JP4975224B2

JP4975224B2 - しごき加工方法、しごき加工用ダイスおよび絞りしごき缶

Info

Publication number: JP4975224B2
Application number: JP2001203909A
Authority: JP
Inventors: 慎一田屋; 保之池田; 慶一志水
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2003019518A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絞り加工後のカップをしごき加工するしごき加工方法およびそれに用いるしごき加工用ダイスに関する。特に、少なくとも片面に樹脂皮膜を被覆した樹脂被覆金属板よりなるカップのしごき加工に適したしごき加工方法およびそれに用いるしごき加工用ダイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
絞りしごき缶は、従来より以下のようにして成形加工されている。すなわち、まず金属板からブランクを打ち抜き、ブランクを絞り加工によりカップに成形した後、しごき加工用のポンチと１乃至複数段のしごき加工ダイスからなるしごき加工装置を用い、絞り加工したカップをしごき加工用のポンチに装着し、次いでポンチとともにカップをしごき加工ダイス内部に挿入することにより所定の缶壁厚さおよび缶高さに仕上げられる。絞り加工およびしごき加工においては、加工時の潤滑および冷却のために大量の潤滑油および冷却水が使用されている。
【０００３】
しかるに、近年の環境保全およびさらなる缶体質量の軽減の観点から、従来は絞り加工を主体とする方法で成形加工していた樹脂被覆金属板からなる缶体を、しごき加工によりさらに缶壁を薄く成形加工する試みが行われている。しかし、従来の絞りしごき缶の成形加工装置を用いて、樹脂被覆金属板から絞りしごき缶を成形加工する場合、柔らかい樹脂皮膜に損傷を与えないようにしごき加工することは非常に困難となっている。
【０００４】
樹脂被覆金属板を用いた絞りしごき缶のしごき加工方法およびそれに用いるしごき加工ダイスが、特許第２８５２４０３号公報および特開平９−２８５８２８号公報に開示されている。
特許第２８５２４０３号公報には、図１（従来例）に示すように、リング状しごき加工ダイスのダイス面２を１〜４°の傾斜角（ダイスアプローチ角θｄ）で細め、その末端にカップ側壁と平行な短い長さのランド部３を設け、その末端から５〜１５°の傾斜角で広げた出口面４を有した構造のしごき加工ダイスを、５０Ｗ／ｍ℃以上の熱伝導率を有する耐摩耗性材料で製作し、そのしごき加工ダイスを用いて、冷却用の液体を供給しながら樹脂被覆金属板６よりなるカップをしごき加工して缶体に成形する方法が開示されている。しかし、ダイス出口面の角度が５°以上と大きいため、しごき加工後のポンチとダイスの軸がずれやすく、ポンチが傷つきやすい。
【０００５】
また、特開平９−２８５８２８号公報には、図２（従来例）に示すように、ダイス面２の後段にダイス面のダイスアプローチ角θｄより小さな傾斜角（ランド角θＬ）をもつランド部３を設け、ダイス面２とランド面３の境界に１〜１０００μｍの曲率半径部５を有するしごき加工ダイス１およびこのしごき加工ダイスを用いる樹脂被覆金属板６のしごき加工方法が開示されている。図２から明らかなように、このしごき加工ダイスはカップ側壁と平行な部分が設けられておらず、またランド部は一定の逃げ角で広げたダイス出口面に直接連続することを特徴としている。従って、ランド部とダイス出口面の交差する点においてしごき加工ダイス径が最小となり、この点におけるしごき加工ダイス径とポンチ径の差、すなわちクリアランスによりカップ側壁の厚さが決まる。この場合、ランド部とダイス出口面は断面において点（実際は幅を有さない周）で交差しているため、この部分の摩耗が大きくなることによりしごき加工ダイス径が拡大し、結果的にカップ側壁の厚さが厚くなり、従って缶高さが低くなりやすく実用的ではないという欠点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の欠点を解決し、絞りしごき缶のしごき加工方法、特に、金属板の少なくとも片面に樹脂皮膜を被覆した樹脂被覆金属板よりなるカップのしごき加工において、缶壁の厚さを十分に薄くすることにより十分な缶高さが得られ、かつ、樹脂皮膜の損傷が生じにくい、しごき加工方法およびそれに用いるしごき加工用ダイスを提供することを課題とする。
本発明の更に特定された目的は、連設された前段及び後段のしごき加工部を用い、後段のしごき加工に際して、前段のしごき加工部により発生するバックテンションを有効に利用し、ダイスの径方向の変形を抑制して、均一且つ一様なしごき加工を可能にし、しかも金属板表面に樹脂皮膜が存在する場合にも、その損傷が防止されるしごき加工法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ポンチに支持された両面に樹脂皮膜を有する金属板カップを複数段のしごき加工用ダイスと噛み合わせてカップ側壁部をしごき加工のみにより薄肉化することからなるしごき加工方法において、ダイスアプローチ部、ランド部および出口面を有する前段および後段のしごき加工部は、別体で形成されていると共に、互いに接する連接状態で、しごき加工ダイスのそれぞれが半径方向応力による半径方向への変形の自由度を有し、ランド間距離が５乃至１５ｍｍとなるように配置されており、前段のしごき加工部と後段のしごき加工部とによるしごき量の総和の２０〜５０％のしごき加工を前段のしごき加工部で施すしごき加工を、最終段で行うことを特徴とするしごき加工方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、絞りしごき缶は以下のようにして成形加工される。すなわち、従来の方法にてまず金属板からブランクを打ち抜き、ブランクを絞り加工によりカップに成形した後、しごき加工用のポンチと、その前方に配置した１乃至複数段のしごき加工ダイスからなるしごき加工装置を用い、絞り加工後のカップをしごき加工用のポンチに装着し、次いでポンチとともにカップをしごき加工ダイス内部を挿入して、絞りしごき缶に成形加工する。
【０００９】
本発明では、ダイスアプローチ部、ランド部および出口面を有する前段および後段のしごき加工部を連設状態で且つランド間距離が３乃至２０ｍｍとなるように配置すること、及び前段のしごき加工部と後段のしごき加工部とによるしごき量の総和の２０％以上のしごき加工を前段のしごき加工部で施すことが特徴である。
【００１０】
本発明に用いるしごき加工用ダイスの一例を示す図３において、このダイスは前段のしごき加工部１と後段のしごき加工部１’とからなり、前段および後段の各しごき加工部１（１’）は、ダイスアプローチ部２（２’）、ランド部３（３’）および出口面４（４’）を有している。
これらの各しごき加工部におけるダイスアプローチ部、ランド部および出口面は、公知のしごき加工用ダイスにおけるダイスアプローチ部、ランド部および出口面と同様な機能を有するものであるが、本発明においては、前段及び後段のしごき加工部を連設すると共に、前段のランド部３と後段のランド部３’との距離を３乃至２０ｍｍとし、前段のしごき加工部と後段のしごき加工部とによるしごき量の総和の２０％以上のしごき加工を前段のしごき加工部で施すことにより、後段のしごき加工に際して、前段のしごき加工部により発生するバックテンションを有効に利用し、ダイスの径方向の変形を抑制して、均一且つ一様なしごき加工を可能にし、しかも金属板表面に樹脂皮膜が存在する場合にも、その損傷を有効に防止することができる。
【００１１】
本明細書において、連設とは前段のしごき加工部１と後段のしごき加工部１’とが連なって設けられていることを意味するものであり、図３に示すとおり、前段のしごき加工部１と後段のしごき加工部１’とが別体で構成され、互いに接する関係で設けられているものや、前段のしごき加工部１と後段のしごき加工部１’とが半径方向への変形の自由度を有する構成とされているものである。特に、本発明では、前記各しごき加工部が別体で接する関係で設けられているから、ダイスの径方向の変形が有効に抑制されるという効果が得られる。
【００１２】
前段のしごき加工部１によるバックテンションを有効に利用して、ダイスの径方向の変形を抑制するという見地からは、前段および後段のランド間距離は、短い方が有効であり、前述した３乃至２０ｍｍの範囲にあることが不可欠であるが、特に５乃至１５ｍｍの範囲にあることが好ましい。
３ｍｍ未満はダイス強度の点から構造上困難である。２０ｍｍを越えると、バックテンションが作用しない領域が長くなるので、好ましくない。
【００１３】
また、本発明では、前段部と後段部のしごき加工部によるしごき量の総和の２０％以上のしごき加工を前段のしごき加工部で施す。前段のしごき加工部と後段のしごき加工部とを連設し、前段のしごき加工部で特定比率のしごき加工を施すことにより、後段のしごき加工部では、前段のしごき加工部による後方張力が働いている状態でしごき加工を施すことができる。従って、後段のしごき加工部では、しごき加工ダイスの半径方向応力が低減する。この低減効果により、ダイスアプローチ角を小さくしたときの欠点であるしごき加工ダイスの半径方向の変形が抑えられる。このため、前段のしごき加工部と、後段のしごき加工部とのランド間距離が短い程、この効果は大きい。
前段のしごき加工部によるしごき量は、前述したしごき量の総和の５０％以下であることが、前段および後段のしごきのバランスの点で好ましい。
【００１４】
本発明のしごき加工用ダイスにおいては、前段のダイスアプローチ部２および後段のダイスアプローチ部２’のアプローチ角（θｄ）がポンチに対して１〜８°であること、前段のランド部３および後段のランド部３’はポンチに対して−１〜１°の角度の範囲にあり、長さが０．１〜３ｍｍの範囲にあること、および前段の出口面４の角度および後段の出口面４’の角度がランド部に対して０．１〜１０°の範囲にあること、が好ましい。
アプローチ角（θｄ）が１°未満ではダイスが破損しやすく、８°を超えると金属板の表面にある樹脂を傷つけるので好ましくない。アプローチ角はより好ましくは２〜４°が良い。
ランド部の長さは０．１ｍｍ未満では、缶の側壁厚みが円周方向で偏り、３ｍｍを越えると缶との摩擦力が大きくなり缶に割れ（破胴）が生じ好ましくない。
出口面での角度はランド部に対して０．１〜１０°が好ましい。０．１°未満では、缶との摩擦が大きく、１０°を越えると金属板の表面にある樹脂が傷つく。より好ましくは、出口面での角度は０．５〜５°が良い。
【００１５】
本発明のしごき加工方法は、潤滑油や冷却水を使用する従来のしごき加工および高温揮発性の潤滑油を使用する乾式のしごき加工のどちらにも適用できる。
【００１６】
以上説明したとおり、本発明によれば、十分な缶高さを有する絞りしごき缶、特に金属板の両面に樹脂皮膜を被覆した樹脂被覆金属板からなる絞りしごき缶が得られる。また、絞りしごき缶の樹脂皮膜を損傷することなくしごき加工することが可能となった。
【００１７】
なお、後述する実施例では、本発明のしごき加工ダイスを最終段のしごき加工ダイスとして設置したが、これは、特にしごき率が大きく、製品の品質を左右する最終段のしごき加工ダイスとして設置するのが最も効果があるからである。申すまでもなく、本発明のしごき加工ダイスは、複数段あるしごき加工ダイスのすべてに適用可能である。
【００１８】
本発明のしごき加工方法は、従来の絞りしごき缶の製造に適用されている、電解クロム酸処理鋼板、リフローぶりきなどの各種のめっき鋼板や表面処理鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板やアルミニウム合金板などの金属板の両面に、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂からなるフィルムを被覆した樹脂被覆金属板や、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなる塗料を塗布した塗装金属板など、表面に有機皮膜を有する金属板を絞りしごき加工する場合に特に有効である。
特に、本発明のしごき加工方法によると、金属板の外面有機被膜に二酸化チタン等の顔料乃至フィラーが配合されている場合にも、しごき加工による傷の発生を有効に防止することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。
供試板として、板厚０．１８ｍｍの電解クロム酸処理鋼板の缶内面側となる面に厚さ３２μｍの透明ポリエステルフィルム、缶外面側となる面に厚さ１６μｍの酸化チタン系顔料を添加した白色ポリエステルフィルムを被覆した樹脂被覆鋼板を用いた。この樹脂被覆鋼板から１５５ｍｍ径の円ブランクを打ち抜いた後、第１段の絞り加工により８７ｍｍ径のカップを成形し、次いで第２段の絞り加工により６６ｍｍ径のカップとした。このカップを、３段のしごき加工ダイスからなるしごき成形装置を用いて、表１に示す条件で絞りしごき缶に成形加工した。
【００２０】
本発明のしごき加工ダイスは、最終段である第３段目のしごき加工ダイスとして組み込んだ。
成形加工後の缶高さをノギスで測定し、円周方向で最低の缶高さが１２７ｍｍ以上を合格（表１では○で示す）、１２７ｍｍ未満を不合格とした（表１では×で示す）。
また、樹脂皮膜の損傷状況を目視により３段階で評価した。樹脂皮膜の損傷が全くない場合を○で、樹脂被膜の損傷が一部認められる場合を△で、ほぼ全面に認められる場合を×とした。○を合格とし、△及び×を不合格とした。
その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
表１に示すように、従来法では樹脂皮膜を損傷せずにしごくことが極めて困難であった樹脂被覆鋼板からなる絞りしごき缶を、本発明のしごき加工方法を用いた場合、樹脂皮膜を損傷することなく、十分な缶高さも得られる。
また、本発明では、後段しごき加工部のクリアランスが同一でも、前段のしごき加工部でのしごき率を十分とることにより、十分な缶高さが得られ、しごき加工効率が向上していることがわかる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の方法を用いることにより、十分な缶高さを有する絞りしごき缶、特に両面に樹脂皮膜を被覆した樹脂被覆金属板からなる絞りしごき缶が得られる。また、樹脂被覆金属板よりなる絞りしごき缶の樹脂皮膜を損傷することなくしごき加工することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のしごき加工ダイスの一例を示す概略断面図である。
【図２】従来のしごき加工ダイスの他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明のしごき加工ダイスの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１：しごき加工ダイス
１’ ：しごき加工ダイス
２：アプローチ部
２’ ：アプローチ部
３：ランド部
３’ ：ランド部
４：出口面
４’ ：出口面
５：曲率半径部
６：樹脂被覆金属板
θｄ：ダイスアプローチ角
θＬ：ランド角

Claims

ポンチに支持された両面に樹脂皮膜を有する金属板カップを複数段のしごき加工用ダイスと噛み合わせてカップ側壁部をしごき加工のみにより薄肉化することからなるしごき加工方法において、ダイスアプローチ部、ランド部および出口面を有する前段および後段のしごき加工部は、別体で形成されていると共に、互いに接する連接状態で、しごき加工ダイスのそれぞれが半径方向応力による半径方向への変形の自由度を有し、ランド間距離が５乃至１５ｍｍとなるように配置されており、前段のしごき加工部と後段のしごき加工部とによるしごき量の総和の２０〜５０％のしごき加工を前段のしごき加工部で施すしごき加工を、最終段で行うことを特徴とするしごき加工方法。