JP4259206B2 - 缶基体成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有底筒状のカップに絞り加工及びしごき加工を施し、缶基体を形成する缶基体成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、飲料用の缶は、純Ａｌ，またはＡｌ合金からなる素板を円形状に打ち抜き、これを絞り加工して有底筒状のカップを形成した後、このカップに再絞り、しごき加工を施すことにより、有底筒状の缶基体を形成し、その後、この缶基体の開口部に、トリミング加工、ネッキング加工、及びフランジ加工等を施し、肩部及びフランジ部を形成し、そして、このフランジ部に缶蓋を巻締めて形成されている。
【０００３】
ここで、カップに再絞り、しごき加工を施し、缶基体を形成する缶基体成形装置として従来から下記特許文献１に開示されている構成が知られている。
このような缶基体成形装置１００は、図２に示すように、円形の貫通孔１０１ａを有する１枚の再絞りダイ１０１と、この再絞りダイ１０１と同軸上に配設され、円形の貫通孔１０３ａ、１０５ａ、１０７ａを有する３枚のしごきダイ（アイオニングダイ）１０３、１０５、１０７と、各貫通孔１０１ａ〜１０７ａに嵌合可能で、かつ、軸線方向に進退可能に支持された円筒状のパンチ部１０９と、このパンチ部１０９が嵌合された円筒状のカップホルダスリーブ１１１とを備えている。各アイオニングダイ１０３〜１０７の後方（図２の左方）には、パイロットリング１１３が配設され、缶が各ダイから外れたときの衝撃によって、パンチ部１０９が各ダイに接触することを防止している。
【０００４】
この装置１００による再絞り、しごき加工は、まず、前工程で形成された有底筒状のカップ１１５を、パンチ部１０９と再絞りダイ１０１との間に、これらパンチ部１０９及びダイ１０１と同軸上に配置し、その後、カップホルダスリーブ１１１及びパンチ部１０９を前進させる。これにより、図２に２点鎖線で示すように、カップ１１５の外面側底面が、カップホルダスリーブ１１１により再絞りダイ１０１の一方の端面１０１ｂ上に押付けられ、さらに、パンチ部１０９を前進させることにより、カップ１１５が再絞りダイ１０１の貫通孔１０１ａ内に押込まれる。これにより、カップ１１５に再絞り加工が施され、その後、さらに、パンチ部１０９を前進させることにより、各アイオニングダイ１０３〜１０７により、しごき加工を順次施し、カップ１１５を有底筒状の缶基体に成形する。
【０００５】
ところで、この缶基体成形装置１００は、一般に横置き型とされているため、パンチ部１０９が前進移動した際、パンチ部１０９は自重により撓み易くなっている。従って、各ダイ１０１，１０３，１０５，１０７とパンチ部１０９とが同軸上に配設されているにも拘わらず、缶基体を高精度に成形することが困難であるという問題があった。例えば、缶基体の肉厚が周方向で異なったり、ときには、缶基体の胴体部に破れが生ずる場合もあった。
【０００６】
このような問題を解決するための手段として、パンチ部１０９の軽量化を図ることが考えられ、このような構成として、図３に示すようなものが考えられる。すなわち、パンチ部１０９を、円筒状に形成されたスリーブ１２０と、このスリーブ１２０の内部に配設されるとともに、パンチ部１０９を軸線方向に進退駆動させる図示しない駆動手段と連結されたシャンク１２１とを備えた構成である。そして、シャンク１２１の先端部に形成された雄ねじ部に、固定ナット１２３を螺着することにより、固定ナット１２３の一方の端面１２３ａを、スリーブ１２０の内部における先端部に形成されたナット取付座面１２０ａに押圧し、かつ、シャンク部１２１の軸線方向後方側に配設され、この後端が図示しない駆動手段と連結された大径部１２４の先端面１２４ａを、スリーブ１２０の後端面１２０ｂに押圧し、これにより、シャンク１２１がスリーブ１２０の内部に固定状態で配設されるものである。
【０００７】
このようなパンチ部１０９においては、スリーブ１２０の内部に、シャンク１２１の外表面を支持する支持部１２０ｂの他に、この支持部１２０ｂより大径の空隙部１２２を形成することができるので、この空隙部１２２の体積分だけ、パンチ部１０９の軽量化を図ることができるようになっている。
【０００８】
しかしながら、このようなスリーブ１２０においては、図３に示すように、各空隙部１２２の軸線方向端部１２２ａ及びナット取付座面１２０ａの周縁部が応力集中部となり、また、この応力集中部としての前記端部１２２ａ及びナット取付座面１２０ａの周縁部は、肉厚が薄くなっているので、この端部１２２ａに破損が生じ易いという強度上の問題が考えられる。
また、シャンク１２１とスリーブ１２０との同軸度を高精度とするための、組立て調整工数の増大を招来するという問題が考えられる。
さらに、前記同軸度を確保できていない状態で、缶基体を成形すると、前述したパンチ部１０９の撓みが発生した場合と同様に、缶基体を高精度に成形することが困難になるという問題と、スリーブ１２０に偏荷重、すなわち周方向における所定位置に異常に大きな負荷が作用し、前記端部１２２ａ及びナット取付座面１２０ａの周縁部に、破損がさらに容易に発生するという問題が考えられる。
さらにまた、シャンク１２１は、固定ナット１２３が取付座面１２０ａを押圧することにより、スリーブ１２０の内部に固定状態で配設されるので、この取付座面１２０ａの周縁部には、前記端部１２２ａより大きな負荷が作用することになり、特に、破損が生じ易くなることが考えられる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２２６６８４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、パンチ部の軽量化を図ることにより、缶基体を高精度に形成することが可能になるとともに、このような構成においても、パンチ部の破損発生を抑制することができる缶基体成形装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
軸線方向に進退可能に支持されたパンチ部と、該パンチ部と同軸上に配設されたリング状のダイスとを備え、前記パンチ部が、同軸上に配置された有底筒状のカップ内部に挿入され、軸線方向に前進することにより、前記カップの外表面を前記ダイスによりしごくとともに、当該カップを絞り、缶基体を成形する缶基体成形装置であって、前記パンチ部は、円筒状のスリーブと、該スリーブの内部に挿入されたシャンクとを備え、前記スリーブは、その内部に、前記シャンクの外表面を支持する複数の支持部を備えるとともに、先端部に前記支持部より大径の第１の空隙部と、前記支持部同士の間に、当該支持部より大径とされた第２の空隙部とを備え、前記シャンクは先端部に雄ねじ部を備え、前記スリーブの第１の空隙部内で、該雄ねじ部に固定ナットを螺着することにより、該固定ナットの一方の端面を、前記第１の空隙部に形成されたナット取付座面に当接させて、前記シャンクが前記スリーブの内部に固定される構成とされ、前記固定ナットの一方の端面における少なくとも周縁部は、当該固定ナットの厚さが、径方向内方位置から周縁に向かうに従い漸次薄くなるテーパ面とされ、前記ナット取付座面は、前記固定ナットの前記テーパ面と略一様に当接するように、当該スリーブの内表面から、前記スリーブの後方に向かうに従い漸次離間するテーパ面とされ、前記第２の空隙部は、軸線方向の端部における当該スリーブの肉厚が、この端面に向かうに従い漸次厚くなるように、該スリーブの内表面から、この端面に向かうに従い漸次離間するテーパ面とされていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る缶基体成形装置によれば、スリーブが第１の空隙部を備えているので、パンチ部の軽量化を図ることが可能になるとともに、このような構成においても、ナット取付座面における周縁部の肉厚を十分に確保することが可能になり、これにより、前記周縁部における破損発生を抑制することができるようになる。すなわち、第１の空隙部のナット取付座面には、固定ナットにより押圧力が作用し、かつ、前記周縁部は応力が集中する構成となっているので、この周縁部は破損し易くなっているが、この周縁部における肉厚を十分に限確保することが可能になるので、この破損発生を抑制することが可能になる。
【００１３】
また、ナット取付座面及び固定ナットの一方の端面がテーパ面となっているので、シャンクをスリーブの内部に挿入した状態で、シャンク先端部の雄ねじ部に固定ナットをねじ込むと、この過程において、シャンクの軸線をスリーブの軸線に徐々に一致させるように、固定ナットの前記テーパ面をナット取付座面により案内させることが可能になり、従って、シャンクとスリーブとを高精度な同軸度で容易に組立てることができるようになる。
さらに、ナット取付座面及び固定ナットの一方の端面の周縁部がテーパ面となっていることから、固定ナットをシャンクの雄ねじ部に螺着した際、固定ナットのテーパ面には、スリーブのナット取付座面から径方向内方の力が作用することになるとともに、このナット取付座面には、固定ナットのテーパ面から径方向外方の力が作用することになり、これにより、固定ナットの緩みに対する摩擦力の増大を図ることができ、固定ナットの緩みを防止することも可能になる。
【００１５】
そして、第２の空隙部を備えているので、パンチ部のさらなる軽量化を図ることができ、また、この空隙部の端部が前記テーパ面とされているので、この端部における肉厚を十分に確保することが可能になり、これにより、第２の空隙部における破損発生を抑制することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る缶基体成形装置の実施形態を図面を参照しながら説明するが、この装置の全体構成は前述と略同一であるので、当該同一部分については説明を省略し、異なる点、すなわちパンチ部について詳細に説明する。
このパンチ部１は、図１に示すように、スチールまたは超硬合金等により円筒状に形成されたスリーブ２と、このスリーブ２の内部に配設された円柱状のシャンク３と、このシャンク３をスリーブ２の内部に固定する固定ナット４とを備えている。
【００１７】
スリーブ２は、その内部に、シャンク３の外表面を支持する支持部５と、この支持部５より大径とされた空隙部６，７とを備え、これら支持部５及び空隙部６，７は、パンチ部１の軸線Ｏ上に同軸的に形成されるとともに、この軸線Ｏ方向に連通状態で形成されている。空隙部６，７のうち、第１の空隙部６は、スリーブ２の先端部に形成され、軸線Ｏ方向後方側、すなわち図１における右方に向かって、３個の第２の空隙部７が各々、支持部５を介して連設されている。そして、このスリーブ２の軸線Ｏ方向前方側端面、すなわち、先端面２ａに第１の空隙部６が開口し、軸線Ｏ方向後方側端面、すなわち、後端面２ｂに支持部５が開口している。
【００１８】
第１の空隙部６は、軸線Ｏ方向後方側の端面６ａが、この軸線Ｏ方向後方に向かうに従い径方向内方に延びるテーパ面とされ、換言すれば、この端面６ａは、軸線Ｏ方向後方側に向かうに従い漸次、スリーブ２の内表面から離間し、この肉厚が増加するテーパ面とされている（以下、この端面６ａを「ナット取付座面６ａ」という）。
【００１９】
第２の空隙部７は、軸線Ｏ方向前方側の端面７ａが、この前方に向かうに従い径方向内方に延びるテーパ面とされ、また、軸線Ｏ方向後方側の端面７ｂが、この後方に向かうに従い径方向内方に延びるテーパ面とされている。すなわち、これらの端面７ａまたは７ｂは、軸線Ｏ方向前方または後方に向かうに従い漸次、スリーブ２の肉厚が増加するようにスリーブ２の外表面から離間するテーパ面とされている。
【００２０】
シャンク３は、図示しない駆動手段と連結されて軸線Ｏ回りに回転可能に支持される後端部３ｂから、軸線Ｏ方向前方に向かって順次小径となる多段円柱状に形成され、最も小径とされた軸線Ｏ方向前方側端部，すなわち先端部に雄ねじ部３ａが形成されている。
この雄ねじ部３ａに螺着された固定ナット４は、一方の端面４ａにおける周縁部が、径方向内方位置からこの周縁に向かうに従い漸次このナット４の厚さが薄くなるテーパ面４ｂとされている。
【００２１】
以上のように構成されたスリーブ２，シャンク３，及び固定ナット４は、次のようにして組立てられパンチ部１が構成される。
すなわち、まず、スリーブ２の後端面２ｂに開口している支持部５から、シャンク３の先端部を挿入し、その後、このシャンク３の先端部を支持部５，及び第２の空隙部７を通過させて、第１の空隙部６に至らせるとともに、シャンク後端部３ｂの先端面３ｃをスリーブ２の後端面２ｂと当接させる。
【００２２】
その後、スリーブ２の先端面２ａに開口している第１の空隙部６から固定ナット４を、このナット４の一方の端面４ａから挿入するとともに、この表面４ａに開口している図示しない雌ねじ部を、シャンク３の雄ねじ部３ａの先端から螺着する。
この際、固定ナット４のテーパ面４ｂ、及び第１の空隙部６のナット取付座面６ａは、前述のように傾斜して形成されているので、固定ナット４をシャンク３の雄ねじ部３ａにねじ込んでいくと、この過程において、シャンク３の軸線をスリーブ２の軸線に徐々に一致させるように、固定ナット４のテーパ面４ｂがナット取付座面６ａにより案内される。
【００２３】
また、固定ナット４の前記ねじ込みの過程において、固定ナット４は、テーパ面４ｂがスリーブ２のナット取付座面６ａにより軸線Ｏ方向後方側への移動が拘束されているので、シャンク３は軸線Ｏ方向前方側に移動しようとするが、シャンク後端部３ｂの先端面３ｃがスリーブ２の後端面２ｂと当接しているので、シャンク３の前記移動は、スリーブ２の後端面２ｂにより拘束されることになる。従って、シャンク３は、後端部３ｂの先端面３ｃから軸線Ｏ方向前方側が引張された状態で、スリーブ２の内部に固定されることになる。
【００２４】
以上のように構成されたパンチ部１において、スリーブ２を軸対称四辺形１次要素としてモデル化し、このモデル化されたパンチ部に軸線Ｏ方向に静荷重を加え、この際に、ナット取付座面６ａの周縁部に発生する応力値をシミュレートした。比較例として、図３に示すパンチ部１０９において、スリーブ１２０を同様にしてモデル化し、このナット取付座面１２０ａの周縁部に発生する応力値を同様にシミュレートした。その結果、本実施形態によるスリーブ２に発生する応力値が、比較例によるスリーブ１２０に発生する応力値と比べて約１５％削減できたことが確認できた。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態による缶基体成形装置によれば、スリーブ２が空隙部６，７を備えているので、パンチ部１の軽量化を図ることが可能になるとともに、このような構成においても、ナット取付座面６ａにおける周縁部の肉厚を十分に確保することが可能になり、これにより、この周縁部における破損発生を抑制することができるようになる。すなわち、第１の空隙部６のナット取付座面６ａには、固定ナット４により押圧力が作用し、かつ、前記周縁部は応力が集中する構成となっているので、この周縁部は破損し易くなっているが、この周縁部における肉厚を十分に確保することが可能になるので、この破損発生を抑制することが可能になる。
【００２６】
また、ナット取付座面６ａ及び固定ナット４の一方の端面４ａの周縁部がテーパ面４ｂとなっているので、シャンク３をスリーブ２の内部に挿入した状態で、シャンク先端部の雄ねじ部３ａに固定ナット４をねじ込んでいくと、この過程において、スリーブ２の軸線をシャンク３の軸線に徐々に一致させるように、固定ナット４のテーパ面４ｂをナット取付座面６ａにより案内させることが可能になり、従って、シャンク３とスリーブ２とを高精度な同軸度で容易に組立てることができるようになる。
【００２７】
さらに、ナット取付座面６ａ及び固定ナット４の一方の端面４ａの周縁部がテーパ面形状となっていることから、固定ナット４をシャンク３の雄ねじ部３ａに螺着した際、固定ナット４のテーパ面４ｂには、スリーブ２のナット取付座面６ａから径方向内方の力が作用することになるとともに、ナット取付座面６ａには、固定ナットのテーパ面４ｂから径方向外方の力が作用することになり、これにより、固定ナット４の緩みに対する摩擦力の増大を図ることができ、固定ナット４の緩みを防止することも可能になる。
【００２８】
また、スリーブ２は、第２の空隙部７を備えているのでパンチ部１のさらなる軽量化を図ることができ、また、この空隙部７の軸線Ｏ方向における両端部がテーパ面７ａ，７ｂとされているので、この端部における肉厚を十分に確保することが可能になり、これにより、第２の空隙部７における破損発生を抑制することができるようになる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る缶基体成形装置によれば、スリーブが第１，第２の空隙部を備えているので、パンチ部の軽量化を図ることが可能になるとともに、このような構成においても、第１の空隙部に形成されたナット取付座面における周縁部の肉厚を十分に確保することが可能になり、これにより、前記周縁部における破損発生を抑制することができるようになる。
【００３０】
また、取付座面及び固定ナットの一方の端面がテーパ面となっているので、シャンクとスリーブとを高精度な同軸度で容易に組立てることができるようになる。さらに、取付座面及び固定ナットの一方の端面がテーパ面となっていることから、固定ナットの緩みを防止することも可能になる。そして、第２の空隙部を備えているので、パンチ部のさらなる軽量化を図ることができ、また、この空隙部の端部がテーパ面とされているので、第２の空隙部における破損発生を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る一実施形態において、缶基体成形装置のパンチ部の拡大断面図である。
【図２】 本発明に係る一実施形態、及び本発明に係る従来例において、缶基体成形装置を示す概略構成図である。
【図３】 本発明に係る従来例において、缶基体成形装置のパンチ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ パンチ部
２ スリーブ
３ シャンク
３ａ 雄ねじ部
４ 固定ナット
４ａ 固定ナットの一方の端面
４ｂ 固定ナットのテーパ面
５ 支持部
６ 第１の空隙部
６ａ ナット取付座面
７ 第２の空隙部
７ａ，７ｂ 第２の空隙部の軸線方向における端面
１００ 缶基体成形装置
１０１，１０３，１０５，１０７ ダイス
１１５ カップ
Ｏ 軸線

Claims (1)

1. 軸線方向に進退可能に支持されたパンチ部と、該パンチ部と同軸上に配設されたリング状のダイスとを備え、
   前記パンチ部が、同軸上に配置された有底筒状のカップ内部に挿入され、軸線方向に前進することにより、前記カップの外表面を前記ダイスによりしごくとともに、当該カップを絞り、缶基体を成形する缶基体成形装置であって、
   前記パンチ部は、円筒状のスリーブと、該スリーブの内部に挿入されたシャンクとを備え、
   前記スリーブは、その内部に、前記シャンクの外表面を支持する複数の支持部を備えるとともに、先端部に前記支持部より大径の第１の空隙部と、前記支持部同士の間に、当該支持部より大径とされた第２の空隙部とを備え、
   前記シャンクは先端部に雄ねじ部を備え、前記スリーブの第１の空隙部内で、該雄ねじ部に固定ナットを螺着することにより、該固定ナットの一方の端面を、前記第１の空隙部に形成されたナット取付座面に当接させて、前記シャンクが前記スリーブの内部に固定される構成とされ、
   前記固定ナットの一方の端面における少なくとも周縁部は、当該固定ナットの厚さが、径方向内方位置から周縁に向かうに従い漸次薄くなるテーパ面とされ、
   前記ナット取付座面は、前記固定ナットの前記テーパ面と略一様に当接するように、当該スリーブの内表面から、前記スリーブの後方に向かうに従い漸次離間するテーパ面とされ、
   前記第２の空隙部は、軸線方向の端部における当該スリーブの肉厚が、この端面に向かうに従い漸次厚くなるように、該スリーブの内表面から、この端面に向かうに従い漸次離間するテーパ面とされていることを特徴とする缶基体成形装置。

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