JP2834334B2

JP2834334B2 - 円錐台形の容器を絞り加工する方法および装置と、それによって得られる絞り加工容器

Info

Publication number: JP2834334B2
Application number: JP2409957A
Authority: JP
Inventors: スゴンドジャン−フランソワ; ユルトゥブーストジェラール
Original assignee: SORATSUKU
Current assignee: SORATSUKU
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1990-12-11
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: EP0433203B1; CA2031859C; ATE104180T1; EP0433203A1; FR2655576B1; JPH04118122A; DE69008134D1; KR100191341B1; FR2655576A1; KR910011355A; CA2031859A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄板素材、特に薄い鋼板
素材を絞り加工して一般に円錐台形の容器を製造する方
法に関するものであり、特にテーパーの大きい容器、す
なわち、開口部近傍で側壁にフレアーが付いた容器の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記型式の容器を製造する従来方法で
は、出発素材すなわちブランクに複数の絞り変形加工を
順次行って、最終製品にしている。従って、この方法で
は１つの絞り加工に１つのプレス工具が必要であるた
め、一つの容器を製造するのに複数のプレス工具と、複
数の操作を必要とし、従って製造コストが高くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】製造コストを下げるた
めに、円錐台形のパンチとダイとを用いて一回のストロ
ークで円錐台形容器を絞り加工する方法は既に提案され
ている。しかし、この方法では自由端縁部が大きいとい
うこの方法に固有な性質のために、容器のテーパ側壁が
膨出し、皺が発生し易くなる。この自由端縁部は絞り加
工中にパンチともダイとを接触しないパンチとダイとの
間の素材の環状区域であり、円錐台形のパンチとダイの
場合には、絞り加工の終了直前では、容器側壁のほぼ全
ての区域が自由端縁部になるということは理解できよ
う。アメリカ合衆国特許第 3302441号では、皺の発生を
防止するために、互いに摺動自在に配置された複数の同
心円状リングによって構成されるパンチを用いて自由端
縁部を少なくすることを提案している。この特許では、
先ず最初にパンチの外側リングを用いて素材の第一環状
区域を変形して容器の最大直径部分に相当する円錐台形
部分すなわち容器の開口部に最も近い部分を作り、次い
で、直径の小さい各リングを用いて素材の対応する環状
区域を順次変形する。すなわち、素材の各円錐台形部分
を変形し、絞り加工の終了時にパンチの各リングによっ
て絞り加工された容器の円錐台形壁全体をダイに押圧し
て絞り加工している。この方法では自由端縁部が上記の
各環状区域のみとなり、各環状区域はパンチの複数のリ
ングによって幅方向に実質的に分割されるため、前記の
場合に較べて、当然ながら、絞り加工圧中の自由端縁部
は大幅に少なくなる。しかし、この方法では、絞り加工
の開始直後から、ダイとパンチの外側リングとの間での
素材金属の流れが大幅に制限されるという欠点がある。
すなわち、直径がより小さい外側リングを用いてその後
さらに変形をした場合に、素材の中央の金属が多量に絞
られる結果、薄い素材の場合には破断するという危険が
ある。さらに、ダイとパンチの外側リングとの間での素
材の変形区域の摩擦が大きいため、素材が破断すること
もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題点無しに、薄板または超薄板、特に鋼板から絞り
加工によって一般に円錐台形の容器を製造できるように
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は一般に円錐台形
の容器を単一行程で製造するための厚さが0.21mm以下の
薄い薄板の絞り加工方法を提供する。ここで、円錐台形
の容器とは断面が円形の容器だけではなく、多角形の断
面の容器も意味し、容器の中心を通る面での断面形状は
直線でも曲線でもよく、また、凹凸が有ってもよい。本
発明の提供する方法は、円錐台形のパンチと、素材の平
面に対して垂直な方向に可動で且つパンチの円錐台形面
と対向し且つ対応する円錐台形面を有する複数の同心リ
ングによって構成されるダイとによって構成される絞り
加工工具を用い、素材の最少の同心環状領域から開始し
て、各同心環状領域を順次変形し、各環状領域は、その
領域がパンチと接触した時点から絞り加工操作が終るま
で、対応する同心リングによってパンチに向かって押圧
された状態に維持され、しかも、各環状領域は、隣接す
る内側の環状領域がパンチに当接されない限り、対応す
る同心リングに支持されていることを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明方法を用いることによって、素材を破断
させる危険性をほとんど無くして薄板から円錐台形の容
器を単一行程の絞り加工操作で製造することができる。
すなわち、先ず容器底部に近い中央部分で素材の変形が
起るので、直径の大きな環状領域をその後に順次変形さ
せても、既に変形された直径の小さな領域の金属に実質
的な影響は及ばず、従って、金属が過剰に絞られること
はないので、従来法でパンチの頭部に近い箇所で起る亀
裂の発生を避けることができる。一方、これらの変形を
吸収するのに必要な金属は、素材ホルダによって加えら
れる圧力作用とは別に、素材の外周領域から自由に与え
られる。従って、ダイの各同心リングと素材ホルダとに
よって絞り加工された素材に加わる圧力を調整すること
によって金属の絞り加工に起因する変形を容易にコント
ロールすることができる。さらに、素材金属の絞り加工
をコントロー、従って最適化できるため、複数の行程で
絞り加工する場合に比べて、素材の寸法を節約すること
ができる。

【０００７】本発明の特殊な構成では、隣りの内側環状
領域がパンチと当接しない限り各環状領域は実質的に素
材の平面内に維持されている。この特殊な構成とするこ
とによって、ダイの同心リングと素材とを接触させるこ
とによって自由端縁部を常に調節する以外に、隣りの外
側環状領域がパンチと対応する同心リングとの作用で変
形され始める前にパンチとダイとの間で自由端縁部をし
っかりと保持することができる。従って、隣接する内側
環状領域が他の環状領域の変形が与え影響はさらに小さ
くなる。しかし、同心リングは、素材金属の座屈(buckl
ing)特性に合わせた小さい圧力が加えられる同心リング
の自由端縁部に相当する素材の領域と一緒に、少しは移
動してもよい。また、隣接する外側環状領域が変形され
始めた時には、絞り加工中に素材の環状領域を対応する
同心リングによってパンチ上に完全には押圧しなくても
よい。この場合でも、自由端縁部に相当する素材の領域
が絞り加工中に次第に小さくなるので、皺の発生する危
険は小さくなる。しかし、寸法の大きな同心リングによ
って素材をパンチ上にブロックすることによって、絞り
加工作用は大きくなり、一方、自由端縁部は小さくなる
ので、円錐台形の壁の厚さはより一定になる。

【０００８】本発明の他の特殊な構成では、パンチの円
錐台形面上に１つ以上の周方向へ延びた段部が形成さ
れ、環状領域がそれと対応する同心リングによってパン
チと接触して隣接する２つの環状領域が絞り加工される
時に、これらの段部に対応する段が間に容器の壁に順次
形成される。この構成では、テーパ付き側壁に段を有す
る容器を製造することができる。この段は容器の審美的
価値を上げる効果の他に、壁を強化する作用がある。ま
た、段を形成することによって、各環状領域の変形終了
時に各環状領域の金属に追加の張力を加え、それによっ
て皺の発生が防止される。これと同じ目的で、段部を有
するパンチを用いて、対応する同心リングによって素材
の各環状領域とパンチの対応する領域とを、段部の隅ま
たはエッジで単にる直線状に接触させて、絞り加工中は
段を成形せず、絞り加工操作の終了時に、ダイの各同心
リングに加える圧力を同時に増加させて全ての段を同時
に形成することも可能である。

【０００９】本発明はさらに上記方法を実施するための
絞り加工具を提供する。この絞り加工具は、パンチの円
錐台形面と対向し且つパンチの移動方向に移動可能な複
数の同心リングと、パンチの方向に向かって各同心リン
グに所定の力を加える押圧手段とによって構成されるダ
イを有し、各同心リングの環状先端面が、それと軸線方
向に対向したパンチの環状表面と反対の形状を有してい
ることを特徴としている。本発明の特殊な構成では、上
記押圧手段が、パンチがダイに進入する深さに応じた力
をダイの各同心リングに加えるように設計されたバネの
ような弾性手段によって構成されている。

【００１０】

【実施例】本発明の上記以外の特徴および利点は、添付
図面を参照した下記の説明からより明瞭になるであろ
う。下記の実施例は、厚さが0.21mm以下、例えば0.18mm
の鋼板から皿（ディッシュ）のような外側に向かって拡
大した容器を製造するための本発明の装置と方法の例を
示したものである。各図に示した絞り加工具は、ダイ１
と、円錐台形パンチ２と、素材ホルダ３とによって構成
されている。ダイ１１は公知の方法で絞り加工プレス(d
raw press)の上側プレート４に結合されている。また、
パンチ２はこのプレスの下側プレート５に結合されてい
る。素材ホルダ３は下側プレート５に滑動自在に取り付
けられており、素材ホルダ３をダイ１の方向に押圧する
手段（図示せず）が備えられている。素材ホルダ３とパ
ンチ２との間には、絞り加工操作の終了時に容器の外周
端縁を打抜くための打抜リング６が配置されている。ダ
イ１はプレスの上側プレート４に剛体固定された固定リ
ング７と、複数の同心リング８、９、10(図示した実施
例では３つ)とによって構成されている。図示した実施
例では、中央リング10はディスク(円板)であり、このデ
ィスクがパンチと対向した面11は平らな中央領域12と、
それを取り囲んだ円錐台形領域13とを有している。この
中央リング10は容器の底部とこの底部と隣接した側壁の
一部分とを形成するためのものである。

【００１１】以下の説明から分かるように、このディス
クの代わりに、円錐台形領域13と同じ円錐台形面を有す
るリングと、パンチの中央部分に対向して容器の底部を
形成する中央逆パンチとを用いることもできる。また、
中央領域12または中央逆パンチの表面に、容器底部に特
殊浮出模様（レリーフ）を押印するための模様を付ける
こともできる。各同心リング８、９、10は互いに滑動自
在に取り付けられており且つバネ14、15、16等の押圧手
段によって常時パンチの方向に付勢されている。各リン
グの最大移動量は絞り深さ(draw depth)によって決めら
れている。また、各リングは当接面17、18、19によって
支持され、各当接面は、各リングの下端部が絞り加工操
作の前に全てほぼ同一平面内に位置するように、リング
のパンチ方向への移動を制限している。さらに、バネ1
4、15、16は、絞り加工操作中にリングと対向して配置
された絞り加工済の素材の環状領域をパンチの直ぐ近く
に配置できだけの力を各リングが素材に加えることがで
きるように設計されている。

【００１２】各リングはパンチの各円錐台形環状面 2
0′、 21′、13′ と同一テーパの各円錐台形面20、2
1、13を有し、これらの面は互いに対向している。外側
滑動リング８すなわち最大直径を有するリングは、打抜
リング６と対向したはぼ平らな面22を円錐台形面20の隣
りにさらに有している。また、この面22には環状突起す
なわちビード23を設け、打抜リング６には対応する横断
面の環状凹部23′ を設けるのが好ましい。このビード2
3および環状凹部23′ は、容器のエッジ部分に、後で行
われる容器の蓋の溶接作業時に熱封止用通路となる周辺
リブを形成するためのものである。この構造は、絞り加
工操作の終了時に熱封止通路を平坦化し、それによって
容器の密閉時の溶接の連続性、従って密封効果を確実に
する役目をする。パンチの各円錐台形環状面 20′、 2
1′、13′ は段部24、25を介して互いに結合されてい
る。これら段部24、25は円錐台形環状面 20′、 21′、
13′ と共に円形段部を形成し且つダイの各リング間の
案内面と対向している。以下、各絞り加工段階を示す図
１(a) 〜(f) を参照して、皿のような大きく拡大した円
錐台形容器を製造するための素材30の絞り加工方法を説
明する。

【００１３】図１に示す第１段階では、互いに離間され
たダイとパンチとの間に素材30が配置される。素材は素
材ホルダ３上に置かれ、打抜リング６は素材ホルダの押
圧手段により上部位置に維持されている。滑動リング
８、９、10はバネ14、15、16によって下向きに付勢さ
れ、各リングとダイの固定リング７の下端部はほぼ同一
水平面内に位置している。次に、プレスの上側プレート
４が駆動され、ダイの固定リング７が素材と接触して素
材が素材ホルダ３に押圧される。

【００１４】図２に示す第２段階では、素材の外周部分
がダイの固定リング７と素材ホルダ３との間に挟まれ、
ダイの外側リング８と打抜リング６との間に位置した素
材の環状領域31がビード23によって変形される。なお、
バネ41が外側リング８に加える力は、外側リング８が上
方への後退するのを防止または制限するのに充分な力で
ある。こうして凹部23′ と組合されたビード23は、熱
封止通路を形成するという上記の役目の他に、次の絞り
加工操作段階で素材が外側リングと打抜リングとの間に
滑り込んだ時に素材を保持し、次いで開放する際に、素
材ホルダによって加えられる圧力を補って、素材の外周
部分を保持する役目をする。この第２段階では、リング
９および10の下端部が素材に丁度接触し、その後は前記
のように、自由端縁部を保持する役目をする。

【００１５】第３段階では、上側プレート４が下方に駆
動されるにつれて、中央リング10とパンチ２との相互作
用によって素材の中央部分の絞り加工が始まる。図３に
示す第３段階の終了時点では、容器の底部に近い素材の
環状領域32が絞り加工され、バネ16によって中央リング
10に加わる力で中央リング10の円錐台形面13とパンチの
対応する面13′ とに押圧される。この素材の変形中
に、素材の外周部分はダイの固定リング７と素材ホルダ
３のと間および外側リング８と打抜リング６との間を半
径方向にスリップしており、ビード23は素材の外周部分
全体が均一にスリップするのを助けているということは
理解できよう。

【００１６】第４段階では、上側プレートがさらに下が
り、パンチだダイの中にさらに押し込まれ、中央リング
10がダイに対して後方に押上げられてバネ16が圧縮され
る。この第４段階中、素材は変形し続け、残りの自由端
縁部は中央リング10と隣接した滑動リング９の下端部に
よって支持される。バネ15によってリング９（以下中間
リングと呼ぶ）に加わる力は充分大きな力であるので、
外側リング８に対して後方へ運動することはない。従っ
て、素材の自由端縁部は当初の水平面内に維持される。
しかし、中間リング９が例え後方運動したとしても、中
間リングの下端部に加わる圧力によって自由端縁部の変
形量は制御できるので、この中間リングがある程度の後
方に運動することは許容できる。図４に示した第４段階
の終了時には、素材の環状領域32の隣りの環状領域33が
絞り加工されており、バネ15により中間リング９に加わ
る力によって中間リング９の円錐台形面21とパンチの対
応する面21′ との間に押圧されている。それと同時
に、パンチの面21′ と13′ とを互いに接続している段
部25によって素材の各環状領域32と33の間に段35が形成
されている。

【００１７】第５段階は、第４段階と同様に上側プレー
ト４をさらに下降させ、パンチをダイ中にさらに挿入さ
せ、それによって、中間リング９を外側リング８中で摺
動させて行う。その結果、図５に示すように、最大直径
の円錐台形環状領域34が成形され、この領域34が外側リ
ング８の円錐台形面20とパンチの対応する面20′ との
間に挟まれ、上記の段35と同様に段36が形成される。第
５段階の終了時点では打抜リング６が下側プレート５と
当接し、リング８、９、10の上部面8′、9′、10′ は
同一平面内に来るということは理解できよう。

【００１８】従って、絞り加工操作の最終段階である第
６段階では、図６に示すようにこれらの上部面8′、
9′、10′ は、同時に上部プレートと当接する。この第
６段階は容器外周部の打抜段階であり、ダイにパンチが
完全に入り込んだ時点で打抜リング６によって打抜が行
われる。この打抜リング６は下側プレート５と当接して
いるので、パンチと同時にダイの固定リング７に対して
移動し、固定リング７と共働して素材の外周辺部37を剪
断すなわち打抜く。この第６段階が終了すると容器の絞
り加工は完了する。上側プレート４を上昇して各リング
を図１に示した各当初位置へ戻した後に、公知の方法で
容器を絞り加工具から取り出すことができる。

【００１９】既に述べたように、段35、36を形成するこ
とによって金属に追加の張力を生じさせて、皺が発生す
る危険性を防ぐことができる。上記実施例では各段が第
４段階および第５段階の終わりに順次形成したが、絞り
加工操作の終了時に全ての段を同時に形成しても同じ効
果が得られるということは容易に理解できよう。すなわ
ち、一つのリング、例えば中間リング９に意識的に加え
る圧力または無意識に加わる圧力は、対応する段を形成
するには不充分であるという事実から来る。また、この
場合には、素材の環状領域33が第４段階の終了時にパン
チとリング９との間には完全には押圧されないが、第４
段階では段部25の近傍で素材がパンチに当接維持され、
第５段階では段部24の近傍で素材がパンチに当接維持さ
れる。

【００２０】図７、８および９は、各種形状の皿を絞り
加工するために設計された互いに異なる絞り加工具の変
形例を示しており、各図は絞り加工操作の終了時に対応
している。図７に示した変形例では、段 35′、36′ が
上記のような円筒状段部によって形成されるのではな
く、互いに平行な平らな段部によって形成される。この
場合にも各摺動リングの下端部を一致させて、上記と類
似した方法で絞り加工を実施することができるというこ
とは理解できよう。図８および図９に示した変形例も同
じである。図８では皿の円錐台形壁８に段が無く平滑
で、側壁の母線は直線である。また、図９では壁39が複
数の円錐台形領域で構成され、壁39のテーパは容器の外
周へ向かって大きくなり、壁39の母線は全体に曲線を描
いている。容器の壁の形状は一例として挙げた上記の壁
形状に制限されないということは理解できよう。特に、
本発明は水平断面が円形でない容器の製造にも適用可能
であり、この場合にはパンチおよび各滑動リングの形状
をそれに対応して変えればよい。本発明の方法および装
置は薄板、特に厚さが0.2mm 以下の機械的特性に優れた
(Re＞450 MPa）の素材の絞り加工に適しているが、これ
より厚い板金または異なる金属板を絞り加工することも
できる。本発明の方法および装置によって各種形状の容
器を製造することが可能になり、容器の形状に応じて壁
の勾配、容器の深さ、容器の寸法を大きく変えることが
でき、それに対応して工具の形状、特にリングの数を変
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】段付きの皿を絞り加工する場合の第１段階での
絞り加工具および素材の軸線方向片側断面図。

【図２】段付きの皿を絞り加工する場合の第２段階での
絞り加工具および素材の軸線方向片側断面図。

【図３】段付きの皿を絞り加工する場合の第３段階の終
了時点での絞り加工具および素材の軸線方向片側断面
図。

【図４】段付きの皿を絞り加工する場合の第４段階の終
了時点での絞り加工具および素材の軸線方向片側断面
図。

【図５】段付きの皿を絞り加工する場合の第５段階での
絞り加工具および素材の軸線方向片側断面図。

【図６】段付きの皿を絞り加工する場合の最終段階での
絞り加工具および素材の軸線方向片側断面図。

【図７】別の形状の皿を絞り加工する際の終了段階を示
す本発明の変形例を示す図。

【図８】平滑な側壁を有する皿を絞り加工する場合に用
いられる本発明の他の変形例を示す図。

【図９】曲線断面の側壁を有する皿を絞り加工する場合
に用いられる本発明のさらに他の変形例を示す図。

【符号の説明】

１ダイ２パンチ３素材ホルダ４上側プレート５下側プレート６打抜リング７固定リング８、９、10 同心リング 14、15、16 バネ 21、21、13 円錐台形面 21′、21′、13′ 環状面 23 ビード 23′ 凹部 24、25 段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−179325（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21D 24/00 B21D 22/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一般に円錐台形をした容器を単一行程で製
造するための厚さが0.21mm以下の薄い金属素材の絞り加
工方法において、円錐台形のパンチと、素材の平面に対
して垂直な方向に可動で且つパンチの円錐台形面と対向
し且つ対応する円錐台形面を有する複数の同心リングに
よって構成されるダイとによって構成される絞り加工工
具を用い、素材の最少の同心環状領域から開始して、各
同心環状領域を順次変形し、各環状領域は、その領域が
パンチと接触した時点から絞り加工操作が終るまで、対
応する同心リングによってパンチに向かって押圧された
状態に維持され、しかも、各環状領域は、隣接する内側
の環状領域がパンチに当接されない限り、対応する同心
リングに支持されていることを特徴とする方法。
【請求項２】各環状領域が、隣接する内側の環状領域
がパンチに当接されない限り、素材のほぼ平面内に維持
される請求項１に記載の方法。
【請求項３】パンチの円錐台形面上に１つ以上の円周
状段部が形成されており、圧伸操作中に対応するリング
によって環状領域がパンチと接触させられた時に、容器
の互いに隣接した２つの環状領域間に、上記円周状段部
に対応する段が容器の壁に順次形成される請求項１また
は２に記載の方法。
【請求項４】パンチの円錐台形面上に円周状段部が形
成されており、絞り加工操作の終了時に、上記円周状段
部に対応する段が容器の壁に同時に形成される請求項１
または２に記載の方法。
【請求項５】絞り加工容器のエッジ部分を構成する素
材の外側平坦面上に外周リブが形成される請求項１〜４
のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】容器側壁の母線が直線であることを特徴
とする厚さが0.21mm以下の薄い鋼板から成る請求項１〜
５のいずれか一項に記載の方法で得られる一般に円錐台
形の容器。
【請求項７】容器側壁の母線が曲線であることを特徴
とする厚さが0.21mm以下の薄い鋼板から成る請求項１〜
５のいずれか一項に記載の方法で得られる一般に円錐台
形の容器。
【請求項８】容器の表面上に１つ以上の周方向に延び
た段が設けられていることを特徴とする厚さが0.21mm以
下の薄い鋼板から成る請求項１〜５のいずれか一項に記
載の方法で得られる一般に円錐台形の容器。
【請求項９】パンチの円錐台形面と対向し且つパンチ
の移動方向に移動可能な複数の同心リングと、パンチの
方向に向かって各同心リングに所定の力を加える押圧手
段とによって構成されるダイを有し、各同心リングの環
状先端面が、それと軸線方向に対向したパンチの環状表
面と反対の円錐台形の形状を有していることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法を実施する
ための絞り加工具。
【請求項１０】上記押圧手段がバネのような弾性要素
によって構成されている請求項９に記載の絞り加工具。
【請求項１１】素材の対応する環状領域をパンチに向
かって押圧するに充分な力を上記押圧手段が各同心リン
グに加えているような請求項９に記載の装置。