JPS6021805B2 - しごき加工用ポンチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絞り−しごき缶胴体のしごき加工用ポンチに関
し、さらに詳しくは絞り−しごき成形の終了した缶胴体
の抜出しが容易であって、かつしごき成形性の優れたし
ごき加工用ポンチに関する。

従来炭酸飲料缶やビール缶等に用いられる絞り−しごき
缶胴体は、例えば次のようにして製造されている。

錫めつき鋼板（ぶりき）、あるいはアルミニウム合金板
等より絞り加工によって形成されたカップ状成形体は、
第１図に示されるようなしごき装置によって再絞り−し
ごき加工された後、ポンチより抜出されて缶胴体となっ
て次工程へ送られる。第１図において１，２，３はしご
き用リングダイスであって、４はしごき加工用ポンチで
ある。カップ状絞に成形体は第１図の左側に位置する再
絞りダイス（図示されない）とポンチ４によって再絞り
された後、ダィスー，２，３とポンチ４によってしごき
加工されて胴壁部の厚さが減少し、長さが伸びた絞り−
しごき缶胴体５に形成される。その間潤滑冷却剤６がノ
ズル７より噴出されて潤滑と冷却を行う。次にポンチ４
の矢印方向への復帰工程において、缶胴体５の閉口端面
５ａとストリッパー８の爪９の先端部９ａが係合して（
第１図の状態）、缶胴体５はポンチ４から抜出される。

第１図のストリッパー８は簡単な構造のストリッパーを
示したものであって、ポンチ４を包囲する複数個の爪９
と、爪９の先端部９ａを半径方向に押圧するためのりン
グ状弾性体１０も備えている。缶胴体５の開口端部５ｂ
の厚さは通常約０．１５０〜０．１７５側であって、８
同壁主都５ｃの厚さ（通常約０．１００〜０．１１仇畝
）より厚くなっており、このように缶胴体を形成するた
め、ポンチ４には図の左側に向って径が若干細くなるよ
うテーパのついた肩部４ａが設けられている。これはフ
ランジ加工のさし、の関口端部５ｂの破れを防止するた
めである。ポワチ４には抜出すさし、に缶胴体底部とポ
ンチ底面図に真空が形成されるのを防止するための空気
送入孔４ｂを設けるなどの留意が行なわれているが、絞
り−しごき缶胴体５の胴壁部は、通常上記のように構成
されているため、抜出しが困難な場合が多く、抜出しの
さし、閉口端部５ｂ附近が座屈を生じて不良缶胴体を発
生したり、あるし、は抜出されないまま缶胴体がダイス
部まで運ばれて装置を破壊するというトラブルを生ずる
ことがある。あるし、は抜出しが上記トラブルを生ずる
ことなく行なわれたとしても、抜出し抵抗が大きいため
爪９の先端部９ａが摩耗して、屡々その交換を行なわな
ければならないという問題がある。本発明は上記問題の
解決をポンチの改良によって図らうとするものである。

しごき加工用ポンチの側周面はある程度細面である方が
しごき成形性が擬れている（すなわち１回のしごき率を
高くしても缶胴体の破断やその底部周縁の波打ちが起り
難い）点に着目して、実関昭４９一３８７３３号や特関
昭４９一９０６６８号等に、側周面が粗面のしごき加工
用ポンチが開示されている。しかしこの場合は、実関昭
４９一巡７３３号において述べられているように缶胴体
のポンチからの抜出しが一層困難になる。そのため実関
昭４９一３８７３３号においては、仕上面が０．８仏以
下の切込みを有し、かつその外形が逆円錐形となったし
ごき加工用ポンチが提案されているが、外形を逆円錐形
とすることは、缶胴体従って製品である缶の形状に一定
の制限を加えるので好ましくない。従って通常はポンチ
に対してはしごき成形性よりも缶胴体の抜出し性を重視
して、側面全体を平滑にラップ仕上げを行なったポンチ
を使用している。しかしこの場合でも抜出し性は必ずし
も良好とはいい難く、ストリッパーの構造や使用する潤
滑冷却剤の種類等によっては、前述のような座屈等の問
題を生ずることがある。本発明は以上に述べたような従
来のしごき加工用ポンチの問題点に鑑みなされたもので
あって、本発明の目的はしごき加工された缶胴体の抜出
しが容易で、しかもしごき成形性の優れたしごき加工用
ポンチを提供することにある。

以下実施例を示す図面を参照しながら本発明について説
明する。

第２図および第３図において、４ａはポンチ４の肩部で
あり、４ｃは缶胴体の胴壁主都５ｃに対応するポンチ側
面主部であり、４ｄは缶胴体の関口端部５Ｍこ対応する
縮軽部であって、ポンチ４の側面は、これらの側面王部
４ｃおよび肩部４ａと縮蓬部４ｄの側面によって形成さ
れている。

側面主部４ｃは直円筒形であって、テーパは付せられて
いない。側面主部４ｃには、スパイラル状にほぼ連続し
て、かつほぼ円周方向に延びる溝線部１１が形成されて
いる。各溝線部の間は平滑部１２よりなる。緯線部１１
は第３図に示すように断面がＶ字状を呈しており、その
深さは約０．５〜５〃仇であることが好ましく、さらに
約１〜５Ａ肌であることが望ましい。溝線都１１は潤滑
冷却剤の溜り場となって、缶胴体を抜出すさし、の潤滑
効果を挙げるのに重要な役割を果すのであるが、その深
さが約０．５山肌より浅いと溜り場としての機能を十分
に果すことができず、一方約５山肌より深くしても溜り
場としての機能は特に向上せず、従ってそのために特に
抜出し性が向上するということはなく、むしろ再加工の
さし、の仕上代を大きくしてポンチの最終的な寿命を縮
めるという問題を生ずるからである。この深さは側面主
部４ｃ全面にわたって均一である必要はなく、約０．５
〜５〆風の範囲内でばらついていてもよい。溝線部１１
はほぼ円周方向に延びていることが必要で、そのポンチ
軸線方向の平均間隔（スパイラル状の場合はそのピッチ
）は約０．０５〜２．比ゆであることが好ましく、さら
に約０．１〜１．５側であることが望ましい。これらの
理由は次のように考えられる。第４図は本発明のポンチ
４を用いて缶胴体５をしごき加工している状態を模式的
に示したものであって、缶胴体の８同壁主都５ｃのダイ
ス１（又は２，３、）入口部付近の内面の溝線部１１と
対応する位置には、溝線部１ １の入口部の形状にはほ
ぼ対応する形状の低い突起部１３ａが形成されている。

これはしごき加工が始まると、ダイス１から強い圧縮力
を受けるために胴壁主部５ｃの内面の一部が緯線部１１
に圧入されるためである。さらにしごき加工が進行した
部分では、ダイス１からより強い圧縮力を受けるため突
起部は溝線部１１に１３ｂ，１３ｃのごとくさらに深く
圧入される。そのため溝線部に溜っていた非圧縮性の潤
滑冷却剤６は押し出されようとする。この場合溝線部１
１がほぼ円周方向に延びている場合は、潤滑冷却剤６は
溝線部１１近傍のポンチ平滑部１２と胴壁主部５ｃの間
にしか逃げ場所がなく、そのため該場所に侵入して薄の
し、潤滑剤の層６′を形成する。溝線部１１がスパイラ
ル状の場合は、互に蓮適しているので、スパイラル糟を
通して潤滑冷却剤が逃げられるようにも考えられる。し
かし例えばポンチ直径が５仇肌ででスパイラルのピッチ
が０．２肋の場合の、この逃げるに必要な速度はしごき
加工速度の約８０ぴ音であって、さらに潤滑冷却剤には
ある程度の粘度があることなどにより相当量の潤滑冷却
剤が逃げ切れずに前述のような潤滑剤層６′を形成する
ものと考えられる。この潤滑剤層６′の存在のためにス
トリッパー８による抜出しのさし、に、ポンチ４と胴肇
主部５ｃが貼りつくことなく、従って抜出し力の取高値
、つまり抜けはじめの力が減少するものと推測される。
しかし溝線部が円周方向に対して比較的大きな角度をも
っている場合、例えば極端な場合の例として第５図のよ
うにポンチ４′の軸線方向に平行な溝線部１１′だった
とした場合は、しごき状態は第６図のように考えられる
。すなわち一応潤滑冷却剤の溜りはできるものの、しご
き加工が進行すると、潤滑冷却剤６は溝線部１１′から
図の左方に矢印方向に容易に逃げ出すことができ、前述
のような潤滑剤層６′は形成されない。従って抜出し力
の減少の効果は乏しいものと考えられる。第７図は以上
のような内面の突起部１３が形成された缶胴体がポンチ
４より抜出される状態を模式的に示したものである（胴
壁主都５ｃは停止していてポンチが矢印方向に動く）。
８同壁主都５ｃは前述のように非常に薄く（通常約０．
１００〜０．１１０側）、可榛性であるので、抜出しの
さし、突起部１３の底面１３×が平滑部１２の表面を糟
勤し得る程度に容易に膨むことができる。

しかし突起部１３が溝線部１１から抜き出るのに若干の
抵抗が生ずる。また突起部１３は弾性復元力のため一た
ん抜出ても次の溝線部１１に陥入し、再び抜出ることを
繰り返す。この抵抗に基づく缶胴体の抜出しに要する力
は溝線部１１の数が多いほど、すなわち溝線部１１の平
均間隔が小さいほど大きくなり、本発明者等の経験によ
れば上記平均間隔が約０．０５側より小さくなると、缶
胴体の抜出しがかなり困難となるからである。なお抜出
しの工程において溝線部１１に封入されていた潤滑冷却
剤６および前記潤滑剤層６′は平滑部１２の表面を被覆
して、突起部１３の滑動抵抗を減少せしめる効果を有す
る。一方上記平均間隔が約２帆より大きくなると、ポン
チの長さ方向の溝線部１１の数が少なくなり、従って封
入される潤滑冷却液の量が減少し、さらに平滑部の長さ
が大となるため、平滑部表面の潤滑が不十分となって、
突起部１３の縄勤抵抗が大きくなり、従って缶胴体の抜
出しが困繁となるからである。溝線部１１が断面Ｖ字状
になっているので、前述のように突起部１３もそれに対
応した形状のほぼ断面Ｖ字状になる。

そのため缶胴体５よりポンチ４を抜出すさし、ほぼ円周
方向に延びる緯線部１１の傾斜面１，ｌａが、それに接
触する突起部１３を押し拡げながら、煩斜面１３ｙに沿
って比較的容易に滑り出ることができる。従って前記潤
滑効果と相俊つて抜出しは容易になる。この場合第３図
の例のように、鏡斜面の鯛方向に対する勾配が緩やかな
方が前記の滑り出ることが容易になる。

なお第３図において、一見上記勾配は急のようであるが
、図の縦方向倍率は横方向倍率の１０の音であるので、
実際の勾配は非常に緩やかである。一方溝線部を断面ｕ
字状又は矩形状にした場合は、突起部もほぼ断面ｕ字状
又は矩形状になって、溝線部と突起部の半径方向に延び
る面同士が接触する。

ポンチ４を抜出すごいは、ポンチ４は軸方向に移行しよ
うとするが、上記両面は抜出し方向に対し直角の方向に
互に噛み合っているので、お互に沿って滑ることが困難
であり、従って抜出しが困難となる。溝線部を断面逆Ｖ
字状にした場合は、上記噛み合いが一層強くなるので、
ポンチの抜出し‘まより困難となる。平滑部１２の中心
線平均粗さ（ＪＩＳＢ０６０１による。

本明細書においては平均粗さとよぶ）は０．０５〃の以
下であることが望ましい。平均粗さが０．０５ｒｍより
大きくなると突起部１３と平滑部間の摩擦抵抗が大きく
なって、缶胴体の抜出しが困難となるからである。なお
０．５山肌以下の溝線が若干数平滑部１２に混在してい
ても差支えない。また平滑部１２と溝線部１１の境界１
４はなだらかな丸みを有していることが望ましい。突起
部１３が溝線部から抜出るときの抵抗を可及的小さくす
るためである。溝線部１１は通常ポンチの側面主都４ｃ
に設けられていればよく、肩部４ａおよび縮蓬部４ｄに
は必ずしも設ける必要はない。

以上のようにスパイラル状に溝線部が側面に形成され、
かつ溝線部間に平滑部を有するポンチは例えば次のよう
にして製造される。

しごき加工用ポンチの外壁部は通常超硬合金よりなって
いるのであるが、その側面を微粒砥石によって研磨後常
法により約５ム机径のダイヤモンド粉によって全面平滑
にラップ仕上げする。

次に約１００ムの蓬のダイヤモンド粉を油で半練りにし
たラップ剤をつけた竹べら又はベークライトべら（また
はこれらに相当する材料よりなる「へら」、すなわち砥
粒がもぐり込み、油が吸込まれて、かつ適当な強度を有
する材料よりなる「へらＪを回転するポンチの側面に押
圧しながら徐々にポンチ軸線方向に移動させて、スパイ
ラル状の溝線部を形成する。上記仕上が終了した後、約
５ｒｍ蚤のダイヤモンド粉をつけた別の竹べら又はベー
クライトべらでラップ仕上げを行うことによって平滑部
および平滑部と溝線部の境界の丸みを形成する。第８図
、第９図は以上のようなポンチでしごき成形された缶８
同体５の胴壁主部５ｃの内面の形状を示したものであり
、スパイラル状の突起部１３が形成されている。突起部
１３の高さは通常約１．０仏の、その基部の幅は約０．
０５側であって、このような凹凸の存在は、内面にスプ
レーによって塗布される塗膜の密着性を高めるという効
果を有する。第１０図は本発明の他の実施例のポンチの
表面プロフィルを示したものであって、各溝線部１１の
深さおよび互の間隔が第３図の場合にくらべて不均一で
あり、また溝線部１１は不連続である。

この場合も溝線１１の深さおよび間隔および平滑部１２
の平均粗さ等が前述の望ましい条件を溢しているので缶
胴体の抜出し性は良好である。このような表面状態は、
例えば２０疎蚤程度の粗い砥石で研磨して溝線部を形成
した後、前述のように約１〜５山肌径のダイヤモンド粉
を用いてラップ仕上げして平滑部を形成することによっ
て得ることができる。しかしこの場合の１回の研磨作業
で損失するポンチ直径（研磨代）は２０〜３０ムのであ
り、一方１〜２山肌程度のポンチ直径の損失しかない第
１の実施例（スパイラル状溝線部を有する場合）の場合
と比較すると、ポンチ直径の縮小可能量に限界があるた
め、ポンチの寿命がより短いという欠点を有する。

本発明のしごき用ポンチは、表面が平滑部と溝線部より
なり、溝線部は潤滑剤の溜り場となると同時に、しごき
加工のさし、に缶胴体の内面に突起部を形成する。

そして突起部形成のさし、に平滑部に潤滑剤層が形成さ
れるためと推側されるが、缶胴体の胴壁部が薄肉で可榛
性の場合には、缶胴体はストリッパーより容易に抜出し
、突起部は容易に平滑部の上に載り滑動する。さらに、
突起部があるために缶胴体内面とポンチ表面との接触面
積は小さく、また溜り場の潤滑剤が抜出しのさし、突起
部表面から平滑部に供給されることも上記の滑動を容易
にする。これに対し従釆の全面が平滑部よりなるポンチ
は、缶胴体内面とポンチ表面との接触面積が本発明の場
合に〈らべて非常に大きく、また潤滑剤の溜り場等もな
いので、接触面における潤滑剤も極めて少ない。従って
本発明のポンチを使用した場合の缶胴体の抜出し‘ま従
来の平滑ポンチの場合に〈らべて、遥かに容易であると
いう効果を有する。また溝線部はしごき加工のさし、に
、缶胴体内面側のスリップを抑制するので、従来の平滑
ポンチにくらべてしごき成形性が優れているという効果
を有する。本発明のポンチが従釆の粗面ポンチにくらべ
て抜出し性が優れていることはいうまでもない。以下具
体例について説明する。

具体例 側面主部４ｃ（直円筒形）の直径５２．６５側、高さ１
１５肋、肩部の高さ９．５側、縮軽部の直径５２．５２
肋、高６５肋の起硬合金スリーブを有するしごき加工用
ポンチの側周面を１００防音の砥石で研磨後約５山肌の
ダイヤモンド粉を使用して平滑にラップ仕上げした後、
ポンチを回転しながら側面主部４ｃに約１００山肌径の
ダイヤモンド粉（油練り）を塗った竹べらを押圧しなが
ら徐々に藤線方向に移動させてスパイラル状の溝線部を
形成し、その後、側面主部４ｃを再び約５仏肌のダイヤ
モンド粉でラップ仕上げして第３図の表面プロフィル（
東京精密■触針式組サ試験器、サーフコム４０船にて測
定）を側面主部４ｃに有するポンチを製造した。

側面主都４ｃ表面の顕微鏡写真（倍率１００）を第１１
図に示した。縦方向に延びる黒線が溝線部である。次に
板厚０．３２側、錫めつき量５．６夕／め（両面）の錫
めつき鋼板をカップ状に絞った成形体を、上記ポンチを
使用して、第１図の型式のしごき成形機によって再絞り
−しごき加工を行なった。

この場合の第１回しごき率は３８．２％、第２回しごき
率は１３．６％、第３回しごき率は３９．４％であって
、潤滑冷却剤としては鉱物油の水ェマルジョンを使用し
た。ポンチ取付軸にストレーンゲージを貼布してしごき
缶胴体の抜出し力（最大値、抜出し速度０．０８の／秒
）を側定した所２２０ｋｇであった。

一方比較のため溝線部形成前のラップ平滑仕上ポンチ（
従釆のもの）を使用した以外は、上記と全く同じ条件で
しごき加工を行ない、抜出し力を側定した所２８４ｋ９
であった。なお実用試験を行なった所本発明のポンチの
場合のストリッパーの爪９の交換寿命は比較例の平滑に
ラップされたポンチを使用した場合のストリッパーの爪
の交換寿命の約３倍であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はしごき加工装置の概略縦断面図、第２図は本発
明の１実施例であるしごき加工用ポンチの正面図、第３
図は第２図のポンチの側面の表面プロフィルを示す線図
、第４図は第２図のポンチを使用してしごき加工を行な
うさいの挙動を説明するための模式的要部拡大縦断面図
、第５図は本発明に属さないポンチの例の正面図、第６
図は第５図のポンチを使用してしごき加工を行なうさし
、の挙動を説明するための模式的要部拡大縦断面図、第
７図は第２図のポンチを使用してしごき加工された缶胴
体を抜出すさし、の状態を説明するための榛式的要部拡
大縦断面図、第８図は、第２図のポンチを使用して成形
されたしごき缶胴体の縦断面図、第９図は第８図の缶胴
体の胴肇主部内面の表面ブロフィルを示す線図、第１０
図は本発明の他の実施例のポンチの側面の表面プロフィ
ルを示す糠図、第１１図は第２図の型式ポンチの側面主
部表面の拡大顕微鏡写真である。 ４・・・・・・しごき加工用ポンチ、５・・・・・・絞
り−しごき缶胴体、１１・・・・・・溝線部、１２・・
・・・・平滑部、１４・・・・・・溝線部と平滑部の境
界。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 繁賊・鰯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絞り−しごき缶胴体を成形するためのしごき加工用
   ポンチにおいて、上記ポンチの上記缶胴体の胴壁部内面
   と接する側面の大部分が平均粗さ０．０５μｍ以下の平
   滑部と、深さが約０．５〜５μｍの断面Ｖ字状でほぼ円
   周方向に延びる溝線部とよりなり、該溝線部はほぼ０．
   ０５〜２．０ｍｍの平均間隔で形成されており、かつ該
   平滑部と溝線部の境界が丸みを有していることを特徴と
   するしごき加工用ポンチ。