特許 6171570 有底缶の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6171570

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】有底缶の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 51/26 20060101AFI20170724BHJP

   B21J 5/02 20060101ALI20170724BHJP

   B21D 22/02 20060101ALI20170724BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20170724BHJP

【ＦＩ】

   B21D51/26 X

   B21D51/26 R

   B21D51/26 F

   B21J5/02 B

   B21D22/02 A

   B21D22/26 C

【請求項の数】7

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-111937(P2013-111937)

(22)【出願日】2013年5月28日

(65)【公開番号】特開2014-231064(P2014-231064A)

(43)【公開日】2014年12月11日

【審査請求日】2016年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】313005282

【氏名又は名称】東洋製罐株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085006

【弁理士】

【氏名又は名称】世良 和信

(74)【代理人】

【識別番号】100096873

【弁理士】

【氏名又は名称】金井 廣泰

(74)【代理人】

【識別番号】100131532

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 浩一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155871

【弁理士】

【氏名又は名称】森廣 亮太

(72)【発明者】

【氏名】長船 達矢

(72)【発明者】

【氏名】石黒 英紀

(72)【発明者】

【氏名】本田 晶士

【審査官】 豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４７０２８４３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭５４−１５５６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−００７４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−０４３２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００５８８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ５１／２６

Ｂ２１Ｄ ２２／０２

Ｂ２１Ｄ ２２／２６

Ｂ２１Ｊ ５／０２

Ｂ６５Ｄ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属板状素材から、有底缶の底部に対応する部分を薄肉化するコイニング加工、及び、絞り加工を含む工程を経て有底筒形状に成形する有底缶の製造方法において、
前記コイニング加工は、絞り加工前の段階で、平坦なダイ上に置かれた金属板状素材のコイニング加工部の周囲を、前記コイニング加工部に対応するパンチ挿入孔を備えた平坦な押さえ部材によって、予め押さえて行うもので、前記パンチ挿入孔に案内されるコイニングパンチによって、前記金属板状素材のコイニング加工部を、前記ダイとの間で厚さ方向に圧縮して薄肉に塑性変形させる構成で、
前記押さえ部材の前記パンチ挿入穴の、前記ダイ側の開口部内周縁が、前記ダイから離間する方向に徐々に傾斜する斜面状、乃至、曲面状の隅切形状となっており、
前記押さえ部材による前記コイニング加工部の周囲の押さえを、前記コイニング加工部の縁に前記隅切形状に対応する隙間を設けた状態で行い、コイニング加工時に前記隙間に対応する金属材料の盛り上がりによって反りを抑制し、さらに、前記絞り加工時に前記底部と側壁部との接続部に金属材料を回して肉厚を確保することを特徴とする有底缶の製造方法。

【請求項2】

前記コイニング加工を金属帯の段階で行うことを特徴とする請求項１に記載の有底缶の製造方法。

【請求項3】

前記コイニング加工を金属板の段階で行うことを特徴とする請求項１に記載の有底缶の製造方法。

【請求項4】

前記コイニング加工を金属ブランクの段階で行うことを特徴とする請求項１に記載の有底缶の製造方法。

【請求項5】

前記絞り加工は複数段行い、前記コイニング加工を、最終絞り加工より前の中間成形体の段階で行うことを特徴とする、請求項１に記載の有底缶の製造方法。

【請求項6】

前記絞り加工後、しごき加工を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載の有底缶の製造方法。

【請求項7】

前記有底缶が、矩形缶であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの項に記載の
有底缶の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絞り加工、または絞りしごき加工によって成形される有底缶の製造方法、特に底部の薄肉化を図った有底缶の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から缶の薄肉化が図られているが、有底缶を絞りしごき加工で成形する場合、筒状の側壁部はしごかれ薄肉となるものの、底部はほとんど加工されず、その厚みは原板の厚みに依存するために、底部の厚みが側壁部よりも厚くなってしまう。そこで元板厚が成形後の側壁の肉厚に近い金属板を原板として成形すると、側壁が薄肉になりすぎるために、側壁にしごき残しが生じ、また、矩形缶の場合は内反り等の加工不良が生じる。
そこで、このような有底缶の底部を薄肉化する方法として、たとえば、特許文献１に記載のような方法が提案されている。この製造方法では、ブランク材をプレスして有底筒形の中間成形品を成形し、中間成形品の底部中央部分に凹部を刻印（コイニング）して、底部或いは側壁下部を予め所望の肉厚にしてから、絞り・しごき加工により有底筒形成形品を製造するものである。

【0003】

しかし、この従来の方法では、コイニングした底部にゆがみが生じやすい。また、コイニング加工をブランク材等の平板状の金属素材に行うと、コイニング加工後の板状中間成形体にゆがみや大きな反りなどが生じる。ゆがみや反りが生じると、後工程への搬送や、成形金型への位置決め等に支障を来す虞がある

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４７０２８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、板状中間成形体の反りや有底筒状中間成形体底部のゆがみを低減するコイニング加工により、搬送性、位置決め性に優れる有底缶の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、金属板状素材から、有底缶の底部に対応する部分を薄肉化するコイニング加工、及び、絞り加工を含む工程を経て有底筒形状に成形する有底缶の製造方法において、
前記コイニング加工は、絞り加工前の段階で、平坦なダイ上に置かれた金属板状素材のコイニング加工部の周囲を、前記コイニング加工部に対応するパンチ挿入孔を備えた平坦な押さえ部材によって、予め押さえて行うもので、前記パンチ挿入孔に案内されるコイニングパンチによって、前記金属板状素材のコイニング加工部を、前記ダイとの間で厚さ方向に圧縮して薄肉に塑性変形させる構成で、
前記押さえ部材の前記パンチ挿入穴の、前記ダイ側の開口部内周縁が、前記ダイから離間する方向に徐々に傾斜する斜面状、乃至、曲面状の隅切形状となっており、
前記押さえ部材によるコイニング加工部の周囲の押さえを、前記コイニング加工部の縁に前記隅切形状に対応する隙間を設けた状態で行い、コイニング加工時に前記隙間に対応する金属材料の盛り上がりによって反りを抑制し、さらに、前記絞り加工時に前記底部と側壁部との接続部に金属材料を回して肉厚を確保することを特徴とする。
また、本発明は以下の構成にすることが好ましい。
１.前記コイニング加工を金属帯の段階で行う。
２.前記コイニング加工を金属板の段階で行う。
３．前記コイニング加工を金属板状素材の段階で行う。
４．前記絞り加工は複数段行い、前記コイニング加工を、最終絞り加工より前の中間成形体の段階で行う。
５．前記絞り加工後、しごき加工を行う。
６．前記有底缶が、矩形缶である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、有底缶底部に対応する部分の薄肉化が可能になるのと共に、板状中間成形体の反りや、有底筒状中間成形体底部のゆがみを低減して、搬送性、位置決め性に優れた底部薄肉化有底缶の製造が可能となる。

【0008】

また、前記押さえ部材の前記パンチ挿入穴の、前記ダイ側の開口部内周縁が、ダイから離間する方向に徐々に傾斜する斜面状、乃至、曲面状の隅切形状となっており、前記押さえ部材によるコイニング加工部の周囲の押さえを、前記コイニング加工部の縁に前記隅切形状に対応する隙間を設けた状態で行えば、隙間に対応する金属材料の盛り上がりによって、反りは抑制され、また、絞りしごき加工で薄肉になりやすい、底部と側壁部との接続部に金属材料を十分に廻して肉厚を確保でき、しごき残しを抑制することができる。
また、コイニング加工を、金属帯、金属板、金属板状素材といった絞り加工前の段階で行えば、絞り成形後の有底筒状中間成形体への加工に比べ、コイニングパンチやブランク押さえの可動ストロークを短くでき、簡単に効率よくコイニング加工を行うことができる。
特に、ブランキング前の金属帯に対しコイニングを行った後、加工位置にてブランキングと絞り加工を同時に行うようにすれば、コイニング加工のツールとブランキング加工ツールの位置関係や、金属帯の送りピッチ等を適切に設定することで、コイニング工程前のコイニング位置とブランキングのカットエッジ（切断端縁）との位置関係を比較的簡易かつ正確に合わせることができる。
さらに、上記項目５に記載のように、コイニングを最終絞り工程前の絞り工程で行えば、中間成形体の底部のゆがみを低減できる。また、中間成形体の段階で行えば、側壁部をガイドして位置決めすることで、コイニングの位置を正確に設定できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係る有底缶の製造方法の工程を示す概略図で、（Ａ）〜（Ｆ）は斜視図、（Ｇ）〜（Ｌ）は縦断面図である。

【図2】図２（Ａ），（Ｂ）はコイニング工程の型構成を示す図、（Ｃ）はコイニング加工部の拡大断面図である。

【図3】図３はコイニング加工を行う金属板状素材の形態を説明する図で、（Ａ）は金属ブランクに行う図、（Ｂ）は金属板に行う図、（Ｃ）は金属帯に行う図である。

【図4】図４は図１の製造方法によって製造される有底缶を示すもので、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図４には、本発明の製造方法が適用される有底缶の一例を示している。
この有底缶１は、たとえば、電池の外装容器等に使用する矩形缶であり、長方形状の底部２と、底部２を取り囲み一体的に形成された、水平断面が長方形である角筒形状の側壁部３とを備えている。側壁部３は、底部２の長辺を下辺とする一対の長側面部３１と、底部２の短辺を下辺とする一対の短側面部３２とを有している。
この有底缶１は、金属コイルから送り出された金属帯や、金属板等の金属板状素材を打ち抜いた平面形態の金属ブランクから、絞り加工、乃至、絞りしごき加工によって有底筒状に成形されるもので、底部２はコイニングによって圧縮され、金属板状素材の板厚よりも薄肉化された構成となっている。側壁部３の肉厚ｔ３は絞り加工、乃至、絞りしごき加工によって決定されるもので、この例では、絞りしごき加工により底部２の肉厚ｔ２と側壁部３の肉厚ｔ３は、ほぼ同一の厚みに設定されている。

【0011】

次に、上記有底缶１の製造工程について、図１及び図２を参照して説明する。
上記有底缶１は、ブランキング工程、複数段階の絞り工程、しごき工程を経て製造されるが、図１には、各段階の成形状態を概略的に示している。
図１（Ａ）、（Ｇ）は、コイニング加工前の金属ブランク５０を示している。この金属
ブランク５０は、楕円形状の平板で、図３（Ａ）に示す金属板５００Ａ、あるいは図示しない金属コイルから送り出された金属帯から打ち抜かれて成形される。
金属材料は、アルミニウム系の材料が利用されるが、特に限定されるものではなく、他の金属材料を用いることもできる。

【0012】

本実施の形態では、金属ブランク５０の中央に、コイニング加工が施され、最終製品の
有底缶１の底部２に対応する底部対応部５２が成形されたコイニングブランク５１となる。コイニング加工は、金属ブランク５０をコイニングパンチによって厚さ方向に圧縮するもので、図２には、加工装置の一構成例を示している。
この加工装置は、金属ブランク５０が置かれる平坦なダイ１０１と、ダイ１０１上の金属ブランク５０を押さえる押さえ部材としてのブランク押さえ１０３と、ダイ１０１上の金属ブランク５０を不図示のプレスによって加圧するためのコイニングパンチ１０５とを備えている。ブランク押さえ１０３には、コイニングパンチ１０５が出没可能なパンチ挿入孔１０４が設けられ、コイニングパンチ１０５は、ブランク押さえ１０３のパンチ挿入孔１０４に案内されて金属ブランク５０の所定領域５３を加圧するようになっている。（図３（Ａ）参照。なお、図２（Ａ），（Ｂ）は、図３（Ａ）の矢視Ａ，Ｂに対応している。）

【0013】

コイニングパンチ１０５の先端部１０６は、最終成形品の底部の形状に合わせた長方形状の平坦面であり、その周縁部１０６ａは、ダイ１０１から離間する方向に徐々に傾斜する斜面状、乃至、曲面状の隅切形状となっている。
また、ブランク押さえ１０３のパンチ挿入穴１０４の、ダイ１０１側の開口部内周縁１０４ａも、ダイから離間する方向に徐々に傾斜する斜面状、乃至、曲面状の隅切形状となっている。

【0014】

コイニングパンチ１０５によって金属ブランク５０を加圧すると、金属ブランク５０はコイニングパンチ１０５とダイ１０１の間で厚さ方向に圧縮されて塑性変形し、薄肉に成形される。このとき、ブランク押さえ１０３で金属ブランク５０を予め押さえておくと、金属ブランク５０コイニング加工中の異常な動きを抑制でき、また、加工後のコイニングブランク５１の反りやゆがみを抑制でき、好適にコイニング加工が行える。コイニングブランク５１の反りを抑制することで、次工程への搬送や絞り成形型等への位置決め、セットが行いやすくなる。
肉厚ｔ２は、図２（Ｃ）に示すように、金属ブランク５０の板厚ｔ１より薄く、最終成形品の底部２の肉厚と同じに設定される。この肉厚ｔ２は、コイニングパンチ１０５の押圧力制御によって管理してもよいが、ダイ１０１に対するコイニングパンチ１０５のストローク（パンチの下降位置）を制御することによって管理するのが容易で好ましい。
また、このコイニング加工は、金属ブランク５０の底部対応部５２形成予定部周囲がダイ１０１によって水平方向に囲い込まれることのない状態で行われ、さらには、コイニングパンチ１０５やブランク押さえ１０３の隅切形状により底部対応部５２形成予定部の縁に隙間を設けた状態で行われる。このため、コイニング加工される底部対応部５２の周囲の金属材料は拘束されることなく盛り上がる。そして、この金属材料の盛り上がった部分によって、コイニングブランク５１の反りは抑制され、また、絞りしごき加工で薄肉になりやすい、底部と側壁部との接続部に金属材料を十分に廻して肉厚を確保でき、しごき残しを抑制することができる。
また、平板状の金属ブランク５０の状態でコイニング加工を行うので、カップ成形後の有底筒状中間成形体への加工に比べ、コイニングパンチ１０５やブランク押さえ１０３の可動ストロークを短くでき、簡単に効率よくコイニング加工を行うことができる。

【0015】

図１（Ｃ），（Ｉ）は図１（Ｂ），（Ｈ）の金属ブランク５１を絞って中間成形体６０とする工程、図１（Ｄ），（Ｊ）および図１（Ｅ），（Ｋ）が中間成形体６０を段階的に絞り加工して中間成形体７０，８０とする工程、図１（Ｆ），（Ｌ）が前記中間成形体８
０を絞りしごき加工し、最終成形品の有底缶１の底部２の形状として、側壁部３３を所定の肉厚に整えると共に、表面に光沢が付与された中間成形体９０とする工程を示した図である。
このように、各工程で段階的に中間成形体６０、７０、８０、９０の底部６１、７１、８１，９１の面積が、前記中間成形体６０の底部６１の広い面積から最終成形品９０の底部９１まで徐々に狭められていくが、コイニング加工による底部対応部５２の周囲が絞られ、各工程における中間成形体の底部の肉厚はほぼコイニング加工後の厚みのまま加工される。なお、最終的な絞りしごき加工工程の段階で、底部対応部５２に周囲に盛り上がった部分の金属材料を、側壁部３３に効果的に回すことができる。
そして、中間成形体９０をトリム加工により開口端を切り揃え、図４に示す最終成形品である有底缶１が成形される。
本願発明に拠れば、元板厚が厚い金属板を用い長側面部３１と短側面部３２を成形するので、内反りやしごき残しを防止しながら側壁部３３の肉厚を整えつつ、コイニング加工によって薄肉化された底部２を備える有底缶１を成形することができる。

【0016】

なお、上記実施の形態では、コイニング加工のタイミングとして、金属ブランク５０の時点を例にとって説明したが、ブランキング工程より前に行ってもよい。例えば図３（Ｂ）に示すように、ブランキング前の金属板５００Ａに対し所定領域５３を予め押さえてコイニングを行った後、コイニング後の金属板５００Ａ’に対し、ブランキングと絞り加工を同時に行ってもよいし、図３（Ｃ）のように金属コイルから送り出され、ブランキング前の金属帯５００Ｂに対し所定領域５３を予め押さえてコイニングを行った後、加工位置Ｃにてブランキングと絞り加工を同時に行ってもよい。この場合、コイニング加工のツールとブランキング加工ツールの位置関係や、金属帯（または金属板）の送りピッチ等を適切に設定することで、コイニング工程前のコイニング位置とブランキングのカットエッジ（切断端縁）との位置関係を比較的簡易かつ正確に合わせることができる。
さらに、コイニング加工のタイミングとしては絞り工程でも良く、その場合、中間成形品９０の有底缶１の底部２の形状とする最終絞り工程前の絞り工程で行われ、図１（Ｆ）の工程で再絞り−しごき加工を行う場合は、前記再絞り加工が最終絞り工程となるため、その最終絞り工程前の図１（Ｃ）〜（Ｅ）、（Ｉ）〜（Ｋ）の絞り工程でコイニング加工が中間成形体の底部に行われる。
なお、これらの中間段階でコイニング加工を行う場合も、前のブランク押さえ１０３による押さえと同様に、中間成形体の底部対応部５２周囲の底部を予め押さえて行うことで、底部６１，７１，８１のゆがみを低減できる。
また、コイニング加工をこのような中間成形体６０，７０，８０の段階で行えば、側壁部６３，７３，８３をガイドして位置決めすることで、コイニングの位置を正確に設定できる。

【0017】

また、本実施の形態では、有底缶として矩形缶を例にとって説明したが、本願発明の製造方法が適用される有底缶は、矩形缶に限定されるものではなく、有底角筒状以外の多角形の角形缶や円形、楕円形の丸形缶等、有底筒形状の缶について広く適用することができる。
また、有底缶の長側面部，短側面部等、側壁部の肉厚と底部の肉厚の大小関係も特に問わない。
さらにまた、しごき加工は、絞り加工とは別の工程で行っても良いし、しごき加工を省略してもよい。

【符号の説明】

【0018】

１ 有底缶、２ 底部、３ 側壁部
３１ 長側面部、３２ 短側面部
５０ 金属ブランク
５１ コイニングブランク
５２ 底部対応部
６０，７０，８０，９０ 中間成形体
６１，７１，８１，９１ 底部
３３ 側壁部
１０１ ダイ、
１０３ ブランク押さえ
１０４ パンチ挿入孔、１０４ａ 開口部内周縁
１０５ コイニングパンチ
１０６ 先端部、１０６ａ 周縁部
ｔ２ 底部の肉厚
ｔ３ 側壁部の肉厚

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】