JP5226106B2 - アイオニングダイ及びパイロットリング - Google Patents

Description

本発明は、カップ状のワークをダイの内部に押込むことによってワークにしごき加工を施す場合に用いられるものであって、ＤＩ缶を成形する際に用いて好適なアイオニングダイ及びこれに用いられるパイロットリングに関する。

例えば、飲料用のＤＩ缶（draw and ironed can）は、アルミ合金素板を円形状に打ち抜き、それを絞り加工して有底円筒状のカップ部材を得、更にそれを再絞り・しごき加工することにより製作することができる（特許文献１参照）。この方法に用いるＤＩ加工装置は、その概略を図５に示すように、円形の貫通孔１ａを有する１枚の再絞りダイ１と、この再絞りダイ１と同軸で配列され、円形の貫通孔３ａ、５ａ、７ａを有する３枚のしごきダイ（アイオニングダイ）３、５、７と、各貫通孔１ａ〜７ａの内部に嵌合可能で、且つ、軸方向に移動自在となった円筒状のパンチスリーブ９と、このパンチスリーブ９の外側に嵌合された円筒状のカップホルダスリーブ１１とを備えている。各アイオニングダイ３〜７の後方（図５の左方）には、パイロットリング１３を配置してあり、缶が各ダイから外れたときの衝撃によって、パンチスリーブ９が各ダイに接触することを防止している。また、再絞りダイ１及びアイオニングダイ３〜７には、潤滑と冷却のためのＤＩクーラントを供給できるようになっている。

この装置による再絞り・しごき加工は、前工程であるカッピングプレスによって製造した有底円筒状のカップ（ワーク）１５（図５及び図６ａ参照）をパンチスリーブ９と再絞りダイ１との間に配置し、この状態でカップホルダスリーブ１１及びパンチスリーブ９を前進させる。これにより、カップホルダスリーブ１１が、再絞りダイ１の端面にカップ１５の底面を押し付ける（図５中２点鎖線）。
次に、カップホルダスリーブ１１によるカップ１５の押し付け動作が行なわれつつ、パンチスリーブ９がカップ１５を再絞りダイ１の貫通孔１ａ内に押込む。これにより、カップ１５に再絞り加工を施し、カップ１５を細長い平底缶（ワーク）１７（図６ｂ参照）に成形する。

カップホルダスリーブ１１は、パンチスリーブ９の押込み動作中、再絞りダイ１の端面にカップ１５の底面を押し付けるので、成形中にカップ１５のフランジ部にシワが発生することを防止できるとともに、成形中のカップ１７の側壁円筒部（即ち、平底缶１７の側壁円筒部）に張力を負荷して、平底缶１７の底部円錐形状部１７ａ（図６ｂ参照）におけるシワの発生を防止することができる。

再絞りダイ１を通過した平底缶１７は、さらにアイオニングダイ３〜７の貫通孔３ａ〜７ａを順次通過して行き、徐々にしごき加工が施されて、所定の肉厚を有する平底缶１９（図６ｃ参照）に成形される。パンチスリーブ９は、しごき加工が終了した平底缶１９をさらに前方に押し出し、平底缶１９の底部をボトム部成形用の金型（図示せず）に押圧して例えばドーム状に成形し、最終形状の缶胴を製造する。

このようにして得られた缶胴は、この後、常法の工程である、トリミング工程→洗浄・表面処理／乾燥工程→外面塗装／焼付乾燥工程→内面塗装／焼付乾燥工程→ネッキング・ネジ成形工程→検査工程を経て最終の製品缶となる。この後、製品缶に内容物を充填し、製品缶の開口部にネジキャップを巻締めして内部を密封し、飲料缶を製造することができる。

ところで、上記の再絞り・しごき加工において、各ダイを通過するカップ１５、平底缶１７又は平底缶１９の各ワークは、缶胴の側壁部の偏肉（肉厚の部分的な偏り）や延展性の差により、円筒開口の周縁が底板から同一距離とならない（周縁が波形状となる）ことがある。このようなワークは、各アイオニングダイ３〜７を通過するとき、開口周縁が一様にダイから外れず、最後にダイから外れる周縁部位がダイから反力を受け、衝撃を発生させることがある。上記のＤＩ加工装置によれば、各アイオニングダイ３〜７の後方にパイロットリング１３を配置することで、ワークがダイを通過した直後に、ワークの外周がパイロットリング１３に接触する。これにより、ワークがダイから外れたときの衝撃によってパンチスリーブ９とダイとが接触することによるパンチスリーブ９やダイの傷付きを防止していた。

特開２００１−２３９３２８号公報

しかしながら、上記のＤＩ加工装置は、各アイオニングダイの後方に、別体のパイロットリングを配置していたため、缶が各ダイから外れたときの衝撃によって、パンチスリーブが各ダイに接触することは防止できたが、缶がパイロットリングに衝突することによって缶表面の光沢に微妙な差異が生じる部分（光沢差部）が付くことによる製品缶の品質低下を防止することはできなかった。また、パイロットリングの厚み分、ダイ同士間の距離が長くなるため、ダイ同士間の距離の設定自由度が低くなった。これに加え、パンチスリーブのストロークが長くなるので、その分加工時間が長くなり、更にはその分の短い缶サイズの加工を行うことができなかった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、缶がパイロットリングに衝突して、光沢差部が付くことによる製品缶の品質低下を防止できるとともに、ダイ同士間の距離を短くでき、もって、ダイ同士間の距離の設定自由度を高め、かつ加工時間を短縮でき、しかも、短い缶サイズの加工も可能となるアイオニングダイ及びこれに適したパイロットリングを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る請求項１記載のアイオニングダイは、ホルダにダイを支持し、該ダイと同軸上に配置したパンチスリーブの先端に有底円筒状のワークを外挿し、該パンチスリーブを前記ダイに向けて前進させ、前記ワークを前記ダイの内部に押込むことによって前記ワークにしごき加工を施すアイオニングダイにおいて、前記ホルダは、前記ダイの貫通孔と略同一内径の貫通孔を同軸上に有するパイロットリングを、前記ダイの押込み方向出口側に備えており、前記パイロットリングは、前記貫通孔の押込み方向出口側に、出口方向に向かって徐々に拡径するテーパ面を有し、前記パイロットリングに設けられている貫通孔の最小内径部の位置Ｘが、該貫通孔の押込み方向入口側からパイロットリングの厚みｔに対してＸ＞０とされ、前記最小内径部の内径は、前記ダイのしごき加工面と略同一内径とされており、前記ダイの前記しごき加工面を通過した前記ワークの上端部が前記パイロットリングに接触する構成とされていることを特徴とする。

このアイオニングダイでは、パイロットリングをホルダのダイ出口側に備えたので、パイロットリングをダイに近接して設けることができる。これにより、缶の偏肉により、ダイから缶が外れた衝撃で、仮に缶がパイロットリングと衝突して光沢差部がついたとしても、その位置を缶の上端部（トリミング代）とすることができ、後工程のトリミングによって切除することが可能となる。

さらに、パイロットリングが貫通孔の押込み方向出口側に、出口方向に向かって徐々に拡径するテーパ面を有し、ダイ通過後のワークのあばれ（振れ）によるワークとパイロットリングとの干渉が少なくなる。また、ワークがパイロットリングに接触した場合であっても、テーパ面が逃がし面となって、ワークがパイロットリングから受ける反力を軽減させることができる。

請求項２記載のアイオニングダイは、請求項１記載のアイオニングダイにおいて、前記パイロットリングに設けられている貫通孔の最小内径部の位置Ｘが、該貫通孔の押込み方向入口側からパイロットリングの厚みｔに対して０＜Ｘ＜ｔ／３までの範囲とされていることを特徴とする。

このアイオニングダイでは、パイロットリングに設けられている貫通孔の最小内径部の位置、つまり貫通孔の内径が最小となる部分の貫通孔の軸線方向の位置が、貫通孔の押込み方向入口側からパイロットリングの厚みの１／３までの範囲となるように、パイロットリングが形成されているので、光沢差部の形成される位置が缶のより上端部側となる。これにより、光沢差部分をトリミングによって切除する工程で、トリミング代を少なくすることができる。

請求項３記載のアイオニングダイは、請求項１又は請求項２に記載のアイオニングダイにおいて、前記パイロットリングは、該パイロットリングの貫通孔の押込み方向入口側の周縁に、角部を除去して形成された円弧面を有することを特徴とする。

請求項４記載のパイロットリングは、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアイオニングダイに用いられるパイロットリングであって、ダイの貫通孔と略同一内径の貫通孔を有するとともに、前記貫通孔の押込み方向出口側に、出口方向に向かって徐々に拡径するテーパ面を有することを特徴とする。

本発明に係るアイオニングダイ及びパイロットリングによれば、ダイの貫通孔と略同一内径の貫通孔を同軸上に有するパイロットリングを、ホルダにおけるダイの押込み方向出口側に備えたので、パイロットリングをダイに近接して設けることができ、缶の偏肉により、ダイから缶が外れた衝撃で、仮に缶がパイロットリングと衝突して光沢差部がついたとしても、その位置を缶の上端部（トリミング代）とすることができ、後工程のトリミングによって切除することが可能となる。この結果、光沢差部による製品缶の品質低下を防止することができる。
また、アイオニングダイは、貫通孔の押込み方向出口側に、出口方向に向かって徐々に拡径するテーパ面を有するので、ダイ通過後のワークのあばれ（振れ）によるワークとパイロットリングとの干渉を少なくできるとともに、ワークがパイロットリングに接触した場合であってもテーパ面が逃がし面となって、ワークがパイロットリングから受ける反力を軽減させることができる。
更に、アイオニングダイは、パイロットリングに設けられている貫通孔の最小内径部の位置を貫通孔の押込み方向入口側からパイロットリングの厚みの１／３までの範囲としているので、光沢差部の形成される位置を缶のより上端部とすることができ、少ないトリミング代で光沢差部分を切除することができる。

本発明に係るアイオニングダイを備えたＤＩ加工装置の要部断面図である。 図１のアイオニングダイの断面図である。 図２のＡ部拡大図である。 図２のパイロットリングの部分拡大図である。 従来のＤＩ加工装置の概略を表した要部断面図である。 ワークのＤＩ加工に伴う変形状態を表す断面図である。

以下、本発明に係るアイオニングダイの好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るアイオニングダイを備えたＤＩ加工装置の要部断面図、図２は図１のアイオニングダイの断面図、図３は図２のＡ部拡大図、図４は図２のパイロットリングの部分拡大図である。

図１に示すように、ＤＩ加工装置は、円形の貫通孔３１ａを有する１枚の再絞りダイ３１と、この再絞りダイ３１と同軸で配列され、円形の貫通孔３３ａ〜３７ａを有する３枚のしごきダイ（アイオニングダイ）３３〜３７と、各貫通孔３１ａ〜３７ａの内部に嵌合可能で、且つ、軸方向に移動自在となった円筒状の図示しないパンチスリーブと、このパンチスリーブの外側に嵌合された図示しない円筒状のカップホルダスリーブとを備えている。また、再絞りダイ３１及びアイオニングダイ３３〜３７には、潤滑と冷却のためのＤＩクーラントを供給できるようになっている。

再絞りダイ３１は、再絞りホルダ４１に、クランプリング４３を介して螺着している。再絞りホルダ４１の押込み方向出口側には第一しごき部４５を密接して配設している。第一しごき部４５の押込み方向出口側には中間しごき部４７、最終しごき部４９を順次配設している。第一しごき部４５、中間しごき部４７、最終しごき部４９のそれぞれは、各しごき部の軸線を一致させるセンタリングリング５１と、このセンタリングリング５１の内周に嵌着するワッシャー５３と、このワッシャー５３に当接する上記のアイオニングダイ３３〜３７とからなる。

第一しごき部４５と中間しごき部４７との間、及び中間しごき部４７と最終しごき部４９との間には、環状のリュプリケータ５５と、ブロンズブッシング５７とを押込み方向に順次介装している。

次に、第一しごき部４５、中間しごき部４７、最終しごき部４９のそれぞれに設けたアイオニングダイ３３〜３７について説明する。アイオニングダイ３３〜３７は、略同一の構成を有するためその代表例として、アイオニングダイ３３について説明する。
図２に示すように、アイオニングダイ３３は、ホルダ６１にダイ６３を嵌着保持している。また、ホルダ６１は、ダイ６３の貫通孔３３ａと略同一内径の貫通孔６５ａを同軸上に有するパイロットリング６５を、ダイ６３の押込み方向出口側に嵌着して備えている。

ホルダ６１は、一方の面（押込み方向入口側の面）にパンチスリーブと同軸上の図３に示す大径穴６７を有すると共に、他方の面（押込み方向出口側）に、この大径穴６７と段部６９を境として連通する同軸上の小径穴７１を有している。
ホルダ６１は、この段部６９に、ダイ６３の押込み方向出口側の面を当接させた状態で、大径穴６７にダイ６３を焼きばめすることで嵌着している。この段部６９にダイ６３を当接して嵌着する構造は、従来と同様である。

一方、ホルダ６１の小径穴７１には、上記のパイロットリング６５を嵌着している。パイロットリング６５は、例えばダイ６３と同様に焼きばめによって小径穴７１に嵌着することができる。また、パイロットリング６５は、押込み方向出口側の面が、図１に示すリュプリケータ５５に当接することによっても二重に抜けが防止されている。なお、このパイロットリング６５には、ダイ６３に比べてしごき加工時に大きな抜け方向の力は作用しない。

ダイ６３は、図３に示す厚み方向の略中央部に、最小内径となるしごき加工面７３を有している。このしごき加工面７３を中央にして、ダイ６３の押込み方向入口側及び押込み方向出口側が、所定の角度θ１、θ２で拡径されるテーパ面７５、７７となっている。

一方、図４に示すように、パイロットリング６５は、貫通孔６５ａの押込み方向入口側の周縁に角部を除去して形成した円弧面（Ｒ）７９を形成し、円弧面７９に連続するように最小内径面８３が形成されている。最小内径面８３の内径は、ダイ６３のしごき加工面７３と略同一内径とされており、最小内径面８３が曲面で形成されている場合は、最小内径面８３の頂点が最小内径部８３ａとされ、最小内径部８３ａにおいて貫通孔６５ａの内径が最小とされている。最小内径部８３ａが設けられている位置について、貫通孔６５ａの押込み方向入口側の側面６６からの位置ｘは、パイロットリング６５の厚さｔの１／３の範囲とされている。つまり、０＜ｘ＜ｔ／３の関係となるように最小内径部８３ａが形成されている。本実施の形態で、ｔ＝７．８６５の場合、０＜ｘ＜２．６２２の範囲内に位置ｘが設けられる。また、最小内径面８３が貫通孔６５ａの軸線に平行な平坦面で形成されている場合は、最小内径面８３の全面が最小内径部となり、最小内径面８３の全面が上記範囲となるように形成される。

また、パイロットリング６５は、最小内径面８３に連続してテーパ面８１が設けられており、テーパ面８１は貫通孔６５ａの押込み方向出口側に、出口方向に向かって徐々に拡径するように形成されている。このテーパ面８１は、角度θ３＝１０度程度で形成される。パイロットリング６５は、このようなテーパ面８１を有することで、ダイ通過後のワークのあばれ（振れ）によるワークとパイロットリング６５との干渉が少なくなる。また、ワークがパイロットリング６５に接触した場合であっても、テーパ面８１が逃がし面となって、ワークがパイロットリング６５から受ける反力を軽減させることができるようになっている。

以上のような構成を有するＤＩ加工装置は、図示しない有底円筒状のカップ（ワーク）を図示しないパンチスリーブと、再絞りダイ３１の間に配置し、この状態でパンチスリーブを前進させることにより、ワークを再絞りダイ３１の貫通孔１ａ内に押込む。これにより、ワークに再絞り加工を施し、ワークを細長い平底缶に成形する。

再絞りダイ３１を通過した平底缶は、さらにアイオニングダイ３３〜３７の貫通孔３３ａ〜３７ａを順次通過して行き、徐々にしごき加工が施されて、所定の肉厚を有する平底缶に成形される。つまり、ＤＩ加工装置は、タンデムに配設した再絞りダイ３１と、アイオニングダイ３３〜３７とで、再絞り成形としごきとを一気に行い、しごきにより板厚を減らした分で缶壁高さを出して、所定深さのＤＩ缶を製作する。

そして、上記のアイオニングダイ３３〜３７によれば、パイロットリング６５をホルダ６１のダイ出口側に備えたので、パイロットリング６５をダイ６３に近接して設けることができる。これにより、缶の偏肉により、ダイ６３から缶が外れた衝撃で、仮に缶がパイロットリング６５と衝突して光沢差部がついたとしても、その位置を缶の上端部（トリミング代）とすることができ、後工程のトリミングによって切除することが可能となる。

また、パイロットリング６５を、ダイ抜け阻止用のダイ６３を形成するために従来から設けてあった小径穴７１に嵌着することで、従来、ホルダ６１と別体であったパイロットリングの厚み分を減じることができる。これにより、タンデムに配設したアイオニングダイ３３〜３７同士間の距離の設定自由度を高めることができる。また、パイロットリング６５の厚み分が減じられることで、パンチスリーブのストロークが短くなり、加工時間が短縮でき、更には短い缶サイズの加工も可能となる。

また、パイロットリング６５の最小内径部８３ａを上述した範囲に設けることで、缶に形成される光沢差部を、缶のより上端部側とすることができる。これにより、後工程のトリミングによって切除される部分を少なくすることができる。

３３、３５、３７ アイオニングダイ
６１ ホルダ
６３ ダイ
６５ パイロットリング
６５ａ 貫通孔
７９ 円弧面
８１ テーパ面
８３ 最小内径面

Claims (4)

1. ホルダにダイを支持し、該ダイと同軸上に配置したパンチスリーブの先端に有底円筒状のワークを外挿し、該パンチスリーブを前記ダイに向けて前進させ、前記ワークを前記ダイの内部に押込むことによって前記ワークにしごき加工を施すアイオニングダイにおいて、
   前記ホルダは、前記ダイの貫通孔と略同一内径の貫通孔を同軸上に有するパイロットリングを、前記ダイの押込み方向出口側に備えており、
   前記パイロットリングは、前記貫通孔の押込み方向出口側に、出口方向に向かって徐々に拡径するテーパ面を有し、
   前記パイロットリングに設けられている貫通孔の最小内径部の位置Ｘが、該貫通孔の押込み方向入口側からパイロットリングの厚みｔに対してＸ＞０とされ、前記最小内径部の内径は、前記ダイのしごき加工面と略同一内径とされており、
   前記ダイの前記しごき加工面を通過した前記ワークの上端部が前記パイロットリングに接触する構成とされていることを特徴とするアイオニングダイ。
2. 請求項１記載のアイオニングダイにおいて、
   前記パイロットリングに設けられている貫通孔の最小内径部の位置Ｘが、該貫通孔の押込み方向入口側からパイロットリングの厚みｔに対して０＜Ｘ＜ｔ／３までの範囲とされていることを特徴とするアイオニングダイ。
3. 請求項１又は請求項２に記載のアイオニングダイにおいて、
   前記パイロットリングは、該パイロットリングの貫通孔の押込み方向入口側の周縁に、角部を除去して形成された円弧面を有することを特徴とするアイオニングダイ。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアイオニングダイに用いられるパイロットリングであって、
   ダイの貫通孔と略同一内径の貫通孔を有するとともに、前記貫通孔の押込み方向出口側に、出口方向に向かって徐々に拡径するテーパ面を有することを特徴とするパイロットリング。

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