KR100274401B1 - 시트로 제작된 마감 단부의 추가 가공 방법 및 가공 장치 - Google Patents

Abstract

특히 청량음료 캔에 적용되며 판재로 재조되는 마감단부용 가공공정이 제시되었다. 원형을 가지는 부분(20,24)에서 중앙 판넬부 및 코어그루브 사이의 곡률반경과 반경방향으로 접하고 중앙판넬부(10)가 실제로 인접곡률을 통해 반경방향으로 외부로 프린지로부터 재료가 자리잡게 압착이 이루어지며, 이 과정은 쐐기형성부(25)의 경사에 의해 반경방향으로 외부로 이루어지게 되며, 코이닝면(4 에서 6, 30,31)이 중앙판넬부 위에서 외부에 대해 놓이는 것이 유효하다.

Description

시트로 제작된 마감 단부의 추가 가공 방법 및 가공 장치

제1도는 해당 시트 단부의 추가 가공 끝에서 단계 수행에 요구되는 공구 및 단부축(16)을 포함하는 세부 수직 단면도.

제2도는 본 발명에 따라 추가 가공되는 제1도와 유사한 시트 단부의 도면.

제3도는 수정된 단계에 대한 공구의 수정된 실시예를 나타낸 도면.

제4도는 제1도 또는 제3도의 추가 가공 단계를 따르는 다른 단계에 대한 공구 도면.

제5도는 제1도 및 제4도에 따른 두 단계로 가공되는 제2도와 유사한 단부 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1...단부 2,4,31...코이닝 공구

3...대응 윤곽 5,6...윤곽

7,30...다이 8,34...홀딩 다운 장치

9...스프링 10...중앙 패널부

11...곡률 12...원주방향 그루브

13...내벽 16...단부축

20,24...프린지 영역 R1,R2...곡률 방경

본 발명은 특히 음료 캔(can)용 접힘 단부와 같이 시트(sheet)로 제작된 마감 단부의 추가 가공 방법에 관한 것이고, 청구범위 제 1 항 및 제 2 항의 전제부에 있는 특징으로 구성된다. 또한 본 방법을 수행하기 위한 공구에도 관련된다.

상기와 같은 단부는 US-3,441,170으로부터 공지되어 있고, 곡률반경은 단부의 내측으로부터 두께가 감소하여, 비드(bead)("코이닝(coining) 가공된 비드")를 형성한다. 상기 방법에서, 단부의 코어벽(core wall)에 반경방향 내측으로 작용하는 인장력을 감소시키기 위해, 단부의 벌징(bulging)을 중앙 패널부(panel poriton)로 제한하도록, 연결부가 그루브(groove)의 내측 레그(leg) 및 중앙 패널부 사이에 구성된다. 상기 연결부(코이닝 가공된 비드)에서, 벌징이 수직 방향에 대해 코어벽에 영향을 미치지 않거나 단지 경미한 영향을 미치도록, 증가된 내압하에서 더 강하게 벌징하는 중앙 패널부는 코어벽에 대해 피봇(pivot) 운동된다.

EP 88 968 A1에 유사한 방법이 기술되어 있고, 곡률반경이 반경방향 내측 변부(edge)로부터 시작하여 단부 시트가 압축력에 의해 곡률반경의 영역에 걸쳐 외측으로 변형되어, 단부 재료가 상기 곡률반경 영역으로부터 반경방향 내측 및 외측으로 이동하게 된다. 변형 영역은 곡률변형의 외측에 평면부를 형성하고, 평면부의 주요 부분은 단부축에 수직인 면에 구성되며, 또는 외측 하항으로 경사진 원추면에 구성된다. 상기는 또한 벌징에 대한 단부의 저항을 개선시키는 역할을 한다. 반경방향 내측으로 재료의 이동에 의해, 외측으로 벌징이 이루어진 중앙 패널부에 압축 변형이 가해지고, 따라서 자유 벌징("중앙 패널의 자유 돔(dome)구조 형성")을 형성하며, 반경 방향 외측으로 이동되는 재료는, 초기 경사 위치로부터 원통형 또는 단부축과 평행인 위치로("내측 레그의 영구 변형"), U형 단면을 가지는 그루브의 내측 레그를 영구적으로 피봇 운동시킨다. 두 공지 방법에서, 코이닝 가공("코이닝")에 의해 변형된 영역은 동시에 냉간 가공("가공 경화")에 의해 경화된다. 두 공지 기술 해법은 중앙 패널부의 확대된 벌징("돔구조 형성")을 형성하는 것에 관한 것이다. 그러나, 만약 현저히 벌징이 이루어진 단부가 구비된 충전 상태의 캔이 저온살균된다면(상기 경우에 상기 캠은 전복되어 구성된다.), 벌징의 결과로 캔은 전복되고 엎어진다.

본 발명의 목적은, 단부 중앙의 벌징이 대부분 감소될 수 있고, 그럼에도 불구하고 압력에 대한 저항을 증가시키기 위하여 단부 변부의 재료가 제어되어 변위될 수 있도록, 청구범위 제 1 항에 있는 특징을 포함하는 방법에 의해 단부를 수정하는 것이다.

상기 목적은 각각 청구범위 제 1 항 및 제 2 항의 특징, 또는 제 9 항의 특징에 의해 이루어진다.

상기와 관련하여, 두께 감소와 함께 추가 가공으로 형성된 환형 프린지(fringe) 영역은 실제 곡률반경의 내부에 반경방향으로 구성된다. 상기는 대부분의 재료가 중앙 패널부로 변위되지 않고, 변부의 외부로부터 곡률반경을 통해 (대부분) U형 원주방향 그루브의 반경방향 내측 레그내로 변위됨을 의미한다. 상기 변위 방법은, 프린지형 영역에 작용하는 코이닝 영역에 의해 정의되고 형성되는 각도에 의하여 이루어진다. 상기 각도는 단부에 외측으로 작용하는 코이닝 공구 또는 코이닝 다이(die)의 코이닝 영역 및 단부축에 수직으로 연장구성된 면 사이에서 구성된다. 상기와 관련하여, 하부 코이닝 공구의 코이닝 영역 또는 코이닝 다이는 단부축에 수직으로 연장구성된 면에 평행인 것이 선호되고, 상기는 상기 각도가 또한 두 코이닝 영역 사이에 구성됨을 의미한다. 상기 각도는 0°보다 크고, 어떤 경우에도 90°보다 작다.

상기 각도가 2°내지 15°사이인 것이 선호된다.

상기 방법으로 재성형된 단부는 증가된 내압에서도 전복에 대한 안전성을 가지고, 내측 레그의 더 정확한 수직 방향설정의 장점을 가져야 한다.

단부의 정확한 중심설정을 위해, 상기 경우에 변형력이 원주방향 그루브에 작용하지 않고, 손가락 형상의 단면을 가진 링 홀더(ring holder)가 코이닝 단계 중 U형 그루브에 중심을 구성하며 연결되기 위하여 사용될 수 있다.

그러나, 동시에 또는 코이닝 단계의 마지막에(재료를 외측으로 변위시키는), 상기 손가락 형상의 링 공구가 단부축과 평행한 제어된 인장 압력을 원주방향 그루브의 바닥에 가하도록 사용될 수 있어, 곡률반경을 통해 반경방향 외측으로 재료의 이동이 지지되고, 동시에 U형 그루브의 내측 레그가 견고하게 고정되며, 원하는 수직방향으로 더 정확하게 구성된다.

본 발명에 따라, 환형 프린지 영역에서 시트 두게 감소가 최소 잔류두께 위치로부터 반경방향 외측 방향으로 일정하게 감소되도록, 단부 시트의 재료는 환형 프린지 영역에서 압축된다. 변형된 영역내에서, 잔류 두께는 예를 들어 직선 웨지(wedge) 형태로 반경방향 외측으로 변화되고, 바닥면는 단부축에 수직으로 연장구성된 면에 구성되며, 상단면은 직선 원추면에 구성된다.

상기 제 1 추가 가공 단계에 제 2 가공 단계를 추가하는 것이 매우 유리한 것으로 판명되었다. (제 1 단계에서 압착되고 변형된)단부 재료는, 제 2 가공 단계 중 재료의 변위없이 수평으로 구성된다. 그러나, 상기는 부분적으로만 이루어지고, 즉 곡률반경과 인접한 프린지의 반경방향 외측 영역에서만 이루어진다. 상기는 곡률 반경의 추가 감소를 발생시키고, 상기는 단부의 러그(lug) 저항을 증가시킨다. 만약 제 1 코이닝 단계에 의해 변위된 재료의 비중요 부분이 반경방향 내측으로 변위되어 있다면, 제 2 가공 단계는 중앙 패널부의 경미한 "돔구조"를 평면으로 구성시키고, 하부 성형 공구에 대해 원주방향 그루브의 반경방향 내벽이 정확하게 접촉하도록 한다. 가공 경화된 반경방향 내벽은 평면화 단계 중 다른 재료 부분이 국소 영역으로부터 변위되거나 내측으로 이동되는 것을 방지한다.

따라서, 평면화 단계는 단지 기하학적 성형 작업을 수행하고, 상기 기하학적 성형 작업은 코어 그루브 내측 레그의 개선된 방향구성에 관련된다.

US-A-4,354,784(Westphal)는 본 발명의 목적과 다른 목적을 다루고 있고, 금속 단부에 칩(chip)이 없는 톱니형 라인(indented line)을 적용시킨다. 상기 톱니형 라인은 단부의 수직 코어벽에 근접하여 순환구성되고, 중앙 평면부 및 두 개의 경사진 외측부(4단 1절)를 가지고 공구에 의해 제작된다. 상기 "사다리꼴 공구"에 의해 톱니형 라인의 윤곽이 구성되고, 파열 개방시 금속 칩에 대한 위험을 감소시킨다. 상기의 칩 발생 방지는 중앙부로부터 양방향(반경방향 내측 및 반경방향 외측)으로 재료의 동시 변위에 의해 톱니형 라인을 결정하는 동안 이루어진다. 재료의 단측(one-sided)변위만이 상기 공구에 의해 영향을 받지 않는다.

어린이의 혀가 베이지 않도록 보호하는 비교가능한 목적이 DE-A-23 03 943에 기술되어 있다. 상기는 단부 바닥면에 있는 두꺼운 푸딩층을 먹으려 할때, 어린이의 혀가 베이지 않도록 한다. 상기 목적을 위해, S 형 상의 3중 보호층이 제시되고, 상기 3중 보호층은 또한 순환구성되며, 초기에 수직 벽부분을 접음으로써 구성된다. 상기 접음 과정의 예비 단계에서, 공구 부재가 사용되고(제 14 도에 의해 명백한), 상기 공구 부재는 환형 언더컷(undercut) 및 돌출된 평면 환형면을 가지며, 상기 평면 환형면은 영역((45)로 언급된)에서 금속 단부의 재료 두께를 감소시킨다. 상기 코이닝 단계에 의해 상기 영역으로부터 반경방향 내측으로 변위된 재료는 상기 수직벽 부분의 경사에 변화를 발생시키고, 상기 수직벽 부분은 S형 보호층을 형성한다. 상기에서 재료가 단지 반경방향 외측으로만 변위되는 것은 제시되거나 제안되지 않는다.

본 발명은 첨부 도면을 기초로 여러 실시예에 의해 더 상세히 설명된다.

단부(1)가 경미한 곡선형상의 중앙 패널부(10)를 가지도록 상기 단부(1)는 원형 시트로 형성되고, 상기 중앙 패널부(10)는 곡률반경(11,R1)을 통해 U형 단면을 가진 그루브(12)의 직선 내측 레그(13)로 변화되며, 상기 그루브(12)의 외측 레그(14)는 단부의 코어벽을 형성하고, 상기 단부는 단부 변부와 인접되어 구성된다. 변부는 임의 형태로 구성될 수 있고, 통상적으로 접힘구조의 변부이다.

예비성형된 단부는 코이닝 공구(2,4) 사이에 구성된다. 코이닝 공구(2)는 코이닝 면(3)을 가지고, 상기 코이닝 면(3)은 단부축(16)에 수직으로 연장구성된다. 화살표(15)에 따라 코이닝 공구(2)에 대해 이동가능한 코이닝 공구(4)는 외측 영역의 바닥면에서 스텝(step)(5)에 의해 형성된 환형리브(rib)를 가지고, 상기 코이닝 공구(4)의 코이닝 효과 바닥면(6)은 공구(2)의 코이닝 면(3)에 대해 예정각(25)을 형성하며, 상기 각도는 0°보다 크고 90°보다 작으며, 2° 및 15°사이가 선호된다. 코이닝 공구(4,5)는 다이(7)에 지지되고, 도시된 실시예에서 환형의 홀딩 다운(holding-down)장치(8)는 스프링(9)을 통해 상기 다이(7)에 지지되며, 상기 홀딩 다운 장치(8)은 손가락 형상의 단면을 가지고, 단부의 U형 그루브(12)에 중심을 구성하며 연결된다.

제 1 도는 압착 또는 코이닝 단계의 끝에구성된 코이닝 공구를 나타낸다.

단부에 대한 상기 추가 가공으로 인해, 시트 단부에 구성된 중앙 패널부(10)의 재료는 환형 프린지 영역(20)에서 압착되고, 상기 프린지 영역(20)은 곡률(11)과 반경방향 내측으로 인접하여 구성된다. 상기 경우에, 곡률(11)은 압착 단계로부터 대부분 면하게 되나, 외측으로 변위되는 재료에 대한 상기 압착 단계의 영향으로부터는 아니다. 압착 단계 중 변위되는 재료는 반경방향 외측으로 제어되어 이동되고, 곡률(11)을 통해 그루브(12)의 방향설정되는 내측 레그(13)내로 이동된다.

상기 발명으로 인하여, 최소 잔류 두께는 곡률(11)로부터 프린지 폭(24)을 초과하는 거리에서 얻어지고, 상기 두께는 제 3 도에 따른 공구 위치에서 (28)에 구성된다. 예를 들어, 상기 두께는 65%일 수 있다. 두께 감소는 반경방향 외측으로 감소되고, 균일하고 일정하게 (22)를 따라 구성되는 것이 선호되며, 따라서 잔류 두께(29)는 곡률(11) 영역에서 스텝없이 시트의 정상 두께로 반경방향 외측으로 변화된다.

홀딩 다운 장치(8)가 부품(8a)을 통해 다이(7)에 대해 단단하게 지지될 때, 이동 단계가 발생되고, 코이닝 단계의 끝에서 예정압력이 홀딩 다운 장치를 통해 그루브(12)의 바닥에 작용하도록, 상기 홀딩 다운 장치(8)의 축방향 길이(27)가 구성된다. 결과적으로, 곡률(11)을 통해 프린지 영역(20)으로부터 재료의 이동이 발생되고, 동시에 U형 그루브(12)의 반경방향 직선 내측 레그(13)가 항복 응력하에 유지되며, 방향이 구성된다.

변부 프로파일(profile)의 변형 저항이 현저히 확대될 수 있고, 제 1 도 또는 제 3 도를 따른 상기 가공 단계(코이닝) 다음에 제 4 도에 따른 제 2 가공 단계(평면화)가 구성될 때, 러그 저항이 증가될 수 있다. 상기 제 2 가공 단계에서, 제 1 가공 단계에 사용된 공구와 유사한 공구가 사용되나, 상부 코이닝 공구(31)는 코이닝 리브를 가지고, 상기 코이닝 리브의 유효 평면화 면은 단부축(16)에 수직으로 연장구성되며, 따라서 평면화 중 재료는 두 평면 및 코이닝 면 사이에서 기하학적으로 성형되고, 상기 코이닝 면은 단부축(16)에 수직으로 연장구성된다. 그러나, 상기 평면화는 이전에 압착된 평면화 부분에만 한정되고, 즉 곡률과 인접하고 최대 잔류 두께(예를 들어 100% 및 70% 사이)를 가지는 부분에 한정된다. 코이닝 공구(31)는 다이(30)에 지지되고, 제 4 도에 도시된 바와 같이, 손가락 형상의 단면을 가진 중심설정 공구(34)가 부품(33)을 통해 상기 다이(30)에 직접 지지될 수 있다. 공구(34)의 인장 효과는 제 3 도에 따른 홀딩 다운 장치(8)의 효과와 동일하다.

상기 평면화 중 곡률(11)반경(R2)은 제 2 도의 반경(R1)에 비해 감소된다. 곡률반경의 감소 및 압착 영역의 기하학적 후성형은 추가적인 재료 고형화없이 변부 프로파일의 명확한 윤곽구성에 의해 러그 저항의 증가를 발생시킨다.

제 3 도의 (29)에 나타낸 바와 같이, 프린지의 반경방향 외측 영역내에 구성된 시트의 초기 잔류 두께는 (40)에서 미소하게 감소되고, 기하학적으로 성형된다. 프린지(20)의 전 폭(24)에 걸쳐 원추형으로 연장구성되는 외측면은 영역(35)에서 변형에 의해 성형되고, 상기 영역(35)은 프린지의 폭(24)보다 작으며, 단부축(16)에 수직이다. 프린지의 잔여부분은 제 1 코이닝 단계로부터 각(25)에 상응하는 경사를 유지한다. 제 5 도에 따른 제 2 단계 중 중심설정은 제 1 도에 따라 이루어질 수 있고, 즉 스프링이 구성된 중심설정 공구로 이루어질 수 있다. 그러나, 제 4 도에 따른 중심설정 공구가 선호되고, 상기 중심설정 공구에 의하여 U형 그루브(12)의 레그(13)가 항복 응력을 받을 수 있다.

Claims (16)

1. 곡률변경(R1,R2)을 통해 원주방향 그루브(12)의 반경방향 내벽(13)으로 연장구성되는 중앙 패널부(10)를 구성하기 위해, 캔 단부는 평면 시트로부터 천공되고, 성형 공구 사이에서 성형되며, 상기 내벽(13)의 반경방향 외부에서 캔 단부는 이음가능한 변부를 포함하는, 시트로 제작된 캔 단부 특히 음료캔용 이음가능한 캔 단부의 추가 가공 방법에 있어서, 추가 가공을 위해, 캔 단부의 재료는 원주방향 그루브(12)를 향해 환형 내측 프린지 영역(20,24)내에서 이동되고, 상기 프린지 영역(20,24)은 곡률반경(R1,R2)과 반경방향으로 인접하여 구성되며, 상기 캔 단부 재료는 캔 단부축(16)에 수직으로 방향구성된 제 1 성형 공구면(3) 및 웨지 형태로 반경방향 외측으로 확대되는 제 2 성형 공구면(6) 사이에서 압축되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 곡률반경(R1,R2)을 통해 원주방향 그루브(12)의 반경방향 내벽(13)으로 연장구성되는 중앙 패널부(10)를 구성하기 위해, 캔 단부는 평면 시트로부터 천공되고, 성형 공구 사이에서 성형되는, 시트로 제작된 캔 단부 특히 음료캔용 이음가능한 캔 단부의 추가 가공 방법에 있어서, 추가 가공 단계에서, 시트 두께 감소(28,29)가 환형 프린지 영역에서 최소 잔류 두께(21)로부터 원주방향 그루브(12)를 향해 반경방향 외측 방향으로 일정하게 감소되도록, 캔 단부의 재료는 환형 프린지 영역(20,24)내에서 이동되고, 상기 프린지 영역(20,24)은 곡률반경(R1,R2)과 반경방향으로 인접하여 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 곡률반경(R1,R2)을 통해 환형 프린지 영역으로부터 재료의 이동을 지지하고 그루브 반경방향 내벽(13)의 고정 및 방향설정을 위하여, 환형 프린지 영역(20)의 시트 두께 감소와 동시에, 반경방향 내벽(13)을 단부축(16)을 향해 인장시키는 압력이 그루브(12)의 바닥에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 이동 및 압착 단계의 한 단계 중에, 재료는 방향설정되는 내벽(13)내로 곡률(11,R1,R2)을 통해 반경방향 외측으로 제어되어 변위되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 환형 프린지 영역으로부터 재료의 이동후, 곡률반경(R1,R2)은 환형 프린지 영역(20,24)의 적어도 일부를 평면화함으로써 크기가 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 평면화 단계 중 단지 곡률반경(R2)에 인접한 프린지 부분만이 가압되고, 상기 부분은 더 큰 잔류 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 환형 프린지 영역(20,24)의 적어도 일부분을 평면화함으로써 곡률반경(R1,R2)을 감소시킨 후에, 압력이 그루브(12)의 바닥에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 환형 프린지 영역(20,24)의 적어도 일부분을 평면화함으로써 곡률반경(R1,R2)이 감소되는 동안, 압력이 그루브(12)의 바닥에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 캔 단부용 가공 장치에 있어서, 상기 가공 장치는 공구 세트(2,3)를 포함하고, 상기 공구 세트(2,3)는 환형 프린지 영역(20,24)에서 윤곽(5,6) 및 대응 윤곽(3)을 가지며, 상기 가공 장치 사이의 거리는 윤곽(5,6) 및 대응 윤곽(3) 사이의 최소 거리(28) 위치로부터 반경방향 외측으로 일정하게 증가되고, 상기 윤곽은 캔 단부의 재료가 상기 방향으로 변위될 수 없도록 반경방향 내측으로 전개되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 성형 공구(2)로부터 대응 성형 공구(3)까지 손가락 형상으로 마주하는 환형 홀딩 다운 장치(8,34)는 공구 세트(2,3)의 윤곽 및 대응 윤곽의 외부에 반경방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
11. 제 2 항에 있어서, 곡률반경(R1,R2)을 통해 환형 프린지 영역으로부터 재료의 이동을 지지하고 그루브 반경방향 내벽(13)의 고정 및 방향설정을 위하여, 환형 프린지 영역(20)의 시트 두게 감소와 동시에, 반경 방향 내벽(13)을 단부축(16)을 향해 인장시키는 압력이 그루브(12)의 바닥에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 2 항에 있어서, 이동 및 압착 단계의 한 단계 중에, 재료는 방향설정되는 내벽(13)내로 곡률(11,R1,R2)을 통해 반경방향 외측으로 제어되어 변위되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 2 항에 있어서, 환형 프린지 영역으로부터 재료의 이동 후, 곡률반경(R1,R2)은 환형 프린지 영역(20,24)의 적어도 일부를 평면화함으로써 크기가 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 평면화 단계 중 단지 곡률반경(R2)에 인접한 프린지 부분만이 가압되고, 상기 부분은 더 큰 잔류 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 2 항에 있어서, 환형 프린지 영역(20,24)의 적어도 일부분을 평면화함으로써 곡률반경(R1,R2)을 감소시킨 후에, 압력이 그루브(12)의 바닥에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 2 항에 있어서, 환형 프리지 영역(20,24)의 적어도 일부분을 평면화함으로써 곡률변경(R1,R2)이 감소되는 동안, 압력이 그루브(12)의 바닥에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.