JP5005248B2 - イージーオープン缶蓋のリベット成形方法 - Google Patents

Description

本発明は薄手材を用いたイージーオープン缶蓋のリベット成形方法に関し、２工程でリベット用突出部を張り出し成形した際に発生する割れを防止することを可能とする第１工程の成形技術に関するものである。

イージーオープン缶の缶蓋は、缶蓋本体に設けられたスコア線で区画される部分を引き裂くためのタブがリベットによって取付けられるのが一般的である。このリベットは缶蓋の本体に２工程で張り出し成形を施すことによって、その表面に円柱状の突出部を成形し、タブをその突出部に挿入した後、リベット用突出部を押し潰し、頭部をタブ穴よりも大きく拡径させることによってリベットを成形し、タブの取り付けを行う。しかし、コストダウンのために、薄手材を用いた場合、第１、第２張り出し成形の段階で、突出部の頂上もしくはパンチ肩で割れが発生する。従って、これまでは薄手材のような難成形材を突出成形する場合、予備成形である張り出し成形の工程数を増やし3工程で張り出し成形を行ってきた。

しかし、そのためには新たな設備投資が必要となり、かえってコストの増加を招くという問題があった。特開平5-69067号公報ではリベット用突出部を第１予備成形にて上側に突出させ、次いで第１予備成形時の成形径より小さい径で下側に突出させるリベット予備成形を順に行う方法によって成形工程を短縮できる技術が開示されている。従来用いられている板厚0.22mmより厚い素材が対象であるなら、この成形方法によって少ない工程で成形することは可能であるが、本発明が対象としている薄手材を成形した場合は、かえって割れを助長する結果となる。また他のリベット成形方法として特開平9-165056号公報、特開2005-186089号公報があるが、これらはタブ回りの抑制を目的としており、この成形方法で本発明が対象としている板厚0.22mm以下の薄手材を成形した場合、割れが発生する可能性が高い。
特開平5-69067号公報 特開平9-165056号公報 特開2005-186089号公報

前述したように従来、薄手材のような難成形材を張り出し成形する場合、工程数を２工程から3工程に増やす必要があったが、本発明は第１工程の工具形状を規定することによって、リベット張り出し成形の工程数を増やすことなく、２工程で板厚0.22mm以下の薄手材を割れなく成形する方法を提供しようとするものである。

本発明は、前述の課題を解決するため鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）タブ付きイージーオープン缶蓋のタブを固定するリベット用突出部を第１工程および第２工程からなる２工程の張り出し成形により成形するイージーオープン缶蓋のリベット成形方法であって、前記第１工程のパンチ径ｄ1、パンチ高さｈ1、成形前のブランク断面線長Ｌ0（＝ブランク径）、第１工程後のブランク断面線長Ｌ1、成形によるブランク断面の延伸量ΔＬ1（＝Ｌ1−Ｌ0）、また前記第２工程のパンチ径ｄ2、パンチ高さｈ2、第２工程後のブランク断面線長Ｌ2、成形によるブランク断面の延伸量ΔＬ2（＝Ｌ2−Ｌ0）と定義した場合に、板厚0.19〜0.22mmの薄手材に対して、1.5ｄ2＜ｄ1＜4ｄ2、1.2ｈ2＜ｈ1＜2.5ｈ2なる工具を用いて、ブランク断面延伸量が0.7ΔＬ2＜ΔＬ1＜ΔＬ2となるような第１工程を行うことを特徴とするスチールイージーオープン缶蓋のリベット成形方法。
（２）タブ付きイージーオープン缶蓋のタブを固定するリベット用突出部を第１工程および第２工程からなる２工程の張り出し成形により成形するイージーオープン缶蓋のリベット成形方法であって、前記第１工程のパンチ径ｄ1、パンチ高さｈ1、成形前のブランク断面線長Ｌ0（＝ブランク径）、第１工程後のブランク断面線長Ｌ1、成形によるブランク断面の延伸量ΔＬ1（＝Ｌ1−Ｌ0）、また前記第２工程のパンチ径ｄ2、パンチ高さｈ2、第２工程後のブランク断面線長Ｌ2、成形によるブランク断面の延伸量ΔＬ2（＝Ｌ2−Ｌ0）と定義した場合に、板厚0.15〜0.19mmの極薄材に対して、2ｄ2＜ｄ1＜4ｄ2、1.8ｈ2＜ｈ1＜2.5ｈ2なる工具を用いて、ブランク断面延伸量が0.8ΔＬ2＜ΔＬ1＜ΔＬ2となるような第１工程を行うことを特徴とするスチールイージーオープン缶蓋のリベット成形方法。

第１予備成形の工具形状を前述した値に規定することによって、リベット予備成形の工程数を増やすことなく、板厚0.22mm以下の薄手難成形材を割れなく成形することが可能となる。

本発明は先ず第１工程にてリベット用突出部を成形するための予備成形である張り出し成形を行う。続いて第２工程にてリベット用突出部形状を所定の形状にするための成形を行う。この第２工程後の形状は、その後のリベット成形にてタブを確実に加締めるために必要な形状であるため、使用するタブの形状によってほぼ規定され、第１工程に比べ形状の変更代が小さい。リベット成形とはリベット用突出部を押し潰し、タブ穴系よりも突出部を拡径することによってタブを固定する成形方法であるから、押し潰し後、十分な径を得るためには第２工程後の突出形状は円柱状であることが好ましく、そのパンチのＲは小さい方が好ましい、またタブを固定するに十分な張り出し高さも必要となる。つまり、第２工程を単独で成形する場合、非常に厳しい張り出し成形を行うことになる。そのため、通常1ないしは２工程の予備成形を行い、徐々に成形を行うことによって、急激な成形による割れを防止している。本発明は、第１予備成形の工具形状を規定することによって、リベット予備成形の工程数を増やすことなく、板厚0.22mm以下の薄手材のような難成形材を割れなく成形することを目的としており、第１工程の工具形状について鋭意研究を重ねた結果、以下の結論に達した。

＜第１工程パンチ径ｄ1＞
第１工程後のブランク断面の延伸量を前述した範囲に制御した場合、第１工程のパンチ径が小さすぎると、パンチ頂上部もしくはパンチＲ部にて変形が集中し、第１工程で割れが発生してしまう。そのため、第１工程のパンチ径を大きくし、変形の集中を緩和する必要がある。つまり、板厚0.19〜0.22mmの薄手材を成形する場合、第１工程のパンチ径ｄ1、第２工程のパンチ径ｄ2とするとｄ1＞1.5ｄ2とする。また、板厚0.15〜0.19mmとより板厚が薄く、より厳しい条件で成形を行う場合はｄ1＞2ｄ2とする。一方パンチ径が大きすぎるとパンチ荷重が過大となり成形が不安定となるためｄ1＜4ｄ2とする。
＜第１工程パンチ高さｈ1＞
第１工程のパンチ高さが低く、張り出し高さが不足している場合、第１工程で必要なブランク断面の延伸量が得られないだけでなく、その分第２工程におけるブランクの張り出し量が増えるため、第２工程で割れが発生してしまう。そのため、第１工程のパンチ高さｈ1、第２工程のパンチ高さｈ2とすると、板厚0.19〜0.22mmの薄手材を成形する場合、ｈ1＞1.2ｈ2とする。また板厚0.15〜0.19mmとより板厚が薄く、より厳しい条件で成形を行う場合はｈ1＞1.8ｈ2とする。一方第１工程のパンチ径が高すぎると、第１工程で割れが発生するため、ｈ1＜2.5ｈ2とする。
＜第１工程後のブランク断面の延伸量ΔＬ1＞
前述したように、第２工程のパンチ形状はＲが小さく、パンチ径に対して、パンチ高さが高いことから、第２工程単独で見た場合、非常に厳しい張り出し成形であり、割れが発生する確率が非常に高い。そこで、極力第２工程で材料を張り出す（延伸させる）事を避け、形状を所定の形に整えるためだけの工程とすることが望ましく、その分を第１工程で張り出しておく必要がある。そのため、板厚0.19〜0.22mmの薄手材を成形する場合、第１工程後のブランク断面の延伸量ΔＬ1が、第２工程後のブランク断面の延伸量ΔＬ2の70％以上、つまり0.7ΔＬ2＜ΔＬ1とする。また、板厚0.15〜0.19mmとより板厚が薄く、より厳しい条件で成形を行う場合は0.8ΔＬ2＜ΔＬ1とする。一方、ΔＬ2に対して、ΔＬ1が大きすぎると第２成形後、材料が余り、規定のリベット用突出形状が得られないばかりか、第１工程での張り出し量が過大となるため、第１工程で割れが発生してしまう。そのため、ΔＬ1の上限はΔＬ2とする。

本発明の実施例を図1に示す。ブランク板厚は本発明が対象とする、0.21mm及び、極薄の0.17mmの２種類を用いた。板厚0.21mmの試験結果を表1に、板厚0.17mmの試験結果を表2に示す。ブランク径は69.2mmであり、薄肉化しても缶として必要な強度を確保するため、圧延により強度向上させた材料（引張り強度550Mpa、全伸び6％）を用いている。このような特性のブランクを予備成形である第１工程で張り出し成形をした後、第２工程でリベット突出形状を決める成形を行い、その後タブを加締めるリベット成形を行う。第２工程のパンチ径はタブの形状から決まる固定した値であり、本実施例ではパンチ径4.66mm、パンチ高さ1.82mmである。これに対して第１工程の工具は表1、2に示すサイズの工具を用いて成形を行った。板厚0.19〜0.22mmの薄手材を成形する場合、本発明適用の第１工程工具条件は1.5ｄ2＜ｄ1＜4ｄ2、1.2ｈ2＜ｈ1＜2.5ｈ2であるため、第１工程パンチ径は6.99〜18.64mm、第１工程パンチ高さは2.18〜4.55mmが本発明適用範囲となる。

また板厚0.15〜0.19mmの極薄材を成形する場合、本発明適用の第１工程工具条件は2ｄ2＜ｄ1＜4ｄ2、1.8ｈ2＜ｈ1＜2.5ｈ2であるため、第１工程パンチ径は9.32〜18.64mm、第１工程パンチ高さは3.28〜4.55mmが本発明適用範囲となる。また第２工程をパンチ径4.66mm、パンチ高さ1.82mmの工具で成形した場合のブランク断面の延伸量ΔＬ2は1.8mm（Ｌ2＝71.0mm）であった。これに対して第１工程後のブランク断面の延伸量ΔＬ1及びΔＬ1をΔＬ2で割った値を表中に示しており、板厚0.19〜0.22mmの薄手材を成形する場合、ΔＬ1/ΔＬ2の値が0.7以上、1.0以下が本発明適用範囲である。板厚0.15〜0.19mmの極薄手材を成形する場合、ΔＬ1/ΔＬ2の値が0.8以上、1.0以下が本発明適用範囲である。

表１にブランク板厚0.21mmの試験結果を示す。条件No.1、2が本発明例である。条件No.1、2はΔＬ1/ΔＬ2を0.7以上1.0以下とし、更にパンチ径、パンチ高さを請求項1に記載の範囲とすることによって、板厚0.21mmの薄手材であっても、２工程とも割れの発生なく成形が可能である。条件No.3は、パンチ高さが不足しているため、第１工程で十分なブランク断面の延伸量が得られておらず、その分、第２成形時の変形量が増し、第２工程で割れが発生した。条件No.4はパンチ径が小さい上に、径に対するパンチ高さが高いため、成形が可能であるものの、材料余りが発生した。条件No.5はブランク断面の延伸量は本発明範囲内であるが、パンチ高さに対して、パンチ径が小さすぎるため、変形が一部に集中し、第２工程で割れが発生した。

表２にブランク板厚0.17mmの試験結果を示す。条件No.6、7が本発明例である。条件No.6、7はΔＬ1/ΔＬ2を0.8以上1.0以下とし、更にパンチ径、パンチ高さを請求項2に記載の範囲とすることによって、板厚0.17mmの極薄材であっても、２工程とも割れの発生なく成形が可能である。条件No.8はパンチ径、パンチ高さ共に不足しているため、第１工程で十分なブランク断面の延伸量が得られておらず、その分、第２成形時の変形量が増し割れが発生した。条件No.9はパンチ高さが高すぎるために、第１工程で割れが発生した。

本発明のイージーオープン缶蓋のリベット成形方法の実施例を示す図である。

符号の説明

1 成形前ブランク断面
2 第１工程上ダイス
3 第１工程後ブランク断面
4 第１工程パンチ
5 第２工程上ダイス
6 第２工程後ブランク断面
7 第２工程パンチ
Ｌ0 成形前ブランク断面線長（mm）
Ｌ1 第１工程後のブランク断面線長（mm）
ｄ1 第１工程パンチ径（mm）
ｈ1 第１工程パンチ高さ（mm）
Ｌ2 第２工程後のブランク断面線長（mm）
ｄ2 第２工程パンチ径（mm）
ｈ2 第２工程パンチ高さ（mm）

Claims (2)

1. タブ付きイージーオープン缶蓋のタブを固定するリベット用突出部を第１工程および第２工程からなる２工程の張り出し成形により成形するイージーオープン缶蓋のリベット成形方法であって、前記第１工程のパンチ径ｄ1、パンチ高さｈ1、成形前のブランク断面線長Ｌ0（＝ブランク径）、第１工程後のブランク断面線長Ｌ1、成形によるブランク断面の延伸量ΔＬ1（＝Ｌ1−Ｌ0）、また前記第２工程のパンチ径ｄ2、パンチ高さｈ2、第２工程後のブランク断面線長Ｌ2、成形によるブランク断面の延伸量ΔＬ2（＝Ｌ2−Ｌ0）と定義した場合に、板厚0.19〜0.22mmの薄手材に対して、1.5ｄ2＜ｄ1＜4ｄ2、1.2ｈ2＜ｈ1＜
   2.5ｈ2なる工具を用いて、ブランク断面延伸量が0.7ΔＬ2＜ΔＬ1＜ΔＬ2となるような第１工程を行うことを特徴とするスチールイージーオープン缶蓋のリベット成形方法。
2. タブ付きイージーオープン缶蓋のタブを固定するリベット用突出部を第１工程および第２工程からなる２工程の張り出し成形により成形するイージーオープン缶蓋のリベット成形方法であって、前記第１工程のパンチ径ｄ1、パンチ高さｈ1、成形前のブランク断面線長Ｌ0（＝ブランク径）、第１工程後のブランク断面線長Ｌ1、成形によるブランク断面の延伸量ΔＬ1（＝Ｌ1−Ｌ0）、また前記第２工程のパンチ径ｄ2、パンチ高さｈ2、第２工程後のブランク断面線長Ｌ2、成形によるブランク断面の延伸量ΔＬ2（＝Ｌ2−Ｌ0）と定義した場合に、板厚0.15〜0.19mmの極薄材に対して、2ｄ2＜ｄ1＜4ｄ2、1.8ｈ2＜ｈ1＜2.5ｈ2なる工具を用いて、ブランク断面延伸量が0.8ΔＬ2＜ΔＬ1＜ΔＬ2となるような第１工程を行うことを特徴とするスチールイージーオープン缶蓋のリベット成形方法。

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