するカップ洗浄工程を有するとよい。 The method for manufacturing a metal cup of the present invention preferably includes a cup cleaning step of cleaning the inner surface of the metal cup after the curling step.
底部に比べて開口端部の直径が大きいので、内部を洗浄したときの水切りが容易であり、カール工程後にカップ洗浄工程を設けることで、パンチによる加工後の内面を清浄にすることができる。 Since the diameter of the opening end is larger than that of the bottom, the water can be easily drained when the inside is washed, and the inner surface after punching can be cleaned by providing a cup washing process after the curling process.
本発明の金属製カップの製造方法において、前記拡径工程と前記カール工程との間に、前記中間筒体の前記開口端部を切り揃えるトリミング工程を有するとよい。 In the method for manufacturing a metal cup of the present invention, it is preferable to include a trimming step of trimming the open end of the intermediate cylindrical body between the diameter-expanding step and the curling step.
拡径工程で径方向に押し広げられるので開口端の高さが周方向にばらつくおそれがあるが、トリミング工程により高さが揃えられることにより、正確かつ円滑にカール工程を実施することができる。 Although the height of the open end may vary in the circumferential direction because it is expanded in the radial direction in the diameter-expanding process, the curling process can be performed accurately and smoothly by aligning the heights in the trimming process.
本発明の金属製カップの製造方法において、前記金属製カップを連続して製造し、複数の前記金属製カップを積み重ねた状態で梱包する梱包工程を有するとよい。 The method for manufacturing a metal cup of the present invention preferably includes a packing step of continuously manufacturing the metal cups and packing a plurality of the metal cups in a stacked state.
底部に比べて開口端部の直径が大きいので、スタックすることが容易であり、梱包容積を小さくできることから、運搬コスト等を低減できて経済的である。 Since the diameter of the open end is larger than that of the bottom, stacking is easy, and the packaging volume can be reduced, which is economical because transportation costs and the like can be reduced.
本発明の金属製カップの製造方法において、前記筒体形成工程後、前記拡径工程における加工を開始する前に、前記チャックに保持された前記筒体内に略円筒状の姿勢修正パンチを挿入して、前記筒体の缶軸を前記パンチの加工軸に一致させる姿勢修正工程がさらに行われるとよい。 In the metal cup manufacturing method of the present invention, after the cylindrical body forming step and before starting processing in the diameter expanding step, a substantially cylindrical posture correcting punch is inserted into the cylindrical body held by the chuck. Then, a posture correcting step may be further performed to match the can axis of the cylindrical body with the processing axis of the punch.
拡径工程の前に姿勢修正工程を行うことにより、筒体が傾いて保持された状態で成形ツールによって潰されるのを防止することができる。 By performing the posture correcting step before the diameter expanding step, it is possible to prevent the cylindrical body from being crushed by the forming tool while being tilted and held.
前記姿勢修正パンチは、前記筒体の前記内径よりも小さい先端部と、前記筒体の前記内径と同じかわずかに大きい外径の後端部と、を有し、前記先端部から前記後端部に向かって滑らかに拡径しているとよい。 The posture correcting punch has a tip portion smaller than the inner diameter of the barrel and a rear end portion with an outer diameter that is the same as or slightly larger than the inner diameter of the barrel. It is preferable that the diameter expands smoothly toward the part.
この姿勢修正パンチは先端部が筒体よりも細いので、筒体(ワーク)が傾いていても確実に挿入される。そして、ワークの内径と同じかわずかに大きい外径の後端部がワークに挿入されることにより、ワークが割れない程度にワークの内径と後端部の外径が隙間なく一致するため、ワークの缶軸をツールの加工軸に確実に一致させることができる。また、姿勢修正パンチが滑らかに拡径しているので、パンチがワークに接触しながら移動しても、ワークがパンチに引っかかって変形したり、つぶれたりすることがない。 Since the tip of this posture correcting punch is thinner than the cylindrical body, it can be reliably inserted even if the cylindrical body (work) is tilted. By inserting the rear end of the workpiece with an outer diameter that is the same as or slightly larger than the inner diameter of the workpiece, the inner diameter of the workpiece and the outer diameter of the rear end match without gaps to the extent that the workpiece does not crack. The can axis of the tool can be reliably matched with the machining axis of the tool. In addition, since the posture correcting punch smoothly expands its diameter, even if the punch moves while contacting the work, the work will not be caught by the punch and deformed or crushed.
本発明によれば、筒体の取り扱いが容易で簡略な設備で、スタック可能な金属製カップを製造することができる。 According to the present invention, stackable metal cups can be manufactured with simple equipment in which handling of the cylinder is easy.
以下、本発明に係る金属製カップの製造方法の実施形態を、図面を参照して説明する。
本実施形態の製造方法によって製造される金属製カップ1は、図2に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をプレス成形により有底筒状に形成したものであり、底部2の直径より開口端部3の直径が大きく、全体として底部2から開口端部3に向けて漸次拡径するテーパ状の胴部4を有する。開口端部3に、エッジ部を含む端部を半径方向外方に巻き込んでなるカール部5が形成されている。この金属製カップ1の半径方向の中心を缶軸Cとする。
Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a metal cup according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The
底部2は、凹状に湾曲したドーム部6、その外周縁に連続し、缶軸方向下方に向かうにしたがって漸次拡径する内側テーパ壁部7、内側テーパ壁部7の外周縁に連続し、金属製カップ1をテーブル等に置いたときに接地するリム部8、リム部8の外周端から胴部4の最下端につながるテーパ状の立ち上がり部9を連続させた形状である。
The
胴部4は、底部2付近と開口端部3付近とに缶軸Cに沿うストレート状の下部円筒部11および上部円筒部12が形成されている。底部2から連続する下部円筒部11の上端に、わずかな範囲で下部段部13が形成されるとともに、カール部5に連続する上部円筒部12の下端にも、わずかな範囲で上部段部14が形成されている。これら下部段部13の上端と上部段部14の下端との間が、下方から上方に向けて漸次直径が大きくなるテーパ筒部15に形成されている。
The
これらの諸寸法は必ずしも限定されるものではないが、例えば、以下のように設定される。
カール部の直径(外径)D1:75mm以上100mm以下
接地部の直径D2:45mm以上60mm以下
全体の高さH1:80mm以上180mm以下
ドーム部6の深さH2:1mm以上15mm以下
下部円筒部11の直径D3:50mm以上70mm以下
上部円筒部12の直径D4:70mm以上95mm以下
底面から下部段部13の下端までの高さH3:8mm以上25mm以下
カール部5の上端から上部段部14の上端までの長さH4:8mm以上20mm以下
水平面に対するテーパ筒部15の角度θ:80°以上85°以下
(缶軸Cを含む断面の内面側において)下部円筒部11と下部段部13とを繋ぐ曲線の半径R:8mm以上24mm以下
Although these dimensions are not necessarily limited, they are set as follows, for example.
Curl portion diameter (outer diameter) D1: 75 mm or more and 100 mm or less Ground contact portion diameter D2: 45 mm or more and 60 mm or less Overall height H1: 80 mm or more and 180 mm or less Depth H2 of dome portion 6: 1 mm or more and 15 mm or less Lower
次に、この金属製カップ1の製造方法について説明する。この金属製カップ1は、図1に示すように、金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体21を形成する筒体形成工程と、筒体形成工程後に、筒体21を洗浄し、乾燥させる筒体洗浄工程と、筒体洗浄工程後に、筒体21の胴部23外周面に印刷し、外面塗装、内面塗装を行う印刷・塗装工程と、印刷・塗装工程の後に、外径の異なる複数のパンチを外径の小さい順に用いながら、筒体21に開口端部22側からパンチを押し込んで、筒体21の胴部23を底部2側より開口端部22側に向けて徐々に拡径してテーパ筒部15を形成し、中間筒体50を形成する拡径工程と、この拡径工程により形成された中間筒体50の開口端部を切り揃えて所定の高さに形成するトリミング工程と、トリミング後の中間筒体50の開口端部にカール部5を形成し、最終形状の金属製カップ1とするカール工程(図9参照)と、形成された金属製カップ1を洗浄し乾燥させるカップ洗浄工程と、洗浄した金属製カップ1を検査した後に梱包する梱包工程と、を有する工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。
Next, a method for manufacturing the
[筒体形成工程]
筒体形成工程では、アルミニウム又はアルミニウム合金製の板材を打ち抜いて絞り加工することにより、次工程の筒体21よりも大径で浅いカップ25を形成するカップ形成工程と(図3(a))、このカップ25に絞り加工及びしごき加工(絞りしごき加工)を加えて、カップ25より小径で所定高さの有底円筒状の筒体21を形成する絞りしごき工程と(図3(b))を行う。この絞りしごき工程では、筒体21の底部2は、金属製カップ1の底部2の最終形状に仕上げられ、ドーム部6、内側テーパ壁部7、リム部8、テーパ状の立ち上がり部9を有している。このカップ形成工程及び絞りしごき加工は通常の飲料缶の製造工程と同様である。
[Cylinder Forming Step]
In the cylindrical body forming step, a
[筒体洗浄工程]
筒体21は洗浄された後、乾燥される。洗浄と乾燥の間に化成被膜処理を行ってもよい。また、例えば材料となる金属板に被覆板を用いる場合など、筒体成形に潤滑油を用いず、洗浄が必要ない場合には、当工程はなくてもよい。
[Cylinder cleaning process]
The
[印刷・塗装工程]
筒体洗浄工程後、筒体21を脱脂及び化成処理した後、印刷装置(図示省略)に供給して、胴部23の外周面に印刷を施す。次いで、塗装装置に供給してその印刷層を含む外周面全体に透明な外面塗膜(オーバーコート又は仕上げニス)を形成し、塗装後の筒体21をオーブン内に通して印刷層及び外面塗膜を焼き付ける。次いで、筒体21の内面を塗装して内面塗膜を形成し、オーブンに通して焼き付ける。
[Printing/painting process]
After the cylindrical body cleaning process, the
なお、例えば材料となる金属板に被覆板を用い、その被覆が外面塗膜や内面塗膜の役割を担う場合や、カップ成形後に印刷やラベリングを行う場合は、当工程(印刷・塗装工程)はなくてもよい。 In addition, for example, when a coating plate is used for a metal plate as a material and the coating plays the role of an outer coating film or an inner coating film, or when printing or labeling is performed after cup molding, this process (printing / painting process) can be omitted.
[拡径工程、トリミング工程及びカール工程]
拡径工程からカール工程までは、図4及び図5に示す金属製カップ製造装置(以下、単に製造装置とする)501が用いられる。この製造装置501は、前述のようにして形成した筒体21を最終形状の金属製カップ1に加工するためのものであり、拡径工程、トリミング工程、カール工程を順に実施する。
[Expanding process, trimming process and curling process]
A metal cup manufacturing apparatus (hereinafter simply referred to as a manufacturing apparatus) 501 shown in FIGS. 4 and 5 is used from the diameter expanding process to the curling process. This
このため、加工の進捗に応じて缶の形状が変化していくが、拡径工程において、筒体21から中間筒体50に至る途中段階の有底筒状の缶の形状を特に限定しない場合は、この製造装置501の加工対象物として、単にワークWとして説明する。また、筒体21、中間筒体50及び金属製カップ1も、製造装置501において取り扱われるので、便宜上、ワークWとして説明する場合もある。
For this reason, the shape of the can changes according to the progress of processing, but in the case where the shape of the bottomed cylindrical can in the intermediate stage from the
この製造装置501は、複数のワークW(筒体21、中間筒体50、金属製カップ1を含む)を、その缶軸C方向を水平に配置して保持するワーク保持部511と、これらワーク等に各種成形加工を施す複数の成形ツール512を保持するツール保持部513と、両保持部511,513を駆動する駆動部514とを備えている。ワークWを保持するワーク保持部511のワーク保持側と、成形ツール512を保持するツール保持部513のツール保持側とが対向して配置されている。
This
ワーク保持部511は、ワークWを保持するチャック517、チャック517を保持する円盤516および円盤516を支持する支持軸515を備える。チャック517は、円盤516においてツール保持部513と対向する表面に、周方向に沿う環状に配列されている。チャック517は、ワークWの底部のリム部8を当接するとともに、胴部下端部の下部円筒部11を保持する。
The
より具体的には、チャック517はワークWの下部を収容するカップ状の本体517Aと、本体517Aに保持された環状のバルーン517Bとを備える。このチャック517において、本体517Aの底部にワークWの底部のリム部8を当接させてバキューム機構(図示せず)によりドーム部6内を陰圧にしてワークWを吸着保持するとともに、エア供給機構(図示せず)により膨張させたバルーン517Bを本体517Aの内周面から膨出させて下部円筒部11を内方に押圧して保持する。
More specifically, the
この円盤516が駆動部514によって支持軸515を中心として間欠的に回転されることにより、図5に示すように、供給部518から供給側スターホイール519を介して供給された筒体21が、チャック517に1個ずつ保持されて円盤516の周方向に搬送される。
By intermittently rotating the
筒体21は、円盤516による搬送中にツール保持部513の各成形ツール512によって成形された後、成形後の金属製カップとして排出側スターホイール601を介して排出部611に順次排出される。
The
ツール保持部513は、各種成形ツール512を保持する円盤613および円盤613を支持する支持軸612を備える。円盤613においてワーク保持部511と対向する表面に、複数の各種成形ツール512が個々のチャック517と対峙可能に周方向に沿う環状に配列され、駆動部514によって円盤613が支持軸612の軸方向に進退する構成とされている。支持軸612は支持軸515の内部において支持軸515と同軸上に設けられる。
The
このツール保持部513に備えられた複数の成形ツール512は、ワークW内に挿入されて底部2側より開口端部22側に向けて徐々に拡径しながら中間筒体50を形成する複数種類のパンチ、トリミングのための切断ツール、及びカール部33を形成するためのカール部成形ツール等であって、各加工段階に応じた加工を行うことができる。これらの成形ツール512は、工程順に円盤613上に周方向に並んで環状に配置されている。
A plurality of forming
支持軸515の軸線を回転中心とするワーク保持部511(円盤516)の間欠的な回転停止位置は、開口部をツール保持部513側に向けた各ワークWの缶軸Cが各成形ツール512の中心軸にそれぞれ一致するように設定される。そして、駆動部514による円盤516の間欠的回転によって、各ワークWは次工程用の各成形ツール512に対向する位置に回転移動されて、次の段階の加工が施される。
The intermittent rotation stop position of the work holding portion 511 (disk 516) about the axis of the
すなわち、ツール保持部513が前進してワーク保持部511とツール保持部513とが互いに接近したときに、各成形ツール512が各工程に応じた加工をワークWに施し、両保持部511,513が互いに離間した状態のときに各ワークWに次工程の成形ツール512が対向するようにワーク保持部511が回転移動される。このように、両保持部511,513が接近して加工を行い、離間及び回転するという動作が繰り返されることにより、ワークWが加工されて金属製カップ1が形成される。
That is, when the
その間、ワークWは、加工前の筒体21の状態から、形状の変化にかかわらず、底部2及び下部円筒部11がワーク保持部511のチャック517により保持された状態が維持され、ワーク保持部511の間欠回転により、ツール保持部513の各成形ツール512に順次対峙させられ、拡径工程、トリミング工程及びカール工程が順次加工される。
During this time, the work W is maintained in a state in which the
拡径工程、トリミング工程、カール工程のそれぞれについて以下に説明しておく。 Each of the diameter expanding process, the trimming process, and the curling process will be described below.
[拡径工程]
拡径工程では、ワークWの胴部に底部2側の直径より開口部側の直径が大きい段部を形成する複数の工程からなる段部形成工程と、その段部を押し広げながらテーパ面状に整形する整形工程とを順次繰り返すことにより、図3(c)に示す中間筒体50を形成する。
[Diameter expansion process]
In the diameter-expanding step, a stepped portion forming step consisting of a plurality of steps of forming a stepped portion having a larger diameter on the opening side than the diameter on the
段部形成工程は、図6に示すように、段付きパンチ41をワークWの中に開口端部から矢印で示すように軸方向に挿入し、段付きパンチ41の段部42によってワークWに、底部2側より開口端部側を拡径する段部43を形成する(図7参照)。
In the step forming step, as shown in FIG. 6, a stepped
整形工程では、図7に示すように、テーパ状の整形面52を有する整形パンチ51をワークWの開口部から軸方向に挿入して、段部形成工程で形成された段部43をテーパ面53に整形する(図8参照)。 In the shaping step, as shown in FIG. 7, a shaping punch 51 having a tapered shaping surface 52 is axially inserted into the opening of the workpiece W to form the stepped portion 43 formed in the stepped portion forming step on the tapered surface. 53 (see FIG. 8).
この段部形成工程と整形工程とを必要回数繰り返した後、最後に、ワークWの開口端部の若干下方位置に上部段部14を形成する。上部段部14の上方は、ストレートの円筒状の上部円筒部12´(図3(c)参照)となる。
After repeating the steps of forming the stepped portion and the shaping step a required number of times, finally, the upper stepped
この一連の工程中、下部段部13より下方の下部円筒部11は、チャック517により保持された状態が維持される。したがって、下部段部13より下方位置は、下部円筒部11がストレートのまま残される。
During this series of steps, the lower
[トリミング工程]
拡径工程において、ワークWは径方向に押し広げられるので、材料の部分的な伸びのばらつきにより、ワークWの開口端縁が周方向に波打つように高さにばらつきが生じやすい。そこで、切断ツールを使ったトリミング工程により開口端部を切り取って高さを揃えた状態とする。この際も、ワークWはチャック517に保持された状態が維持される。このトリミング工程により、ワークWは中間筒体50となる。
[Trimming process]
Since the work W is expanded in the diameter direction in the diameter expanding process, variations in the height of the opening edge of the work W are likely to occur as if the opening edges of the work W undulate in the circumferential direction due to variations in the partial elongation of the material. Therefore, a trimming process using a cutting tool is performed to cut off the opening end to make the heights uniform. Also at this time, the workpiece W is maintained in a state of being held by the
[カール工程]
次いで、中間筒体50の上部円筒部12´のエッジを含む端部を径方向の外側に折り返しながら巻回することによりカール部5を形成する。このカール工程では、図9に示すように、複数のカーリングツール71が用いられる。
[Curl process]
Next, the curled
各カーリングツール71は、缶軸Cに公差する方向に沿う軸C1を中心に回転自在であり、その周方向に沿って成形用溝72を有している。そして、このカーリングツール71を中間筒体50の開口端に缶軸C方向に押し付けながら、上部円筒部12´の周囲を旋回させることにより、成形用溝72によって上部円筒部12´のエッジを含む端部を拡開しながら折り返して、カール部5を形成する。
Each curling
このカール工程においても、ワーク(中間筒体50)Wの下端部はチャック517により保持された状態が維持される。
Also in this curling process, the lower end of the workpiece (intermediate cylindrical body 50) W is kept held by the
このカール工程では、カーリングツール71が中間筒体50を缶軸C方向に押圧するが、中間筒体50の開口端部は缶軸Cに沿うストレートの上部円筒部12´により形成されているとともに、それまでの拡径工程を経たことによる加工硬化の効果も相俟って、座屈や変形が生じにくい。
In this curling process, the curling
このようにして製造される金属製カップ1は、底部2及び開口端部3付近に若干の長さのストレートの下部円筒部11,上部円筒部12が形成され、その間の胴部4の大部分が底部2から開口端部3に向けて漸次拡径するテーパ状に形成されている。この製造方法においては、筒体21の底部2側より開口端部22側の直径が大きい段部43を形成した後、その段部43を押し広げるようにテーパ状に整形するという工程を繰り返すことにより、胴部4の全体を滑らかなテーパ状に形成している。
The
この場合、内周側から半径方向外方に金属材料を押し広げる加工となるので、しわが生じにくい。また、最初に段部43を形成してからテーパ状に整形しているので、段部43を形成せずにテーパ状に加工する場合に比べて割れの発生も少なくなる。このため、滑らかなテーパ状の胴部4を形成することができる。
In this case, since the metal material is expanded radially outward from the inner peripheral side, wrinkles are less likely to occur. In addition, since the stepped portion 43 is first formed and then shaped into a tapered shape, cracks are less likely to occur than when the tapered shape is processed without forming the stepped portion 43 . Therefore, a smooth tapered
しかも、チャック517に保持された状態で加工されるので、滑らかで正確なテーパ面に仕上げることができる。
Moreover, since the workpiece is machined while being held by the
なお、開口端部3にはカール部5が形成されているため、口触りも滑らかである。
In addition, since the curled
また、この金属製カップ1の底部2は、最初の段階で形成される有底円筒状の筒体21に形成した底部2をそのまま用いており、この底部2より上方部分を拡径加工している。したがって、筒体21を形成する工程(筒体形成工程)は、既存の飲料缶用の設備をそのまま用いて実施することができる。なお、本発明では、筒体形成工程より後工程において筒体21の直径を変更する加工を行う場合は、拡径加工だけを行う。つまり、筒体21の直径を縮径加工することはない。
In addition, the
そして、拡径工程からカール工程までの一連の作業は、ワークW(筒体21、中間筒体50及び金属製カップ1を含む)の下端部をチャック517により保持した状態で連続的に行っており、加工時のワークWの姿勢を安定させ、正確かつ安定した加工を行うことができ、寸法ばらつきの少ない金属製カップ1を得ることができる。
A series of operations from the diameter-expanding process to the curling process are continuously performed while the lower end of the work W (including the
また、印刷・塗装工程において、拡径工程前の円筒状の筒体に印刷を施す場合も、拡径工程時の変形の倍率を見込んだ、いわゆる偏倍印刷を容易にすることができ、歪みのない正しい印刷を施して意匠性も向上させることができる。 Also, in the printing/painting process, when printing is applied to the cylindrical body before the diameter-enlarging process, it is possible to facilitate so-called partial-magnification printing, which takes into account the magnification of the deformation during the diameter-expanding process. Designability can also be improved by applying correct printing without defects.
なお、上記実施形態では、拡径工程において、一つの段部を形成した後、この段部をテーパ面状に整形し、その後、その上方に新たな段部を形成してテーパ面状に整形するというように、段部形成工程と整形工程とを交互に繰り返したが、段部形成工程を複数回実施することにより、缶軸Cに沿って複数個の段部を形成した後、これら段部を底部側から1個ずつ順次整形することとしてもよい。また、2個以上の段部をまとめて整形することも可能である。 In the above-described embodiment, in the diameter expanding step, after forming one stepped portion, this stepped portion is shaped into a tapered surface, and then a new stepped portion is formed above it to shape it into a tapered surface. The stepped portion forming step and the shaping step are alternately repeated. It is also possible to shape the parts one by one from the bottom side. It is also possible to collectively shape two or more stepped portions.
本発明では、拡径工程において、ワークの缶軸が成形ツールの加工軸と一致しない状態で製造装置501を用いて拡径加工が行われた場合、ワークが潰れてしまうおそれがある。しかしながら、生産性の観点からは、ワークの缶軸を修正するためだけに装置を停止することなく、稼働し続けられることが望ましい。
In the present invention, in the diameter-expanding process, if diameter-expanding is performed using the
この状況は、例えば、ワークをチャックに移動させてから保持するまでの間に、重力または移動の反動によりワークが動くことで傾き、そのままチャックに保持されることで発生する。なお、この状況は、胴部の形状の自由度を高めるためにチャックによるワークの保持位置を底部に近くした場合や、チャックにバキューム機構が備えられていない場合に発生しやすい。 This situation occurs, for example, when the workpiece tilts due to the movement of the workpiece due to gravitational force or reaction to the movement and is held by the chuck as it is during the period from when the workpiece is moved to the chuck to when it is held. This situation is likely to occur when the workpiece is held by the chuck near the bottom in order to increase the flexibility of the shape of the body, or when the chuck is not equipped with a vacuum mechanism.
これに対して、拡径工程の前にワークの姿勢を修正する姿勢修正工程を行うことができる。すなわち、拡径工程における各成形ツール512による加工を開始する前に、図10に示すように、チャック517に保持された筒体21(ワークW)内に略円筒状の姿勢修正パンチ520を挿入して、筒体21の缶軸Cを各成形ツール512の加工軸520Cに一致させる。
On the other hand, it is possible to perform a posture correcting step for correcting the posture of the workpiece before the diameter expanding step. 10, a substantially cylindrical
姿勢修正パンチ520は、各成形ツール512と同様にツール保持部513に保持され、円盤613と円盤516とが接近することにより、ワーク保持部511に保持されたワークW内に挿入される。これにより傾いたワークWが姿勢修正パンチ520に押され、ワークWの傾きが修正されて缶軸Cが姿勢修正パンチ520の加工軸520Cに一致するので、姿勢を修正するために製造装置を停止する必要がなく、また、バキューム機構を使用しない場合においても、ワークWが傾いて保持された状態で成形ツール512によって潰されるのを防止できる。
The
姿勢修正パンチ520は、図10に示すように、筒体21の内径よりも小さい外径を有する先端部520Aと、筒体21の内径と同じかわずかに大きい外径を有する後端部520Bとを有し、先端部520Aから後端部520Bに向かって滑らかに拡径している。後端部520Bを拡大して図11に示す。
As shown in FIG. 10, the
姿勢修正パンチ520を前進させることにより、ワークWに姿勢修正パンチ520が挿入される。さらに姿勢修正パンチ520を前進させると、先端部520Aから後端部520Bに向かって滑らかに拡径する姿勢修正パンチ520の外面と缶軸Cが傾いたワークWの開口端部22近傍の内面が接し、ここからさらに姿勢修正パンチ520を前進させると、ワークWの開口端部22近傍の内面が姿勢修正パンチ520の加工軸520Cを中心とする同心円筒の半径方向外向きに押されることで、ワークWの姿勢が缶軸Cが加工軸520Cと一致するように修正される。
The
この姿勢修正パンチ520は先端部520AがワークWよりも細いので、ワークWが傾いていても確実に挿入される。そして、ワークWの内径と同じかわずかに大きい外径の後端部520BがワークWに挿入されることにより、ワークWが割れない程度にワークWの内径と後端部の外径が隙間なく一致するため、ワークWの缶軸Cを成形ツール512の加工軸に確実に一致させることができる。また、姿勢修正パンチ520が滑らかに拡径しているので、パンチ520がワークWに接触しながら移動しても、ワークWがパンチ520に引っかかって変形したり、つぶれたりすることがない。
Since the
なお、姿勢修正パンチ520において、先端部520Aおよび後端部520Bは、単一の曲面(球台、テーパ形状など)または複数の曲面を組み合わせてなり、外径が緩やかかつなめらかに先端部520Aから後端部520Bに向かう方向に拡大する。これにより姿勢修正パンチ520の外面を急激に拡大させず、ワークWの損傷を防ぐことができる。先端部520Aが滑らかに拡大することにより、ワークWの傾きが大きい場合には、まず先端部520Aにより姿勢修正を行うことができる。また、姿勢修正パンチ520が滑らかに拡径しているので、姿勢修正パンチ520がワークに接触しながら移動しても、ワークWが姿勢修正パンチ520に引っかかって変形したり、つぶれたりすることがない。なお、姿勢修正パンチ520の最大径は後端部520Bに設けられる。
In the
姿勢修正パンチ520はさらに、先端部520Aと後端部520Bとの間を連続する略円筒面を有する中間部520Dを備えてもよい。ワークWの缶軸C方向長さに応じて、中間部520Dを設けて姿勢修正パンチ520の長さを適宜設定できる。
The
姿勢修正パンチ520は、最前進しても先端部520AとワークWの底部2の内面との間に隙間が形成されるように、つまり底部2に接触しないように設けられる。これにより、姿勢修正パンチ520が次の工程に移動するワークWと接触して潰してしまうことを防止できる。
The
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を適宜変更可能である。例えば、姿勢修正パンチをワークの底部に接触可能な長さにして、底部に姿勢修正パンチを当てることにより姿勢修正を行ってもよい。また、姿勢修正パンチの先端部から後端部に向けて拡径することは、必ずしもパンチ長さ全域、また、先端部など各部の長さ方向全域にわたり行われていなくてもよい。つまり、例えば缶軸方向において外径が拡径する部分以外に、一定である部分や、縮径する部分があってもよい。 In addition, the above embodiments can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention. For example, the posture correction may be performed by setting the posture correction punch to a length that can contact the bottom of the workpiece and applying the posture correction punch to the bottom. Moreover, the diameter expansion from the front end portion to the rear end portion of the posture correcting punch does not necessarily have to be performed over the entire length of the punch or over the entire length of each portion such as the front end. That is, for example, in addition to the portion where the outer diameter expands in the can axial direction, there may be a portion where the outer diameter is constant or a portion where the outer diameter is reduced.
C 缶軸
W ワーク
1 金属製カップ
2 底部
3 開口端部
4 胴部
5 カール部
6 ドーム部
7 内側テーパ壁部
8 リム部
9 立ち上がり部
11 下部円筒部
12 上部円筒部
13 下部段部
14 上部段部
15 テーパ筒部
21 筒体
22 開口端部
23 胴部
25 カップ
41,51 パンチ
42 段部
43 段部
52 整形面
53 テーパ面
71 カーリングツール
72 成形用溝
501 金属製カップ製造装置
511 ワーク保持部
512 成形ツール
513 ツール保持部
514 駆動部
515 支持軸
516 円盤
517 チャック(保持装置)
517A 本体
517B バルーン
518 供給部
519 供給側スターホイール
520 姿勢修正パンチ
520A 先端部
520B 後端部
520C 加工軸
520D 中間部
601 排出側スターホイール
611 排出部
612 支持軸
613 円盤
C can
517A
Claims (6)
前記筒体形成工程後に、前記筒体の前記底部付近に設けられた下部円筒部をチャックにより保持し、前記筒体に開口端部側からパンチを押し込んで、前記筒体の胴部を前記底部側より前記開口端部側に向けて徐々に拡径して、テーパ筒部を有する中間筒体を形成する拡径工程と、
前記下部円筒部を前記チャックにより保持した状態を維持したまま、前記中間筒体の前記開口端部を折り返してカール部を形成するカール工程と、
を経て金属製カップを形成することを特徴とする金属製カップの製造方法。 a cylindrical body forming step of forming a cylindrical body having a bottom portion by drawing and ironing a metal plate;
After the cylindrical body forming step, a lower cylindrical portion provided in the vicinity of the bottom portion of the cylindrical body is held by a chuck, and a punch is pushed into the cylindrical body from the open end side to form the body portion of the cylindrical body on the bottom portion. a diameter increasing step of gradually increasing the diameter from the side toward the opening end side to form an intermediate cylindrical body having a tapered cylindrical portion;
a curling step of forming a curled portion by folding back the open end portion of the intermediate cylinder while maintaining the state in which the lower cylindrical portion is held by the chuck;
A method of manufacturing a metal cup, comprising forming the metal cup through
前記筒体の内径よりも小さい外径を有する先端部と、前記筒体の前記内径と同じかわずかに大きい外径を有する後端部と、を有し、
前記先端部から前記後端部に向かって滑らかに拡径していることを特徴とする請求項5に記載の金属製カップの製造方法。 The posture correcting punch is
a front end portion having an outer diameter smaller than the inner diameter of the barrel and a rear end portion having an outer diameter equal to or slightly larger than the inner diameter of the barrel;
6. The method of manufacturing a metal cup according to claim 5, wherein the diameter is smoothly expanded from the tip portion toward the rear end portion.
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