JP6535476B2 - 金属容器用しごき成形装置及びアイオニングダイ用支持体 - Google Patents

Description

本発明は、金属製の有底筒状体にしごき成形を施しＤＩ缶等の金属容器を製造する金属容器用しごき成形装置、及びＤＩ缶等の金属容器をしごき加工するときに用いられるアイオニングダイを支持するアイオニングダイ用支持体に関する。

炭酸飲料やビール等を収容する周知のＤＩ缶は、通常、平板状のコイル材を有底筒型に絞り加工し、その筒状部を段階的にしごき加工することにより缶胴が成形される。缶胴を成形するに際しては、パンチスリーブが有底筒状体の内部に挿入された状態で、複数備えたアイオニングダイ内に順次挿通され、それに伴って、各アイオニングダイの内側に筒状部の外表面が接触されることにより引き延ばされ、缶胴が所定形状に成形されることになるのだが、アイオニングダイが固定されている場合には、しごき加工中に、缶胴となり得る筒状部の厚さにばらつき（異常偏肉）が生じることがあり、こうしたばらつきにより筒状部に破断が起きた場合には、アイオニングダイとパンチスリーブとが接触し、損傷したり寿命についても短くなるという問題があった。

そのため、こうした問題点を改善するため、アイオニングダイが固定された完全固定方式に代えて、アイオニングダイ自体やアイオニングダイに構成された筒状部と接触される部材をクッション性のある部材で支持し、しごき加工中において、筒状部の半径方向に急激な荷重（変位）が生じたときに、その荷重を軽減して損傷を防止しようという自動調芯式の技術が特許文献1及び非特許文献１には開示されている。

特開昭５５−１９４９３号公報

［平成２６年１２月４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｉｄｅｃａｎ．ｃｏｍ／ｔｏｏｌｐａｃｋ−ｄｅｔａｉｌ．ｈｔｍｌ＞

しかし、特許文献１の自動調芯式の技術においては、金属製のフィンガ２３により調芯を行おうというものであるが、こうした形状のフィンガを適用した場合には、図６の発明を理解する上での参考図にて一点鎖線で示したように、偏芯量が小さいことから、しごき加工中に急激に大きな荷重が加わったとき、金属製のフィンガは比較的簡単に破損する虞がある。

また、非特許文献１の自動調芯式の技術においては、コイルスプリングの弾性力により調芯を行おうというものであり、図６の発明を理解する上での参考図にて二点鎖線で示したように、コイルスプリングの特性上、偏芯量を大きくとることが可能ではあるのだが、大きな荷重が加わることを考慮して、弾性係数の高いものを採用すると、加工開始直後の荷重が小さいときには、わずかに偏芯させることしかできずに、缶胴となり得る筒状部にばらつき（異常偏肉）が生じる虞がある。一方、弾性係数の小さいコイルスプリングを採用するとなると、しごき加工中に大きな荷重が加わったとき、偏芯量が大きくなり過ぎてしまい、缶胴となり得る筒状部に破損が生じる虞がある。しかも、非特許文献１のコイルスプリングは継続的な使用により比較的容易にへたりが発生することから耐久性の観点から適していると言えるものではない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、筒状部にしごき加工を行うに際し、アイオニングダイの半径方向に比較的小さな荷重しか加わらないときでも、筒状部に偏肉が生じることがないよう、アイオニングダイの偏芯量を十分に確保し、その一方で、アイオニングダイの半径方向に大きな荷重が加わるときには、この荷重に伴い過剰に偏芯量が大きくならないよう抑制して筒状部や装置に破損が生じてしまわぬよう防止し、高品質な金属容器を得ることが可能な金属容器用しごき成形装置及びアイオニングダイ用支持体を提供することを目的とする。

金属容器用しごき成形装置に係る発明は、
パンチスリーブの先端に組み付けた金属製の有底筒状体が挿通されることにより、前記有底筒状体の筒状部の外表面にしごき加工を施す環状のアイオニングダイを備えた金属容器用しごき成形装置であって、
前記アイオニングダイを支持する金属製のアイオニングダイ用支持体に、前記アイオニングダイを弾性的に支持する折り曲げ状の弾性片を形成し、該折り曲げ状の弾性片は、前記アイオニングダイの半径方向に撓むよう配設し、
前記アイオニングダイ用支持体を環状に形成し、その周方向に前記弾性片を断続的に複数形成し、これら複数の弾性片により前記アイオニングダイの外周を支持したことを特徴とする。

金属容器用しごき成形装置に係る発明は、
前記折り曲げ状の弾性片の折れ曲がり角度を鋭角に形成したことを特徴とする。

金属容器用しごき成形装置に係る発明は、
前記折り曲げ状の弾性片は、前記アイオニングダイ用支持体の一端より延出された基端片とアイオニングダイを支持する先端片とからなり、
前記基端片は前記一端を支点として前記アイオニングダイの半径方向に撓むよう構成し、前記先端片は該先端片と前記基端片とを連結した連結部を支点として前記アイオニングダイの半径方向に撓むように構成し、
しごき加工中に前記アイオニングダイの半径方向に荷重が加わり、該アイオニングダイが偏芯するとき、荷重の小さい段階では、前記基端片と前記先端片とが同時に撓んで前記アイオニングダイを偏芯させ、前記荷重の大きい段階では、前記基端片がその近傍に設けた部材に接触されその動作が規制されることにより、前記アイオニングダイの偏芯量が増加しないよう制限するように構成したことを特徴とする。

アイオニングダイ用支持体に係る発明は、
パンチスリーブの先端に組み付けた金属製の有底筒状体が挿通されることにより、前記有底筒状体の筒状部の外表面にしごき加工を施す環状のアイオニングダイを支持した金属製のアイオニングダイ用支持体であって、
前記アイオニングダイを弾性的に支持する折り曲げ状の弾性片を形成し、該折り曲げ状の弾性片は、前記アイオニングダイの半径方向に撓むよう配設し、
前記アイオニングダイ用支持体を環状に形成し、その周方向に前記弾性片を断続的に複数形成し、これら複数の弾性片により前記アイオニングダイの外周を支持したことを特徴とする。

アイオニングダイ用支持体に係る発明は、
前記折り曲げ状の弾性片の折れ曲がり角度を鋭角に形成したことを特徴とする。

アイオニングダイ用支持体に係る発明は、
前記折り曲げ状の弾性片は、前記アイオニングダイ用支持体の一端より延出された基端片とアイオニングダイを支持する先端片とからなり、
前記アイオニングダイ用支持体により前記アイオニングダイを支持した際、前記基端片は前記一端を支点として前記アイオニングダイの半径方向に撓むよう構成され、前記先端片は該先端片と前記基端片とを連結した連結部を支点として前記アイオニングダイの半径方向に撓むように構成され、
しごき加工中に前記アイオニングダイの半径方向に荷重が加わり、該アイオニングダイが偏芯するとき、荷重の小さい段階であっても、前記基端片と前記先端片とが同時に撓んで、前記アイオニングダイを偏芯させる偏芯量を確保できるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、アイオニングダイ用支持体に構成された、基端片と先端片とからなる弾性片が折り曲げ状に形成されていることから、しごき加工の初期における荷重が小さい段階であっても、筒状部に偏肉が生じることがないようアイオニングダイを十分に偏芯させることができる。その一方で、しごき加工中に比較的大きな荷重が生じたときには、基端片がその近傍に設けた部材に接触されその動作が規制されるよう構成されていることから、比較的大きな荷重が発生しても、それに伴い、アイオニングダイの偏芯量が過剰に大きくならないよう抑制することができる。よって、必要以上にアイオニングダイの偏芯量が大きくなってしまい、金属容器、アイオニングダイ、或いは、パンチスリーブに破損が発生してしまうことを防止することができる。

また、アイオニングダイを弾性的に支持する部材は、基端片と先端片とからなる金属製の弾性片であることから、コイルスプリングのように比較的容易にへたりが発生することはなく耐久性を向上することができる。

実施例１の金属容器用しごき成形装置たるツールパックの概略構成を示す断面図である。 実施例１のアイオニングダイ用支持体たるセンタリングリングを示す斜視図である。 実施例１のアイオニングダイ用支持体たるセンタリングリングを示す正面図である。 実施例１のアイオニングダイ用支持体たるセンタリングリングを示す断面図である。 実施例１のアイオニングダイ用支持体たるセンタリングリングの要部を示す拡大断面図である。 発明を理解する上での参考図を示し、実線は実施例１のセンタリングリングによりアイオニングダイを弾性的に支持したときの荷重と偏芯量との関係を示すグラフであり、一点鎖線は特許文献１のフィンガによりアイオニングダイに相当するケーシングを弾性的に支持したときの荷重と偏芯量との関係を示すグラフであり、二点鎖線は非特許文献１のコイルスプリングを適用してアイオニングダイを弾性的に支持したときの荷重と偏芯量との関係を示すグラフである。 実施例２のアイオニングダイ用支持体たるセンタリングリングを示す斜視図である。 実施例２のアイオニングダイ用支持体たるセンタリングリングを示す正面図である。

以下、本発明に係る実施例を以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

本実施例１における金属容器用しごき成形装置としてのツールパック１は、金属容器となり得るアルミニウム等からなる金属製の有底筒状体Ｗに圧延加工を施し、ＤＩ缶を製造するときに用いられる。

図１に示すように、ツールパック１には、パンチスリーブ２の進退方向（図１に示す水平方向）に複数のダイ（リドローダイ３及び第１〜第３のアイオニングダイ４ａ，４ｂ，４ｃ）が離間して配設されている。本実施例１のアイオニングダイは、第１のアイオニングダイ４ａ、第２のアイオニングダイ４ｂ、第３のアイオニングダイ４ｃの３つからなり、第１のアイオニングダイ４ａの上流側にはリドローダイ３が配設され、当該リドローダイ３はクランプリング５によりリドローダイホルダ６に固定されている。

第１のセンタリングリングリテイナー７ａには、第１のアイオニングダイ４ａを支持する第１のセンタリングリング８ａが組み付けられている。そしてこれと同様に、第２のセンタリングリングリテイナー７ｂには、第２のアイオニングダイ４ｂを支持する第２のセンタリングリング８ｂが、第２のセンタリングリングリテイナー７ｂに隣接した第３のセンタリングリングリテイナー７ｃには、第３のアイオニングダイ４ｃを支持する第３のセンタリングリング８ｃ組み付けられている。

また、第３のセンタリングリングリテイナー７ｃの内側にはルブリケーダーリング９が組み付けられていて、ルブリケーダーリング９、第１，第３のセンタリングリングリテイナー７ａ，７ｃ、及びリドローダイホルダ６には、クーラント液を供給するためのクーラント供給孔１０が形成されている。

リドローダイホルダ６と第１のアイオニングダイ４ａとの間に所定間隔の空間部を形成するため、これらの間には第１のスペーサ１１ａが設けられ、第１のセンタリングリングリテイナー７ａと第２のアイオニングダイ４ｂとの間に所定間隔の空間部を形成するため、これらの間には第２のスペーサ１１ｂが設けられている。

また、リドローダイ３、リドローダイホルダ６、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃ、第１，第２のセンタリングリングリテイナー７ａ，７ｂ、及びルブリケーダーリング９の各々には、パンチスリーブ２が挿通される環状の孔部１２が形成されている。そして、これらの孔部１２はパンチスリーブ２の進退方向に同心状設けられていて、パンチスリーブ２に組み付けられた被加工体である金属製の有底筒状体Ｗがリドローダイ３の孔部１２を通過することによりしぼり加工がなされ、しぼり加工のなされた有底筒状体Ｗは、次に、パンチスリーブ３の前進に従い、第１、第２、第３のアイオニングダイ４ａ，４ｂ，４ｃの孔部１２を段階的に通過することにより、有底筒状体Ｗの筒状部Ｗ１のしごき加工がなされる。

ここで、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃを弾性的に支持する第１〜第３のセンタリングリング８ａ〜８ｃについて説明する。なお、図１に示すように、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃは同形状であり、また、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃを弾性的に支持する第１〜第３のセンタリングリング８ａ〜８ｃについても同形状であるため、第２，第３のセンタリングリング８ｂ，８ｃについては省略し、第１のセンタリングリング８ａについてのみ図１〜６に基づき以下に説明する。

第１のアイオニングダイ４ａを弾性的に支持する第１のセンタリングリング８ａは、図１に示すように、第１のアイオニングダイ４ａの外周面を複数の弾性片１４により支持するものである。弾性片１４は、図２〜図４に示すように、第１のセンタリングリング４ａの周方向に断続的に多数（４０個）設けられ、弾性片１４を備えた第１のセンタリングリング８ａは、金属製であり切削加工に形成されたものである。

また、図５に示すように、弾性片１４は鋭角な「く」の字型の折り曲げ状に形成され、第１のセンタリングリング８ａの一端より延出された基端片１４ａと、第１のアイオニングダイ８ａの外周面を支持する先端片１４ｂ、及び、基端片１４ａと先端片１４ｂとを連結する湾曲状の連結部１４ｃから構成される。図１に示すように、ツールパック１に第１のセンタリングリング８ａを組み付けたときには、基端片１４ａの背面側には間隙Ｃが形成される。そして、基端片１４ａ、先端片１４ｂ、及び連結部１４ｃが、第１のアイオニングダイ４ａの半径方向に撓むように構成されていることで、しごき加工中に第１のアイオニングダイ４ａの半径方向に荷重が加わったときに、第１のアイオニングダイ４ａをその半径方向に偏芯させる。

ここで、図６により、第１のアイオニングダイ４ａを用いて有底筒状体Ｗをしごき加工したときの、荷重と偏芯量との関係について説明する。なお、図６では、縦軸に荷重を表し、横軸には偏芯量を表している。同図に示すように、本実施例１のツールパック１を適用してしごき加工を行うと、図６で実線にて示したように、荷重の小さい初期段階であっても比較的偏芯量を大きくとることができる。そして、荷重が増加していくと、ある地点（変曲点Ａ）からは、初期段階よりも実線の傾きが大きくなることがわかる。このような、初期段階では傾斜がなだらかで、あるところから弾性係数が変位（傾斜が大きくなる）する弾性特性線から明らかなように、本実施例１の弾性片１４は、荷重が大きいときには、偏芯量が大きくならないよう規制することがわかる。これは、荷重の小さい初期段階では、弾性片全体（基端片１４ａ、先端片１４ｂ、及び連結部１４ｃ）が撓むことで偏芯量を大きく確保できる一方で、荷重の大きい段階では、基端片１４ａがその背面側に設けた部材である第１のスペーサ１１ａに接触され、偏芯量が規制されることにより、第１のアイオニングダイ４ａの偏芯量が過剰に増加しないよう規制する。

以上のような本実施例１の発明によれば、金属製の第１〜第３のセンタリングリング８ａ〜８ｃに、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃを弾性的に支持する、鋭角な折り曲げ状の弾性片１４を形成し、該折り曲げ状の弾性片１４は、第１〜第３のセンタリングリング８ａ〜８ｃの一端より延出された基端片１４ａと第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃを支持する先端片１４ｂとを少なくとも構成し、基端片１４ａは、第１〜第３のセンタリングリング８ａ〜８ｃの一端を支点として第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃの半径方向に撓むよう構成しており、先端片１４ｂは、該先端片１４ｂと基端片１４ａとを連結した湾曲状の連結部１４ｃを支点として第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃの半径方向に撓むように構成し、しごき加工中に第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃの半径方向に荷重が加わり、該第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃが偏芯するとき、荷重の小さい段階では、薄板状の基端片１４ａ、薄板状の先端片１４ｂ、及び薄板状であって湾曲状の連結部１４ｃが同時に撓んで第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃを偏芯させ、衝撃の強い荷重の大きい段階では、基端片１４ａがその近傍に設けた部材である第１〜第３のスペーサ１１ａ〜１１ｃに接触されその動作が規制され、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃの偏芯量が過剰に増加しないよう制限するように構成されている。これにより、しごき加工の初期における荷重が小さい段階であっても、有底筒状体Ｗの筒状部Ｗ１に偏肉が生じることがないよう第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃを十分に偏芯させることができる一方で、しごき加工中に比較的大きな荷重が生じたときには、基端片１４ａがその近傍に設けた第１〜第３のスペーサ１１ａ〜１１ｃに接触されその動作が規制されることから、比較的大きな荷重が発生しても、それに伴い、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃの偏芯量が過剰に大きくならないよう抑制することができる。よって、しごき加工中に必要以上に第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃの偏芯量が大きくなってしまい、有底筒状体Ｗである金属容器、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃ、或いは、パンチスリーブ２に破損が発生してしまうことを防止することができる。

さらに、第１〜第３のアイオニングダイ４ａ〜４ｃを弾性的に支持する部材は、基端片１４ａ、先端片１４ｂ、連結部１４ｃとからなる金属製で薄板状の弾性片であることから、コイルスプリングのように比較的容易にへたりが発生することはなく耐久性を向上することが可能である。

さらに、折り曲げ状の弾性片１４は、鈍角ではなく鋭角に形成されていることから、弾性片１４を設けるための専有スペースを小さくすることができ、ひいてはツールパック１の小型化を図ることが可能となる。

次に、実施例２について説明する。実施例２におけるセンタリングリング（アイオニングダイ用支持体）２０についても、実施例１の第１〜第３のセンタリングリング（アイオニングダイ用支持体）８ａ，８ｂ，８ｃに相当するものとして適用されるものである。すなわち、アイオニングダイを弾性的に支持するものであり、図７及び図８に示すように、センタリングリング２０の内側にはその周方向に多数の波形の弾性片２１が断続的に形成されている。そして、しごき加工中に、荷重が加わったときには、弾性片２１は半径方向外側へ撓みアイオニングダイを偏芯させるのだが、大きな荷重が加わったときには、波形の弾性片２１の外側がセンタリングリングの内周壁面に接触され偏芯量が制限されるようになっている。すなわち、本実施例２に記載のセンタリングリング（アイオニングダイ用支持体）２０についても、図６の実線で示したような変曲点Ａを有する弾性特性線を有するものであり、比較的大きな荷重が加わったとき、アイオニングダイの偏芯量が必要以上に大きくならないよう防止することができる。

１ ツールパック（金属容器用しごき加工装置）
２ パンチスリーブ
３ リドローダイ
４ａ 第１のアイオニングダイ
４ｂ 第２のアイオニングダイ
４ｃ 第３のアイオニングダイ
５ クランプリング
６ リドローダイホルダ
７ａ 第１のセンタリングリングリテイナー
７ｂ 第２のセンタリングリングリテイナー
７ｃ 第３のセンタリングリングリテイナー
８ａ 第１のセンタリングリング（アイオニングダイ用支持体）
８ｂ 第２のセンタリングリング（アイオニングダイ用支持体）
８ｃ 第３のセンタリングリング（アイオニングダイ用支持体）
９ ルブリケーダーリング
１０ クーラント供給孔
１１ａ 第１のスペーサ
１１ｂ 第２のスペーサ
１１ｃ 第３のスペーサ
１２ 孔部
１４ 弾性片
１４ａ 基端片
１４ｂ 先端片
１４ｃ 連結部
２０ センタリングリング（アイオニングダイ用支持体）
２１ 弾性片
Ａ 変曲点
Ｃ 間隙
Ｗ 有底筒状体
Ｗ１ 筒状部

Claims (6)

1. パンチスリーブの先端に組み付けた金属製の有底筒状体が挿通されることにより、前記有底筒状体の筒状部の外表面にしごき加工を施す環状のアイオニングダイを備えた金属容器用しごき成形装置であって、
   前記アイオニングダイを支持する金属製のアイオニングダイ用支持体に、前記アイオニングダイを弾性的に支持する折り曲げ状の弾性片を形成し、該折り曲げ状の弾性片は、前記アイオニングダイの半径方向に撓むよう配設し、
   前記アイオニングダイ用支持体を環状に形成し、その周方向に前記弾性片を断続的に複数形成し、これら複数の弾性片により前記アイオニングダイの外周を支持したことを特徴とする金属容器用しごき成形装置。
2. 前記折り曲げ状の弾性片の折れ曲がり角度を鋭角に形成したことを特徴とする請求項１に記載の金属容器用しごき成形装置。
3. 前記折り曲げ状の弾性片は、前記アイオニングダイ用支持体の一端より延出された基端片とアイオニングダイを支持する先端片とからなり、
   前記基端片は前記一端を支点として前記アイオニングダイの半径方向に撓むよう構成し、前記先端片は該先端片と前記基端片とを連結した連結部を支点として前記アイオニングダイの半径方向に撓むように構成し、
   しごき加工中に前記アイオニングダイの半径方向に荷重が加わり、該アイオニングダイが偏芯するとき、荷重の小さい段階では、前記基端片と前記先端片とが同時に撓んで前記アイオニングダイを偏芯させ、前記荷重の大きい段階では、前記基端片がその近傍に設けた部材に接触されその動作が規制されることにより、前記アイオニングダイの偏芯量が増加しないよう制限するように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属容器用しごき成形装置。
4. パンチスリーブの先端に組み付けた金属製の有底筒状体が挿通されることにより、前記有底筒状体の筒状部の外表面にしごき加工を施す環状のアイオニングダイを支持した金属製のアイオニングダイ用支持体であって、
   前記アイオニングダイを弾性的に支持する折り曲げ状の弾性片を形成し、該折り曲げ状の弾性片は、前記アイオニングダイの半径方向に撓むよう配設し、
   前記アイオニングダイ用支持体を環状に形成し、その周方向に前記弾性片を断続的に複数形成し、これら複数の弾性片により前記アイオニングダイの外周を支持したことを特徴とするアイオニングダイ用支持体。
5. 前記折り曲げ状の弾性片の折れ曲がり角度を鋭角に形成したことを特徴とする請求項４に記載のアイオニングダイ用支持体。
6. 前記折り曲げ状の弾性片は、前記アイオニングダイ用支持体の一端より延出された基端片とアイオニングダイを支持する先端片とからなり、
   前記アイオニングダイ用支持体により前記アイオニングダイを支持した際、前記基端片は前記一端を支点として前記アイオニングダイの半径方向に撓むよう構成され、前記先端片は該先端片と前記基端片とを連結した連結部を支点として前記アイオニングダイの半径方向に撓むように構成され、
   しごき加工中に前記アイオニングダイの半径方向に荷重が加わり、該アイオニングダイが偏芯するとき、荷重の小さい段階であっても、前記基端片と前記先端片とが同時に撓んで、前記アイオニングダイを偏芯させる偏芯量を確保できるように構成したことを特徴とする請求項４又は５に記載のアイオニングダイ用支持体。

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