JPH0246932A

JPH0246932A - しごき加工方法およびしごき加工用ダイス

Info

Publication number: JPH0246932A
Application number: JP63197325A
Authority: JP
Inventors: Kunio Miyauchi; 宮内　邦雄
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 1988-08-08
Filing date: 1988-08-08
Publication date: 1990-02-16
Anticipated expiration: 2012-10-15
Also published as: JP2663150B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ツーピース缶等の薄肉円筒容器を製作する絞
りしごき（Ｄｒａｗｎ　ａｎｄ　Ｉｒｏｎｅｄ）加工方
法および装置に係わり、特に、溝状起伏の形状を有する
外側、内側または両側のダイスおよびポンチを回転させ
て、しごき加工の仕事を円周方向力によるものに一部移
換することで、しごき方向の力を低減して、高しごき率
でしかも高速度、高精度にしごき加工するしごき加工方
法およびしごき加工用ダイスに関する。

（従来の技術および解決しようとする課題）現在、ツー
ピースのビール缶やジ二−ス缶などに用いられているＤ
Ｉ缶は、素材強度に対して非常に厳しい条件の下で深絞
り右よびしどき加工を行って製造されている。このＤＩ
加工の成形工程における成形力と成形ストロークの関係
を第５図に模型的に示す。第１工程の深絞り加工では、
平らな素板（第６Ａ図）がダイス大向へ縮み、フランジ
変形により絞り込まれ、半製品の円筒状の容器（第６Ｂ
図）が成形される。もし、ポンチ直径に比して、素板が
大きすぎると変形抵抗が増大し、ポンチの肩で破断が生
じ易くなる。反面、素板が小さいと、最終製品のカップ
（１６ｃ図）で満足な容器の深さが得難くなる。この深
絞り加工の後、しごき加工が行われるのだか、このしご
き加工を一回の工程で行おうとすると、しごき量（板厚
減少量）が大きくなり、ポンチ肩および荷重支持側壁部
に大きな力がかかり、容器は破断し易くなる。

また、容器縁部に近い程伸び変形量が大きく、著しく加
工硬化を生じ、延性も低下するため、しごき部隣接の荷
重支持部側壁において、亀裂の発生や破断が助長される
。このた於、第５図に示すようにしごき加工を多段工程
（第２および第３工程）化することにより、−回のしご
き量を減らしてしごき力の低減が図られている。第４図
に、この多段加工を行うための装置を図示すると共にそ
の作動を簡単に説明する。深絞り加工したカップ４１（
第６Ｃ図）を第１役目のダイス４２の上方から落とし、
潤滑油を流しながらポンチ４４で第１、第２のダイス４
２．４３、更に数段重ねて一気に押し出してカップ４１
の外側を高しごき率で加工成形する。この方法では加工
工程が長くなり、時間もかかるようになる。また、ポン
チやダイスの保守管理を必要とすること、焼は付き防止
のための潤滑剤を絶やさないこと等、生産性、経済性の
点で好ましくないという問題があった。更に、加工硬化
性の高い材料等を用いて第４図に示すような多段しごき
加工を行う場合には、中間焼鈍が必要になる。また、第
３工程で高しごき率の加工を行った場合、板厚の円周方
向のばらつき（偏肉現象）が発生し、容器の耐圧性を失
う問題があった。

（課題を解決するための手段）本発明のダイスの特徴は、被加工物の人口側から出口側
に向かって直径が徐々に小さくなる、すなわち、テーパ
ーがついていると同時に、らせん状またはしごき方向に
傾斜したなだらかな帯状起伏等の被加工物との当接面が
不均一な面を有していることである。また、本発明の方
法の特徴はこのダイスを、しごき加工中、外部から与え
られる力により、しごき方向の軸を中心として、被加工
物に対して回転することである。

（作　用）本発明によると、不均一表面を有するダイスを回転する
と、しごき加工を円周方向の力により行い、しごき加工
を支えるポンチ肩部及び容器のしごき力支持側壁部にか
かる軸方向力を分散して、容器側壁部にかかる力を低減
して、均一な側壁板厚を得られる。更に、本発明は、し
ごき加工方向と違う方向へ力の方向転換を行うことによ
り、高しごき率における力の分散が実現される。これに
より、全成形ストロークおよび時間の短縮化を達成し、
生産性の向上が可能になる。更に、不均一表面ダイスの
回転による円周方向しごきという力の分散過程で、回転
ダイス表面に凹凸部を設けることにより同時に加工され
る部分を局所化し、成形力の低減化をさらに可能にする
。また、全体の均一なしごきはダイス回転速度を増加す
ることにより容易に実現できる。

（発明の効果）このように本発明は、しごき方向の力を円周方向の力に
一部変換し、さらに円周方向の加工力を同時的には部分
化し、回転速度上昇による加工距離の増加が同じ全体仕
事量を達成する。この結果、しごき加工中を減少させる
ことなくしごきポンチの移動量を最小にし、しごきポン
チ力を効果的に低下させ破断の危険を回避し、成形限界
の向上を可能にする。さらに、付随的効果として、従来
のポンチ軸方向しごきに円周方向しごき成分を加えるた
め、容器径を僅かに増加させるスプリングバックが可能
になり、従来、生産性向上のネックのひとつであったポ
ンチからの取り外し易さ（ストリッパビリティ）を著し
く改善させることができる。

本発明によって、ＤＩ加工法による缶は、高しごき率で
しかも高速度、高精度に製作することができるようにな
り、生産性、経済性に多大な効果をもたらすことができ
る。

（実施例）以下に、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。

第１Ａ図および第１Ｂ図は、本発明のダイスの形状の一
例を示すそれぞれ斜視図と断面図である。

第１Ｂ図において、本実施例のダイス１は、その内側面
の形状により上方から３段部分に分けて説明することが
できる。第１段目は、被加工物の入口側からダイス高さ
の２７３程度の部分まで内径がゆるやかに小さくなって
いる上部テーパ一部２であり、第２段目は、このテーパ
一部から連続して中心軸と平行な内径のベアリング部３
であり、第３段目は、このベアリング部３から出口に向
かって内径が大きくなり、下端において開口する下部テ
ーパーＢ４である。この様な前記内側面を有するダイス
において、第１段目のテーパ一部分２０人口側から第２
段目のベアリング部３に到る箇所に、それ自体の肉厚も
ゆるやかに薄くなるテーパー状の帯状起伏部５が、ダイ
ス内側面に複数個設けられている。この帯状起伏部５の
形状は、被加工物と滑らかに接するように当接部をＲ形
状に加工する。深絞り容器が本しごきダイス穴人口に達
したとき、上記起伏部５に接触し、ポンチの進行及びダ
イスの回転の両方によるしごき加工が接触する帯状起伏
部５により行われる。ダイスの所要回転力に対応する円
周方向しごき力は傾斜角θ＝０°のとき、最も大きくな
り、傾斜角が増加するに伴い減少する。帯状起伏部の傾
斜により、−旦しごかれた材料がポンチ進行方向に逆行
する場合、ポンチ力増加成分を生じ、順方向の場合、ポ
ンチ力に付加釣魚の効果をもたらす。

本ダイスによる部分化しごき量が大の場合に生じ易くな
ると思われる座屈の抑制手段としては、帯状起伏の途中
に短い平行ペアリイング部を設ける。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は、本発明のダイス形状の他の実
施例を示す形状のものであり、第１Ａ図およず第１Ｂ図
との相異点は、上記帯状起伏形状に対して、本ダイスで
は帯状溝形状を内側面に複数個で第１Ｂ図第１役のテー
パ一部分に設けたことを特徴とする。

本発明のダイスは、上記実施例の他に、被加工物との当
接部が突起あるいは溝からなる不均一形状であれば可能
である。

以下に、本発明の１ｍとなるダイスの回転駆動を実施す
るための具体的な装置について説明する。

第３図は、本発明を実施するための装置を正面から見た
断面図である。この装置は万能深絞り試験機等の加工機
械の作業台に据え付けてしごき絞り加工を行うことがで
きる。本加工機械は、同一中心軸上で独立して上下移動
が可能な上方スピンドル１１と下方スピンドル１２を有
している。その上方スピンドル１１の先端には凹型のポ
ンチ１４を、下方のスピンドル１２には凸型のポンチ１
３をネジで取り付ける。上方および下方スピンドル１１
．１２は、機械的あるいは油空圧駆動によって中心軸上
の任意の位置で両ポンチの凹凸が高精度に出会って接触
し、しかも、高圧力で圧接したまま上下に移動すること
ができる。まず、スピンドル１１．１２は各々のシリン
ダー１５゜１５′内に収納されている。第６Ｃ図に示す
深絞り加工で成形したカップ１６がカップ案内具１７と
シリンダー１５の間隙から落とされて、本発明のダイス
１８の位置で停留する。始めに下方のスピンドル１２が
駆動を開始して上昇し、次いで上方のスピンドル１１が
下降する。両スピンドル先端のに設けられた凸形状のポ
ンチ１３と凹形状のポンチ１４は、カップ１日を停留し
た位置から１０止程度押し上げた位置で出会い、カップ
の底部を両シリンダーの圧縮力によって成形する。底部
加工が終了した直後、ダイス１８が回転を始める。ダイ
ス１８は、２個のラジアル軸受２８゜２９と１個のスラ
スト軸受３０によって支持されたハウジング１９にボル
トで固定され、モーターと連動するタイミングベルト２
０からプーリー２１に駆動力が伝達されて回転する。こ
れと同時に、カップ案内具１７に取り付けられたスェー
ジロック２２から外部より潤滑油が供給される。カップ
１６はポンチ１３．１４の圧縮力によってしっかり把握
されたまま下降してしごき絞り加工が開始される。スピ
ンドル１１と１２は一体化して所定のストロークを下降
しながらダイス１８の回転によって高速にしごき絞り加
工が行われる。所定位置まで加工工程を終えると位置セ
ンサーが作動し、潤滑油の供給が停止する。次いでモー
ターによるダイス１８の回転駆動がクラッチを離脱する
こと等によって停止する。しごき絞り加工された缶は、
その開放端で傷や割れを生じ易くなるためあらかじめ所
望長さより長い成形品を得られるように探しぼり加工の
カップを設定しであるので、しごき絞り加工した後、チ
ャック２３が作動し、適当な圧力もしくは除圧空気によ
る吸着によって不要部分をくわえて、缶を所望長さに切
断するトリミング処理が施される。トリミング装置は、
摺動が可能なベース２４にラジアル軸受で回転するプー
リー２５、このプーリーに固定され回転可能で、また外
周に刃物を有するカッター２６、及びベース２４に設け
られた大歯車とカッター２６の軸に設けられた小歯車か
ら成る遊星歯車機構によって構成されている。ベース２
４は、しごき絞りした缶口筒の外径に向かって徐々に摺
動して近づく。また、モーターからタイハングベルト２
７を介してプーリー２５が駆動すると、カッター２６は
缶口筒の外周を公転しながらその軸上の歯車とベース２
４の歯車伝動によって高速で自転する。

ベース２４の摺動は、カッター２６の先端がスピンドル
１２の外径寸法位置まで切り込んで、缶の長さを所望寸
法に切断してトリミングを完了する。

カッター２６が、自転しながら缶口筒を数回公転して缶
の肉厚を切削して切断を柊えると、位置センサーが働き
、停止する。ベース２４は摺動して缶口筒から離れ停止
する。このトリミング処理期間中、チャック２３は缶口
筒をくわえたままである。トリミングが終了すると、ス
ピンドル１２および凸ポンチ１３が下降する。次に、ス
ピンドル１１および凹ポンチ１４が上昇し、チャック２
３でくわえた不要部分が成形された缶製品を押し出して
ポンチから脱ぎ取る。次にチャック２３が開きあるいは
除圧空気の弁が開放されて不要部分も落下する。以上の
工程によって一個の缶の製作が完結する。

なふ、本発明においては必要により複数段の回転ダイス
を用いることができる。この場合、最終段ダイスの回転
方向を他のダイスと逆にしく第１Ａ図、負方向回転）、
且つ回転速度をポンチ移行速度より早くして容器を取り
出すようにすることにより、さらに迅速な取り出しが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図は、本発明の帯状配状形状を有
するダイスのそれぞれ斜視図および断面図、第２Ａ図および第２Ｂ図は、本発明の他の形状を有する
ダイスのそれぞれ斜視図および断面図、第３図は、本発
明を実施するためのしごき加工装置の正面から見た断面
図、第４図は、従来行われている多段式しごき加工を示す断
面図、第５図は、従来法に基づく、成形力と成形ストロークの
関係を示す模型図、第６Ａ図から第６Ｃ図は、従来法による成形の手順を示
す図。（符号の説明） ■　・・・帯状起伏ダイス１′　・・・不均一表面ダイス２　・・・被加工物入口側テーパ一部３　・・・ベアリング部４　・・・被加工物出口側テーパ一部５　・・・帯状形状１１・・・上方スピンドル１２・・・下方スピンドル１３・・・凸型ポンチ１４・・・凹型ポンチ１５・・・シリンダー１６・・・カップ１７・・・カップ案内具１８・・・本発明のダイス１９・・・ハウジング２０・・・タイミングベルト２　１　　・　　・　　・　　ブ　−　リ　−２２・・
・スエージロツク２３　・２４　・２５　・２６　・２７　・・チャック・ベース・プーリー・カッター・タイミングベルト第１Ａ図第１Ｂ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）不均一表面を有するダイスを被加工物に対して回
転しつつしごき加工を行うしごき加工方法。
（２）被加工物との当接面が不均一でありかつテーパー
を有するしごき加工用ダイス。