JP2023149445A - 角型缶製造方法および角型缶製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを増大させることなく、長辺壁の肉厚に不均一が生じることを抑制する角型缶製造方法および角型缶製造装置を提供すること。
【解決手段】中間成形品の筒状部予定部に絞りしごき加工を施す絞りしごき工程を含み、ダイおよびパンチは、ダイ加工貫通孔４１ａ内にパンチを無負荷状態で挿入した状態で、パンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向中央部とダイ長辺壁加工部４１ｃとの間の短辺方向間隔Ｗ１が、パンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向両端部とダイ長辺壁加工部４１ｃとの間の短辺方向間隔Ｗ２よりも狭くなるように形成されている角型缶製造方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、角型缶を形成する角型缶製造方法および角型缶製造装置に関し、特に、リチウムイオン電池のケースとして用いられる角形缶の角型缶製造方法および角型缶製造装置に関する。

従来、底壁および角型筒状部を備えた金属製の角型缶の製造方法として、ブランクに対して複数回の絞り加工または絞りしごき加工を施すことで、角型缶を製造することが知られており（例えば、特許文献１を参照）、また、このような絞り加工または絞りしごき加工の最終工程として実施される絞りしごき加工において、最終成形品の角型筒状部の外寸や内寸等の形状を考慮して、略矩形状の断面形状で形成されたパンチ加工外周面を備えたパンチ、および、同様に略矩形状の断面形状で形成されたダイ加工貫通孔を備えたダイを用いることも知られている。

特開２０１８－５１５７５号公報

ところが、このように成形される角型缶において、本出願人は、製造する角型缶の角型筒状部の扁平率（短辺方向寸法に対する長辺方向寸法の比率）が高い場合に、角型筒状部の長辺壁に肉厚の不均一が生じることを確認した。

高度な形状精度を要求されるリチウムイオン電池のケース等に角型缶を用いる場合等、角型缶の使用用途によっては、このような角型筒状部の肉厚の不均一を許容できない場合がある。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構成で、製造コストを増大させることなく、長辺壁の肉厚に不均一が生じることを抑制する角型缶製造方法および角型缶製造装置を提供することを目的とするものである。

本発明の角型缶製造方法は、底壁と一対の長辺壁および一対の短辺壁を有した角型筒状部とを備えた角型缶を製造する角型缶製造方法であって、前記角型缶製造方法は、ダイに形成されたダイ加工貫通孔のダイ加工内周面と前記ダイ加工貫通孔に挿入されるパンチに形成されたパンチ加工外周面との間隙で、中間成形品の筒状部予定部に絞りしごき加工を施す絞りしごき工程を含み、前記ダイ加工内周面は、前記中間成形品の長辺壁予定部に加工を施すダイ長辺壁加工部を有し、前記パンチ加工外周面は、前記長辺壁予定部に加工を施すパンチ長辺壁加工部を有し、前記ダイおよび前記パンチは、前記ダイ加工貫通孔内に前記パンチを無負荷状態で挿入した状態で、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向中央部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔が、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向両端部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔よりも狭くなるように形成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本発明の角型缶製造装置は、底壁と一対の長辺壁および一対の短辺壁を有した角型筒状部とを備えた角型缶を製造する角型缶製造装置であって、前記角型缶製造装置は、ダイに形成されたダイ加工貫通孔のダイ加工内周面と前記ダイ加工貫通孔に挿入されるパンチに形成されたパンチ加工外周面との間隙で、中間成形品の筒状部予定部に絞りしごき加工を施す絞りしごきユニットを備え、前記ダイ加工内周面は、前記中間成形品の長辺壁予定部に加工を施すダイ長辺壁加工部を有し、前記パンチ加工外周面は、前記長辺壁予定部に加工を施すパンチ長辺壁加工部を有し、前記ダイおよび前記パンチは、前記ダイ加工貫通孔内に前記パンチを無負荷状態で挿入した状態で、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向中央部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔が、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向両端部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔よりも狭くなるように形成されていることにより、前記課題を解決するものである。

本発明によれば、ダイ加工貫通孔内にパンチを無負荷状態で挿入した状態で、パンチ長辺壁加工部の長辺方向中央部とダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔が、パンチ長辺壁加工部の長辺方向両端部とダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔よりも狭くなるように、ダイおよびパンチを形成することにより、簡素な構成で、製造コストを増大させることなく、成形される角型缶の長辺壁の肉厚に不均一（偏り）が生じることを抑制できる。
すなわち、ダイ加工貫通孔の扁平率（短辺方向寸法に対する長辺方向寸法の比率）が高い場合、絞りしごき加工時に、成形反力によってダイ長辺壁加工部の長辺方向中央部が短辺方向外側に向けて寄るようにダイ長辺壁加工部に撓みが生じる場合があるが、本発明では、当該ダイ長辺壁加工部の撓みを考慮して、ダイ長辺壁加工部とパンチ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔を設定することにより、成形反力に起因してダイ長辺壁加工部に撓みが生じる絞りしごき加工時において、長辺方向両端部におけるダイ長辺壁加工部とパンチ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔と、長辺方向中央部におけるダイ長辺壁加工部とパンチ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔との間の寸法差を小さくすることが可能であるため、成形される角型缶の長辺壁の肉厚分布をより均一に近づけることができる。
また、本発明では、製造コストの増大を招くことになる、ダイの金型材質を超硬合金等のヤング率の高い材質に変更する等のダイ長辺壁加工部の撓み自体を抑制する対策を施す必要がないため、製造コストの増大を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る角型缶製造方法の最終成形品である角型缶を示す説明図。 角型缶製造方法の各工程を示す説明図。 角型缶製造方法の各工程を示す説明図。 絞りしごきユニットを示す説明図。 絞りしごき加工時の様子を示す説明図。 絞りしごきユニットのダイ加工貫通孔内にパンチを無負荷状態で挿入した状態および変形例を示す説明図。 絞りしごき加工時におけるダイおよびパンチの様子を示す説明図。 形状矯正ユニットを示す説明図。 形状矯正ユニットを示す説明図。 キャニング現象を説明する説明図。

以下に、本発明の一実施形態である角型缶製造方法および角型缶製造装置１０について、図面に基づいて説明する。
［角型缶６０（最終成形品）］

まず、角型缶製造方法および角型缶製造装置１０によって製造される最終成形品である角型缶６０は、アルミニウム等の金属から成り、本実施形態では、リチウムイオン電池のケースとして用いられるものであり、図１に示すように、平板状（または略平板状）の底壁６１と、角型筒状部６５とを備えている。

底壁６１は、図１に示すように、その外縁に、一対の底長辺部６２と一対の底短辺部６３とを有した略四角形状（または四角形状）に形成されている。
底長辺部６２は、長辺方向に沿って直線状（または略直線状）に延びる部位である。
底短辺部６３は、底長辺部６２との間で９０°の角度を成すように、短辺方向に沿って直線状（または略直線状）に延びる部位である。
底長辺部６２と底短辺部６３との間には、底長辺部６２と底短辺部６３とを滑らかに繋ぐ外周側に凸状に湾曲した底湾曲角部６４が形成されている。本実施形態では、各底湾曲角部６４は、同じ単一Ｒ（単一の曲率半径）で湾曲して形成されている。

角型筒状部６５は、図１に示すように、短辺方向に対向して配置される一対の長辺壁６６と、長辺方向に対向して配置される一対の短辺壁６７とを有している。
各長辺壁６６は、図１に示すように、底長辺部６２から上方に向けて立ち上がるように形成された平板状（または略平板状）の部位であり、一対の長辺壁６６は、互いに平行に形成されている。
各短辺壁６７は、図１に示すように、長辺壁６６との間で９０°の角度を成すように、底短辺部６３から上方に向けて立ち上がるように形成された平板状（または略平板状）の部位であり、一対の短辺壁６７は、互いに平行に形成されている。
長辺壁６６と短辺壁６７との間には、底湾曲角部６４から上方に向けて立ち上がるように形成され、長辺壁６６と短辺壁６７とを滑らかに繋ぐ外周側に凸状に湾曲したＲ形状の角部壁６８が形成されている。本実施形態では、各角部壁６８は、同じ単一Ｒ（単一の曲率半径）で湾曲して形成されている。
［角型缶製造方法］

角型缶製造方法は、角型缶６０を製造するものであり、図２、３に示すように、ブランク６０Ａを用意するブランク用意工程と、ブランク６０Ａの所定箇所にコイニング加工を施すコイニング工程と、コイニング工程を経たブランク６０Ａに対して１回目の絞り加工を施す第１絞り工程と、第１絞り工程を経たカップ状の第１中間成形品６０Ｂに対して２回目の絞り加工を施す第２絞り工程と、第２絞り工程によって得られた第２中間成形品６０Ｃに対して絞りしごき加工を施す絞りしごき工程と、絞りしごき工程によって得られた第３中間成形品６０Ｄの形状を矯正する形状矯正工程とを有している。

以下に、角型缶製造方法の各工程について、具体的に説明する。

まず、ブランク用意工程は、図２（ａ）に示すように、アルミニウム等の金属製の帯板に打ち抜き加工を施すことで金属板としてのブランク６０Ａを形成するものである。

コイニング工程は、図２（ｂ）に示すように、ブランク６０Ａの所定箇所に、板厚方向にプレスを施すことにより、板厚を薄くするコイニング加工を施すものである。
本実施形態では、ブランク６０Ａの底壁予定部（最終成形品である角型缶６０の状態で底壁６１となる部位）に、板厚方向にプレスを施すことにより、板厚を薄くするコイニング加工を施す。

第１絞り工程は、図２（ｃ）に示すように、コイニング工程を経たブランク６０Ａに対して、絞り加工を施すことでカップ状の第１中間成形品６０Ｂを形成するものである。
具体的には、第１絞り工程では、ブランク６０Ａに皺が形成されることを抑制するしわ押さえとして機能するブランクホルダ２３によってブランク６０Ａを上側から押さえた状態で、ダイ２１に形成されたダイ加工貫通孔２１ａ内にパンチ２２によって上方からブランク６０Ａを押し込む（引き込む）ことで、ブランク６０Ａを塑性変形させてカップ状の第１中間成形品６０Ｂを形成する。

第２絞り工程は、図３（ｄ）に示すように、第１絞り工程によって得られた第１中間成形品６０Ｂに対して、２回目の絞り加工を施すことで第２中間成形品６０Ｃを形成するものである。
具体的には、第２絞り工程では、第２中間成形品６０Ｃに皺が形成されることを抑制するしわ押さえとして機能するブランクホルダ３３によって第１中間成形品６０Ｂを上側（内側）から押さえた状態で、ダイ３１に形成されたダイ加工貫通孔３１ａ内にパンチ３２によって第１中間成形品６０Ｂを押し込む（引き込む）ことで、第１中間成形品６０Ｂを塑性変形させて第２中間成形品６０Ｃを形成する。
なお、この絞り加工時には、ダイ加工貫通孔３１ａ内に、パンチ３２および第１中間成形品６０Ｂ（の一部）のみが挿入され、ブランクホルダ３３は挿入されない。

絞りしごき工程は、図３（ｅ）に示すように、ダイ４１に形成されたダイ加工貫通孔４１ａとダイ加工貫通孔４１ａに挿入されるパンチ４２との間隙で、主に第２中間成形品６０Ｃの筒状部予定部６５Ｃ（最終成形品の状態で角型筒状部６５となる部位）に絞りしごき加工を施して、第３中間成形品６０Ｄを形成するものである。
なお、絞りしごき工程では、第２中間成形品６０Ｃの底壁予定部６１Ｃ（最終成形品の状態で底壁６１となる部位）の一部にも、絞りしごき加工が施される。

具体的には、絞りしごき工程では、図５に示すように、第３中間成形品６０Ｄに皺が形成されることを抑制するしわ押さえとして機能するブランクホルダ４３によって第２中間成形品６０Ｃを上側（内側）から押さえた状態で、ダイ４１に対してパンチ４２を相対的に移動させる（本実施形態では、固定状態で設けられたダイ４１に対してパンチ４２およびブランクホルダ４３を移動させる）ことで、パンチ４２によってダイ加工貫通孔４１ａ内に第２中間成形品６０Ｃを押し込み（引き込み）、ダイ加工貫通孔４１ａのダイ加工内周面４１ｂとパンチ４２のパンチ加工外周面４２ａとの間隙で、第２中間成形品６０Ｃを塑性変形させて第３中間成形品６０Ｄを形成する。
なお、上記の絞りしごき加工時には、ダイ加工貫通孔４１ａ内に、パンチ４２および第２中間成形品６０Ｃ（の一部）のみが挿入され、ブランクホルダ４３は挿入されない。

絞りしごき工程で用いられるダイ４１は、図４や図５に示すように、絞りしごき加工時におけるパンチ移動方向（本実施形態では、上下方向）に貫通して形成されるダイ加工貫通孔４１ａを有している。
ダイ加工貫通孔４１ａは、図４や図５に示すように、パンチ移動方向（上下方向）に平行な面として形成されたダイ加工内周面４１ｂと、ダイ加工内周面４１ｂのパンチ移動方向（上下方向）の手前側（上方側）に形成されたテーパ加工面４１ｆとを有している。
ダイ加工内周面４１ｂは、図４～図６に示すように、第２中間成形品６０Ｃの長辺壁予定部６６Ｃ（最終成形品の状態で長辺壁６６となる部位）に加工を施す一対のダイ長辺壁加工部４１ｃと、第２中間成形品６０Ｃの短辺壁予定部６７Ｃ（最終成形品の状態で短辺壁６７となる部位）に加工を施す一対のダイ短辺壁加工部４１ｄとを有している。
各ダイ長辺壁加工部４１ｃは、図４や図６（ａ）に示すように、パンチ移動方向（上下方向）に見た場合（ダイ４１をパンチ移動方向に垂直な面で切って断面視した場合）に、長辺方向に沿って直線状に延びるように形成されている。
各ダイ短辺壁加工部４１ｄは、図４や図６（ａ）に示すように、パンチ移動方向（上下方向）に見た場合（ダイ４１をパンチ移動方向に垂直な面で切って断面視した場合）に、短辺方向に沿って直線状に延びるように形成されている。
また、ダイ長辺壁加工部４１ｃとダイ短辺壁加工部４１ｄとの間には、図４や図６（ａ）に示すように、ダイ長辺壁加工部４１ｃとダイ短辺壁加工部４１ｄとを滑らかに繋ぐ外周側に凸状に湾曲した湾曲角部４１ｅが形成されている。この湾曲角部４１ｅは、第２中間成形品６０Ｃの角部壁予定部６８Ｃ（最終成形品の状態で角型筒状部６５の角部壁６８となる部分）付近に加工を施す部位として機能する。本実施形態では、各湾曲角部４１ｅは、同じ単一Ｒ（単一の曲率半径）で湾曲して形成されている。
テーパ加工面４１ｆは、図４や図５に示すように、パンチ移動方向（上下方向）の奥側（下方側）に向かうに従って、縮径する（長辺方向および短辺方向における幅が狭くなる）ように傾斜して形成されている。

絞りしごき工程で用いられるパンチ４２は、図４～図６に示すように、絞りしごき加工時にダイ加工貫通孔４１ａの内側面に対向する外周面として、パンチ移動方向（上下方向）に平行な面として形成されたパンチ加工外周面４２ａを有している。
パンチ加工外周面４２ａは、図４や図６（ａ）に示すように、ダイ長辺壁加工部４１ｃと協働して第２中間成形品６０Ｃの長辺壁予定部６６Ｃに加工を施す一対のパンチ長辺壁加工部４２ｂと、ダイ短辺壁加工部４１ｄと協働して第２中間成形品６０Ｃの短辺壁予定部６７Ｃに加工を施す一対のパンチ短辺壁加工部４２ｃとを有している。

各パンチ長辺壁加工部４２ｂは、図６（ａ）に示すように、パンチ長辺壁加工部４２ｂのうち最も短辺方向外側に位置する加工頂部４２ｂ－１と、加工頂部４２ｂ－１の長辺方向両側に形成されて長辺方向外側に向かうに従って短辺方向内側に寄るように傾斜した傾斜部４２ｂ－２とを有し、その長辺方向中央部がその長辺方向両端側よりも短辺方向外側に膨れた全体形状を有している。
加工頂部４２ｂ－１は、図６（ａ）に示すように、パンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向中央（または長辺方向中央付近）に形成され、本実施形態では、パンチ移動方向（上下方向）に見た場合（パンチ４２をパンチ移動方向に垂直な面で切って断面視した場合）に、長辺方向に沿って直線状に延びる部位として形成されている。
なお、加工頂部４２ｂ－１を、断面視した場合に直線状に延びる部位として形成した場合、図６（ｂ）に示す変形例のように、加工頂部４２ｂ－１を断面視した場合に点状に形成した場合と比較して、絞りしごき加工時に、成形反力に起因してダイ長辺壁加工部４１ｃに生じる撓みの量を低減させることができる。
傾斜部４２ｂ－２は、図１に示すように、パンチ移動方向（上下方向）に見た場合（パンチ４２をパンチ移動方向に垂直な面で切って断面視した場合）に、直線状に延びる部位として形成されている。

各パンチ短辺壁加工部４２ｃは、図６（ａ）に示すように、パンチ移動方向（上下方向）に見た場合（パンチ４２をパンチ移動方向に垂直な面で切って断面視した場合）に、短辺方向に沿って直線状に延びるように形成されている。

また、パンチ長辺壁加工部４２ｂとパンチ短辺壁加工部４２ｃとの間には、パンチ長辺壁加工部４２ｂとパンチ短辺壁加工部４２ｃとを滑らかに繋ぐ外周側に凸状に湾曲した湾曲角部４２ｄが形成されている。湾曲角部４２ｄは、ダイ４１の湾曲角部４１ｅと協働して、第２中間成形品６０Ｃの角部壁予定部６８Ｃ付近に加工を施す部位として機能する。本実施形態では、各湾曲角部４２ｄは、同じ単一Ｒ（単一の曲率半径）で湾曲して形成されている。

なお、絞りしごき加工時には、ダイ長辺壁加工部４１ｃとパンチ長辺壁加工部４２ｂとの間隙に第２中間成形品６０Ｃを押し込む（引き込む）ことで、主に第２中間成形品６０Ｃの長辺壁予定部６６Ｃに対して板厚を薄くするしごき加工が施されるとともに、ダイ短辺壁加工部４１ｄとパンチ短辺壁加工部４２ｃとの間隙に第２中間成形品６０Ｃを押し込む（引き込む）ことで、主に第２中間成形品６０Ｃの角部壁予定部６８Ｃ（および短辺壁予定部６７Ｃ）付近に対してしぼり加工が施される。

ここで、本実施形態のように、ダイ加工貫通孔４１ａの扁平率（短辺方向寸法に対する長辺方向寸法の比率）が高い場合、図７（ａ）に示すように、絞りしごき加工時に、成形反力によってダイ長辺壁加工部４１ｃの長辺方向中央部が短辺方向外側に向けて寄るようにダイ長辺壁加工部４１ｃに撓みが生じ、その結果、図６（ａ）に示すように、ダイ加工貫通孔４１ａ内にパンチ４２を無負荷状態で挿入した状態と比較して、ダイ長辺壁加工部４１ｃの長辺方向中央部における、ダイ長辺壁加工部４１ｃとパンチ長辺壁加工部４２ｂとの間の短辺方向間隔Ｗ１が広がることになる。
そのため、図７（ｂ）に示すように、ダイ長辺壁加工部４１ｃおよびパンチ長辺壁加工部４２ｂを長辺方向に沿って直線状に延びるように形成した場合等、ダイ長辺壁加工部４１ｃとパンチ長辺壁加工部４２ｂとの間の短辺方向間隔Ｗ１、Ｗ２が一定になるように設定した場合、絞りしごき加工を施された長辺壁予定部６６Ｃの肉厚が、長辺方向中央部が厚く長辺方向両端部側に向かうに従って薄くなり、長辺壁予定部６６Ｃの均一な肉厚分布を実現できないことになる。
これに対して、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、ダイ長辺壁加工部４１ｃおよびパンチ長辺壁加工部４２ｂは、ダイ加工貫通孔４１ａ内にパンチ４２を無負荷状態で挿入した状態（言い替えると、ダイ長辺壁加工部４１ｃとパンチ長辺壁加工部４２ｂとの間に第２中間成形品６０Ｃが介在されておらず、ダイ４１およびパンチ４２に成形反力がかかっていない状態）で、パンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向中央部とダイ長辺壁加工部４１ｃとの間の短辺方向間隔Ｗ１が、パンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向両端部とダイ長辺壁加工部４１ｃとの間の短辺方向間隔Ｗ２よりも狭くなるようになっている。
これにより、成形反力に起因してダイ長辺壁加工部４１ｃに撓みが生じる絞りしごき加工時において、長辺方向両端部におけるダイ長辺壁加工部４１ｃとパンチ長辺壁加工部４２ｂとの間の短辺方向間隔Ｗ２と、長辺方向中央部のダイ長辺壁加工部４１ｃとパンチ長辺壁加工部４２ｂとの間の短辺方向間隔Ｗ１との間の寸法差を小さくすることが可能であるため、成形される長辺壁予定部６６Ｃの肉厚分布をより均一に近づけることができる。

また、ダイ４１およびパンチ４２は、図６（ａ）に示すように、ダイ加工貫通孔４１ａ内にパンチ４２を無負荷状態で挿入した状態で、パンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向中央部とダイ長辺壁加工部４１ｃとの間の短辺方向間隔Ｗ１が、パンチ短辺壁加工部４２ｃとダイ短辺壁加工部４１ｄとの間の長辺方向間隔Ｗ３よりも狭くなるように形成されている。

なお、ダイ加工内周面４１ｂおよびパンチ加工外周面４２ａは、図６（ａ）等に示すように、パンチ移動方向（上下方向）に見た場合に、それぞれ、長辺方向に線対称であるとともに短辺方向に線対称に形成されている。
また、絞りしごき加工時には、長辺方向におけるパンチ４２を挟んで両側の、ダイ長辺壁加工部４１ｃおよびパンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向間隔Ｗ１、Ｗ２が同じであり、短辺方向におけるパンチ４２を挟んで両側の、ダイ短辺壁加工部４１ｄおよびパンチ短辺壁加工部４２ｃの間隔Ｗ３が同じであるように、ダイ加工貫通孔４１ａ内にパンチ４２が挿入される。

形状矯正工程は、図３（ｆ）に示すように、絞りしごき工程によって得られた第３中間成形品６０Ｄの一対の長辺壁予定部６６Ｄ（最終成形品の状態で長辺壁６６となる部位）間の短辺方向間隔を拡げる（拡幅加工を施す）とともに、第３中間成形品６０Ｄの底壁予定部６１Ｄ（最終成形品の状態で底壁６１となる部位）を平坦化させる（平坦な状態に近づける、平坦化加工を施す）ことで、第４中間成形品６０Ｅを形成するものである。

形状矯正工程では、図９に示すように、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２を挿入した状態で、ダイ５１に対して形状矯正パンチ５２を相対的に移動させて（本実施形態では、固定状態で設けられたダイ５１に対して形状矯正パンチ５２を移動させて）、ダイ加工貫通孔５１ａ内に形状矯正パンチ５２によって第３中間成形品６０Ｄを押し込む（引き込む）とともに、第３中間成形品６０Ｄの底壁予定部６１Ｄを形状矯正パンチ５２と底壁押圧部材５３とで挟み込む一工程で、上記の拡幅加工および平坦化加工を施す。

以下に、形状矯正工程の各加工について、具体的に説明する。

まず、拡幅加工は、図８や図９に示すように、外側サポート部材５４によって支持された状態の第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２を挿入することにより、第３中間成形品６０Ｄ内に挿入された形状矯正パンチ５２の短辺壁側押さえ部５２ｂによって一対の短辺壁予定部６７Ｄが互いに近づくことを規制しつつ、第３中間成形品６０Ｄ内に挿入された形状矯正パンチ５２の長辺壁押圧部５２ｃによって各長辺壁予定部６６Ｄ（の特に長手方向中央部付近）を短辺方向外側に向けて押すことで、一対の長辺壁予定部６６Ｄ間（特に長辺壁予定部６６Ｄの長辺方向中央部間）の短辺方向間隔をくさび状に押し拡げるものである。
この拡幅加工によって、図１０に示すような、各長辺壁１６６の長辺方向中央部が短辺方向内側に向けて凹む所謂キャニング現象が生じた場合であっても、形状を補正することができる。

短辺壁側押さえ部５２ｂは、図９に示すように、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２が挿入された状態で、第３中間成形品６０Ｄの開口部側において、各長辺壁予定部６６Ｄの長辺方向の両側部分および各短辺壁予定部６７Ｄ（最終成形品の状態で短辺壁６７となる部位）を内側から押さえるように配置される。
これにより、短辺壁側押さえ部５２ｂは、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２が挿入された状態で、一対の長辺壁予定部６６Ｄの長辺方向の両側部分が互いに近づくことを押さえる（規制する）とともに、一対の短辺壁予定部６７Ｄが互いに近づくことを押さえる（規制する）機能を発揮する。
なお、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２が挿入された状態で、一対の長辺壁予定部６６Ｄの長辺方向の両側部分間の間隔を短辺方向にくさび状に押し拡げるように、短辺壁側押さえ部５２ｂを設計してもよく、また、一対の短辺壁予定部６７Ｄ間の間隔を長辺方向にくさび状に押し拡げるように、短辺壁側押さえ部５２ｂを設計してもよい。
短辺壁側押さえ部５２ｂは、図９に示すように、パンチ移動方向（上下方向）における奥側（下側）に、奥側に向かうに従って長辺方向の内側に寄るように傾斜したテーパ部を有しており、これにより、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２を挿入し易くなる。
また、本実施形態では、短辺壁側押さえ部５２ｂは、パンチ本体５２ａとは別体に形成されパンチ本体５２ａに固定状態で取り付けられる別の部材から構成されており、これにより、短辺壁側押さえ部５２ｂによる長辺壁予定部６６Ｄおよび短辺壁予定部６７Ｄの押圧の程度を容易に調整することができる。しかしながら、短辺壁側押さえ部５２ｂをパンチ本体５２ａに一体に形成してもよい。

長辺壁押圧部５２ｃは、図９に示すように、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２が挿入された状態で、第３中間成形品６０Ｄの開口部側において、各長辺壁予定部６６Ｄの長辺方向の中央部分を内側から押すように配置される。
これにより、長辺壁押圧部５２ｃは、一対の長辺壁予定部６６Ｄ間の短辺方向間隔を押し拡げる機能を発揮する。
長辺壁押圧部５２ｃは、図９に示すように、その長辺方向中央部がその長辺方向両端部よりも短辺方向外側に膨れて位置した押圧面を有している。
また、長辺壁押圧部５２ｃは、図９に示すように、パンチ移動方向（上下方向）における奥側（下側）に、奥側に向かうに従って短辺方向の内側に寄るように傾斜したテーパ部を有しており、これにより、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２を挿入し易くなる。
また、本実施形態では、長辺壁押圧部５２ｃは、パンチ本体５２ａとは別体に形成されパンチ本体５２ａに固定状態で取り付けられる別の部材から構成されており、これにより、長辺壁押圧部５２ｃによる長辺壁予定部６６Ｄの押圧の程度を容易に調整することができる。しかしながら、長辺壁押圧部５２ｃをパンチ本体５２ａに一体に形成してもよい。

なお、本実施形態では、図９に示すように、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２が挿入された状態で、短辺壁側押さえ部５２ｂや長辺壁押圧部５２ｃが、第３中間成形品６０Ｄの開口部側（開口部付近）に対応する位置に配置されるものとして説明したが、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２が挿入された状態での第３中間成形品６０Ｄに対する短辺壁側押さえ部５２ｂや長辺壁押圧部５２ｃの配置は上記に限定されず、例えば、形状矯正パンチ５２が挿入された状態で、第３中間成形品６０Ｄのパンチ移動方向（上下方向）における中央付近に対応する位置に短辺壁側押さえ部５２ｂや長辺壁押圧部５２ｃが配置されるようにしてもよい。
また、短辺壁側押さえ部５２ｂや長辺壁押圧部５２ｃの数量についても、図８や図９に示したものに限定されず、例えば、図８や図９に示したものに加えて、形状矯正パンチ５２が挿入された状態で、第３中間成形品６０Ｄのパンチ移動方向（上下方向）における中央付近に対応する位置に配置される短辺壁側押さえ部５２ｂや長辺壁押圧部５２ｃを追加で設けてもよい。

外側サポート部材５４は、図９に示すように、拡幅加工時に、第３中間成形品６０Ｄのフランジ部６９Ｄを下側から支持し、第３中間成形品６０Ｄの開口部側（開口部付近）において、各長辺壁予定部６６Ｄの長辺方向の両側部分を外側から押さえるように配置される。
これにより、外側サポート部材５４は、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２を挿入する時に、第３中間成形品６０Ｄを支持するとともに、各長辺壁予定部６６Ｄの長辺方向の両側部分が短辺方向外側に広がることを押さえる（規制する）機能を発揮する。

なお、実施形態に応じて、外側サポート部材５４に代えて、または、外側サポート部材５４に追加して、任意の位置で第３中間成形品６０Ｄを外側から支える他のサポート部材を設けてもよい。

平坦化加工は、形状矯正パンチ５２を移動させることで、第３中間成形品６０Ｄ内に挿入された形状矯正パンチ５２の底壁押圧部５２ｄと底壁予定部６１Ｄの外側面側に配置された底壁押圧部材５３とによって底壁予定部６１Ｄを挟み込むとともに、形状矯正パンチ５２によってダイ加工貫通孔５１ａ内に第３中間成形品６０Ｄ（の底壁予定部６１Ｄおよび底壁予定部６１Ｄ付近の筒状部予定部６５Ｄの一部分）を押し込む（引き込む）ことで、ダイ５１に形成されたダイ加工貫通孔５１ａのダイ加工内周面とダイ加工貫通孔５１ａに挿入される形状矯正パンチ５２のパンチ加工外周面との間隙で、第３中間成形品６０Ｄの筒状部予定部６５Ｄと底壁予定部６１Ｄとの間の接続部（湾曲角部）付近（図９に示す領域Ｒ）にその周方向全域に亘って絞りしごき加工を施すことで、底壁予定部６１Ｄを平坦化させるものである。

底壁予定部６１Ｄを挟み込む、形状矯正パンチ５２の底壁押圧部５２ｄの押圧面と底壁押圧部材５３の押圧面とは、それぞれ平坦状に形成されている。
なお、形状矯正パンチ５２の底壁押圧部５２ｄは、パンチ本体５２ａと一体に形成されているが、パンチ本体５２ａとは別体に形成された別の部材から底壁押圧部５２ｄを構成してもよい。
また、底壁押圧部材５３は、エアシリンダ（図示しない）によって支持されており、平坦化加工時に、パンチ（第３中間成形品６０Ｄ）によって下方に押された場合に、パンチ（第３中間成形品６０Ｄ）とともに下方に移動しつつ、形状矯正パンチ５２との間で底壁予定部６１Ｄを挟み込んで底壁予定部６１Ｄに適度なプレス（圧力）を加えるようになっている。なお、上述した平坦化加工時には、エアシリンダ（図示しない）によってパンチ（第３中間成形品６０Ｄ）が底壁押圧部材５３に衝突した際の衝撃が緩和される。

なお、上述した第１、２絞り工程および絞りしごき工程では、底壁押圧部材５３（およびエアシリンダ）に相当する、底壁予定部の外側（下側）を支える設備は使用しておらず、すなわち、下方に移動するパンチとで底壁予定部６１Ｄを挟み込むための設備は使用していない。

上述したような本実施形態の形状矯正工程では、第３中間成形品６０Ｄ内に形状矯正パンチ５２を挿入した後に、ダイ５１および底壁押圧部材５３側に向けて形状矯正パンチ５２を移動させる一工程（一動作）で筒状部予定部６５Ｄの形状矯正（拡幅加工）および底壁予定部６１Ｄの形状矯正（平坦化加工）をまとめて行うことが可能であるため、製造負担の増大を抑えつつ、角型缶６０の形状精度を向上させることができる。
また、絞り加工または絞りしごき加工において、中間成形品の底壁予定部をパンチと底壁予定部の外側に設置された部材とで挟み込む構成とすることで、底壁に外側への膨れが生じることを抑制することも考えられるが、このような構成とした場合、絞り加工または絞りしごき加工ではパンチのストローク量を大きく設計する必要があり、底壁予定部の外側（下側）に設置された部材についてもパンチの移動に追従して移動させる構造とする必要があるため、装置コストの増大および製造速度の低下を招くことになる。これに対して、本発明では、このような構造とする必要がなく、底壁押圧部材５３のストローク量が短くて済み、装置コストの増大および製造速度の低下を回避することができる。

また、角型缶製造方法は、上記工程以外にも、形状矯正工程によって得られた第４中間成形品６０Ｅの、フランジ部等の開口部付近の不要部分を切り落とすトリミング加工工程や、洗浄工程等の各種工程を含んでいる。
［角型缶製造装置１０］

次に、角型缶製造装置１０について、以下に説明する。

角型缶製造装置１０は、図２、３に示すように、第１絞り工程を実施するための第１絞りユニット２０と、第２絞り工程を実施するための第１絞りユニット２０と、絞りしごき工程を実施するための絞りしごきユニット４０と、形状矯正工程を実施するための形状矯正ユニット５０とを備えている。

第１、２絞りユニット２０、３０および絞りしごきユニット４０は、図２、３に示すように、ダイ２１、３１、４１と、パンチ２２、２３、２４と、ブランクホルダ２３、３３、４３と、パンチ等の各部を駆動するアクチュエータやモーター等から成る駆動手段や支持部材等の各種周辺設備とを備えている。
また、形状矯正ユニット５０は、図４に示すように、ダイ５１と、形状矯正パンチ５２と、底壁押圧部材５３と、外側サポート部材５４と、パンチ等の各部を駆動するアクチュエータやモーター等から成る駆動手段や支持部材等の各種周辺設備とを備えている。
これら各部の具体的な構成や機能については、上述した通りである。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記または下記の実施形態や変形例の各構成を任意に組み合わせて角型缶製造方法および角型缶製造装置１０を構成する等、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。

例えば、上述した実施形態では、絞りしごき加工の前に２回の絞り加工（または絞りしごき加工）を行うものとして説明したが、絞りしごき加工の前に実施される絞り加工（または絞りしごき加工）の回数については、１回や３回以上であってよい。

また、上述した実施形態では、ダイ長辺壁加工部４１ｃを長辺方向に沿って直線状に延びるように形成するとともに、パンチ長辺壁加工部４２ｂを、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向外側に膨れて位置した全体形状を有するように形成することにより、ダイ加工貫通孔４１ａ内にパンチ４２を無負荷状態で挿入した状態で、パンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向中央部とダイ長辺壁加工部４１ｃとの間の短辺方向間隔Ｗ１が、パンチ長辺壁加工部４２ｂの長辺方向両端部とダイ長辺壁加工部４１ｃとの間の短辺方向間隔Ｗ２よりも狭くなるようにしたものとして説明した。
しかしながら、長辺壁加工部４１ｃ、４２ｂの具体的態様については上記に限定されず、上記状態で間隔Ｗ１が間隔Ｗ２よりも狭くなるものであれば、如何なるものでもよく、例えば、パンチ長辺壁加工部４２ｂを、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向外側に膨れて位置した全体形状を有するように形成した場合に、ダイ長辺壁加工部４１ｃを、長辺方向に沿って直線状に延びる形状以外の形状（例えば、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向外側に膨れて位置した全体形状や、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向内側に膨れて位置した全体形状）で形成してもよい。
また、ダイ長辺壁加工部４１ｃを、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向内側に膨れて位置した全体形状を有するように形成することにより、上記状態で間隔Ｗ１が間隔Ｗ２よりも狭くなるようにしてもよく、この場合、パンチ長辺壁加工部４２ｂの形状としては、例えば、長辺方向に沿って直線状に延びる形状や、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向外側に膨れて位置した全体形状や、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向内側に膨れて位置した全体形状等、様々な形状が考えられる。

また、パンチ長辺壁加工部４２ｂを、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向外側に膨れて位置した全体形状を有したものとして形成する場合、パンチ長辺壁加工部４２ｂの具体的態様は、上述した実施形態のものに限定されない。
例えば、図６（ａ）に示す例では、加工頂部４２ｂ－１が、断面視した場合に長辺方向に沿って直線状に延びる部位として形成されているが、図６（ｂ）に示す変形例のように、加工頂部４２ｂ－１は、断面視した場合に点状の部位であってもよい。
また、図６（ａ）に示す例では、傾斜部４２ｂ－２が、断面視した場合に直線状に延びる部位として形成されているが、図６（ｂ）に示す変形例のように、傾斜部４２ｂ－２が、断面視した場合に曲線状に延びる部位であってもよく、また、断面視した場合に１つ以上の直線および１つ以上の曲線を組み合わせて成る部位として傾斜部４２ｂ－２を形成してもよい。
なお、図６（ｂ）に示す変形例では、パンチ長辺壁加工部４２ｂが、その長辺方向中央がその長辺方向両端部よりも短辺方向外側に膨れて位置するようにその全体が短辺方向外側に凸状に湾曲した所謂鼓形状で形成されている。

また、同様に、ダイ長辺壁加工部４１ｃを、（ダイ長辺壁加工部４１ｃのうち最も短辺方向内側に位置する）加工頂部と（当該加工頂部の長辺方向両側に形成されて長辺方向外側に向かうに従って短辺方向外側に寄るように傾斜した）傾斜部とを有し、その長辺方向中央がその長辺方向両端側よりも短辺方向内側に膨れて位置した全体形状を有したものとして形成する場合、ダイ長辺壁加工部４１ｃの前記加工頂部を、断面視した場合に長辺方向に沿って直線状に延びる部位として形成してもよく、また、断面視した場合に点状の部位として形成してもよい。
また、ダイ長辺壁加工部４１ｃの前記傾斜部を、断面視した場合に直線状に延びる部位として形成してもよく、また、断面視した場合に曲線状に延びる部位として形成してもよく、また、断面視した場合に１つ以上の直線および１つ以上の曲線を組み合わせて成る部位として形成してもよい。

また、上述した実施形態では、ダイ短辺壁加工部４１ｄ、および、パンチ短辺壁加工部４２ｃが、長辺方向に沿って直線状に延びるように形成されているものとして説明したが、それ以外の形状（例えばパンチ移動方向に見た場合に湾曲した形状）でこれら加工部を形成してもよい。
また、上述した実施形態では、ダイ加工内周面４１ｂおよびパンチ加工外周面４２ａがパンチ移動方向（上下方向）に平行な面として形成された形成されているものとして説明したが、ダイ加工内周面４１ｂおよびパンチ加工外周面４２ａの具体的態様はこれに限定されない。

１０ ・・・ 角型缶製造装置
２０ ・・・ 第１絞りユニット
２１ ・・・ ダイ
２１ａ ・・・ ダイ加工貫通孔
２２ ・・・ パンチ
２３ ・・・ ブランクホルダ
３０ ・・・ 第２絞りユニット
３１ ・・・ ダイ
３１ａ ・・・ ダイ加工貫通孔
３２ ・・・ パンチ
３３ ・・・ ブランクホルダ
４０ ・・・ 絞りしごきユニット
４１ ・・・ ダイ
４１ａ ・・・ ダイ加工貫通孔
４１ｂ ・・・ ダイ加工内周面
４１ｃ ・・・ ダイ長辺壁加工部
４１ｄ ・・・ ダイ短辺壁加工部
４１ｅ ・・・ 湾曲角部
４１ｆ ・・・ テーパ加工面
４２ ・・・ パンチ
４２ａ ・・・ パンチ加工外周面
４２ｂ ・・・ パンチ長辺壁加工部
４２ｂ－１ ・・・ 加工頂部
４２ｂ－２ ・・・ 傾斜部
４２ｃ ・・・ パンチ短辺壁加工部
４２ｄ ・・・ 湾曲角部
４３ ・・・ ブランクホルダ
５０ ・・・ 形状矯正ユニット
５１ ・・・ ダイ
５１ａ ・・・ ダイ加工貫通孔
５２ ・・・ 形状矯正パンチ
５２ａ ・・・ パンチ本体
５２ｂ ・・・ 短辺壁側押さえ部
５２ｃ ・・・ 長辺壁押圧部
５２ｄ ・・・ 底壁押圧部
５３ ・・・ 底壁押圧部材
５４ ・・・ 外側サポート部材
６０ ・・・ 角型缶（最終成形品）
６１ ・・・ 底壁
６２ ・・・ 底長辺部
６３ ・・・ 底短辺部
６４ ・・・ 底湾曲角部
６５ ・・・ 角型筒状部
６６ ・・・ 長辺壁
６７ ・・・ 短辺壁
６８ ・・・ 角部壁
６０Ａ ・・・ ブランク
６０Ｂ ・・・ 第１中間成形品
６０Ｃ ・・・ 第２中間成形品
６１Ｃ ・・・ 底壁予定部
６５Ｃ ・・・ 筒状部予定部
６６Ｃ ・・・ 長辺壁予定部
６７Ｃ ・・・ 短辺壁予定部
６８Ｃ ・・・ 角部壁予定部
６０Ｄ ・・・ 第３中間成形品
６１Ｄ ・・・ 底壁予定部
６５Ｄ ・・・ 筒状部予定部
６６Ｄ ・・・ 長辺壁予定部
６７Ｄ ・・・ 短辺壁予定部
６９Ｄ ・・・ フランジ部
６０Ｅ ・・・ 第４中間成形品

Claims (5)

1. 底壁と一対の長辺壁および一対の短辺壁を有した角型筒状部とを備えた角型缶を製造する角型缶製造方法であって、
   前記角型缶製造方法は、ダイに形成されたダイ加工貫通孔のダイ加工内周面と前記ダイ加工貫通孔に挿入されるパンチに形成されたパンチ加工外周面との間隙で、中間成形品の筒状部予定部に絞りしごき加工を施す絞りしごき工程を含み、
   前記ダイ加工内周面は、前記中間成形品の長辺壁予定部に加工を施すダイ長辺壁加工部を有し、
   前記パンチ加工外周面は、前記長辺壁予定部に加工を施すパンチ長辺壁加工部を有し、
   前記ダイおよび前記パンチは、前記ダイ加工貫通孔内に前記パンチを無負荷状態で挿入した状態で、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向中央部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔が、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向両端部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔よりも狭くなるように形成されていることを特徴とする角型缶製造方法。
2. 前記パンチ長辺壁加工部は、前記パンチ長辺壁加工部のうち最も短辺方向外側に位置する加工頂部と、前記加工頂部の長辺方向両側に形成されて長辺方向外側に向かうに従って短辺方向内側に寄るように傾斜した傾斜部とを有し、その長辺方向中央部が短辺方向外側に膨れた全体形状を備えていることを特徴とする請求項１に記載の角型缶製造方法。
3. 前記加工頂部は、断面視した場合に、長辺方向に沿って直線状に延びる部位であることを特徴とする請求項２に記載の角型缶製造方法。
4. 前記ダイ加工内周面は、前記中間成形品の短辺壁予定部に加工を施すダイ短辺壁加工部を有し、
   前記パンチ加工外周面は、前記短辺壁予定部に加工を施すパンチ短辺壁加工部を有し、
   前記ダイおよび前記パンチは、前記ダイ加工貫通孔内に前記パンチを無負荷状態で挿入した状態で、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向中央部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔が、前記パンチ短辺壁加工部と前記ダイ短辺壁加工部との間の長辺方向間隔よりも狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の角型缶製造方法。
5. 底壁と一対の長辺壁および一対の短辺壁を有した角型筒状部とを備えた角型缶を製造する角型缶製造装置であって、
   前記角型缶製造装置は、ダイに形成されたダイ加工貫通孔のダイ加工内周面と前記ダイ加工貫通孔に挿入されるパンチに形成されたパンチ加工外周面との間隙で、中間成形品の筒状部予定部に絞りしごき加工を施す絞りしごきユニットを備え、
   前記ダイ加工内周面は、前記中間成形品の長辺壁予定部に加工を施すダイ長辺壁加工部を有し、
   前記パンチ加工外周面は、前記長辺壁予定部に加工を施すパンチ長辺壁加工部を有し、
   前記ダイおよび前記パンチは、前記ダイ加工貫通孔内に前記パンチを無負荷状態で挿入した状態で、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向中央部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔が、前記パンチ長辺壁加工部の長辺方向両端部と前記ダイ長辺壁加工部との間の短辺方向間隔よりも狭くなるように形成されていることを特徴とする角型缶製造装置。

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