IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 東洋製罐株式会社の特許一覧

<>
  • 特開-角型缶の製造方法 図1
  • 特開-角型缶の製造方法 図2
  • 特開-角型缶の製造方法 図3
  • 特開-角型缶の製造方法 図4
  • 特開-角型缶の製造方法 図5
  • 特開-角型缶の製造方法 図6
  • 特開-角型缶の製造方法 図7
  • 特開-角型缶の製造方法 図8
  • 特開-角型缶の製造方法 図9
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023125092
(43)【公開日】2023-09-07
(54)【発明の名称】角型缶の製造方法
(51)【国際特許分類】
   B21D 22/28 20060101AFI20230831BHJP
   B21D 22/20 20060101ALI20230831BHJP
   B21D 24/00 20060101ALI20230831BHJP
   B21D 37/16 20060101ALI20230831BHJP
   B21D 51/26 20060101ALI20230831BHJP
【FI】
B21D22/28 L
B21D22/20 H
B21D22/20 E
B21D24/00 M
B21D37/16
B21D51/26 F
B21D51/26 X
B21D22/28 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022029038
(22)【出願日】2022-02-28
(71)【出願人】
【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】110000626
【氏名又は名称】弁理士法人英知国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】塚田 和彦
(72)【発明者】
【氏名】大堀 圭
(72)【発明者】
【氏名】長船 達矢
(72)【発明者】
【氏名】小川 庸介
(72)【発明者】
【氏名】中川 高則
(72)【発明者】
【氏名】大貫 隆司
(72)【発明者】
【氏名】花田 諒介
【テーマコード(参考)】
4E050
4E137
【Fターム(参考)】
4E050GA04
4E137AA10
4E137AA11
4E137AA18
4E137BA02
4E137BA05
4E137BB01
4E137BC09
4E137CA07
4E137CA09
4E137CA24
4E137CA29
4E137DA01
4E137DA05
4E137EA25
4E137EA36
4E137FA02
4E137FA15
4E137FA25
4E137GA02
4E137GB10
4E137GB17
4E137GB18
4E137HA06
(57)【要約】
【課題】本発明は、生産効率を上げる製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】プレス機を用いた深絞り加工による缶の製造方法において、前記缶は開口部が四角形の角型缶であり、パンチ及び/又はダイの内部に設けられた流路に流体である熱媒体を供給して前記パンチの温度及び/又は前記ダイの温度を制御する制御工程を含むことを特徴とする缶の製造方法。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プレス機を用いた深絞り加工による缶の製造方法において、
前記缶は開口部が四角形の角型缶であり、
パンチ及び/又はダイの内部に設けられた流路に流体である熱媒体を供給して前記パンチの温度及び/又は前記ダイの温度を制御する制御工程を含むことを特徴とする缶の製造方法。
【請求項2】
前記制御工程は、前記プレス機の生産開始前にあらかじめ前記流路に前記熱媒体として温熱媒体を供給して前記パンチ及び/又は前記ダイを加温する加温工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の缶の製造方法。
【請求項3】
前記制御工程は、さらに、前記熱媒体として冷熱媒体に切り替えて前記パンチ及び/又は前記ダイを冷却する冷却工程を含むことを特徴とする請求項2に記載の缶の製造方法。
【請求項4】
前記冷熱媒体への切り替えタイミングは、生産開始後300秒までであることを特徴とする請求項3に記載の缶の製造方法。
【請求項5】
前記熱媒体は温熱媒体及び/又は冷熱媒体であり、前記温熱媒体は35℃~100℃、前記冷熱媒体は10℃~25℃であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の缶の製造方法。
【請求項6】
前記深絞り加工では複数工程の絞り加工及び/又は絞りしごき加工を行い、前記パンチの温度及び/又は前記ダイの温度を制御する前記パンチ及び/又は前記ダイは前記複数工程の絞り加工及び/又は絞りしごき加工の最終工程で使用される前記パンチ及び/又は前記ダイであることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の缶の製造方法。
【請求項7】
前記缶は、アルミ缶であることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の缶の製造方法。
【請求項8】
前記角型缶は開口部が長方形であり、前記長方形の長辺寸法/短辺寸法の値が2以上であることを特徴とする請求項7に記載の缶の製造方法。
【請求項9】
前記パンチの内部に設けられた前記流路はV字状に形成されていることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の缶の製造方法。
【請求項10】
前記パンチは、前記缶の開口面と平行な断面形状が長方形であり、前記V字状の流路は、前記断面形状の長辺方向に複数配置されていることを特徴とする請求項9に記載の缶の製造方法。
【請求項11】
缶の深絞り加工を行うプレス機において、
パンチとダイと制御部を備え、
前記パンチ及び/又は前記ダイは、開口部が四角形の角型缶の前記深絞り加工を行うものであり、
前記パンチ及び/又は前記ダイの内部には、流体である熱媒体の流路を有しており、
前記制御部は、前記パンチ及び/又は前記ダイに流す前記熱媒体の温度及び/又は流れを制御することを特徴とするプレス機。
【請求項12】
前記制御部は、前記プレス機の生産開始前にあらかじめ前記流路に前記熱媒体として温熱媒体を供給して前記パンチ及び/又は前記ダイを加温するように、前記温熱媒体の温度及び/又は流れを制御することを特徴とする請求項11に記載のプレス機。
【請求項13】
前記制御部は、前記熱媒体として冷熱媒体に切り替えて前記パンチ及び/又は前記ダイを冷却するように、前記冷熱媒体の温度及び/又は流れを制御することを特徴とする請求項12に記載のプレス機。
【請求項14】
前記制御部は、前記冷熱媒体への切り替えタイミングを生産開始後300秒までとするよう制御することを特徴とする請求項13に記載のプレス機。
【請求項15】
前記熱媒体は温熱媒体及び/又は冷熱媒体であり、前記制御部は、前記温熱媒体は35℃~100℃、前記冷熱媒体は10℃~25℃になるよう制御することを特徴とする請求項11~14のいずれか1項に記載のプレス機。
【請求項16】
前記深絞り加工は複数工程の絞り加工及び/又は絞りしごき加工を行うものであり、
前記制御部は、前記深絞り加工における前記複数工程の絞り加工及び/又は絞りしごき加工のうちの最終工程で使用される前記パンチ及び/又は前記ダイに流す前記熱媒体の温度及び/又は流れを制御することを特徴とする請求項11~15のいずれか1項に記載のプレス機。
【請求項17】
前記缶は、アルミ缶であることを特徴とする請求項11~16のいずれか1項に記載のプレス機。
【請求項18】
前記角型缶は開口部が長方形であり、前記長方形の長辺寸法/短辺寸法の値が2以上であることを特徴とする請求項17に記載のプレス機。
【請求項19】
前記パンチの内部の前記流路はV字状に形成されていることを特徴とする請求項11~18のいずれか1項に記載のプレス機。
【請求項20】
前記パンチは、前記缶の開口面と平行な断面形状が長方形であり、前記V字状の流路は、前記断面形状の長辺方向に複数配置されていることを特徴とする請求項19に記載のプレス機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属缶を深絞り加工により製造する方法及び金属缶を深絞り加工するためのプレス機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、金属缶の深絞り加工において、加工後の金属缶の寸法精度を向上するための様々な技術が知られている。
その一つに、パンチやワークに潤滑冷却剤(クーラント)を供給して、摩擦を減少させるとともに、熱による影響を防止する技術があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平4-231119号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
金属缶を、プレス機により深絞り加工により製造する場合、加工時の発熱により製缶後の缶温は高くなり、常温に戻るにつれて熱膨張の影響で、缶の寸法が収縮する。
また金型自体も温度によって熱膨張するため、生産開始時は冷えているため金型寸法が小さく、生産が進むと温度が上昇し金型寸法が大きくなる。
このため、成形後の缶の寸法に誤差が生じるという問題があり、特に、電池ケースなどの長方形断面の角型缶を製造する場合は、長辺方向は長さが長いため熱による寸法変動が大きくなる。そのうえ、長辺寸法の要求精度が厳しいため、特に寸法が不安定な生産開始直後の缶は廃棄せざるを得ず、廃棄しなくてはならない缶が多くなるという問題があった。
【0005】
また、上記特許文献1に記載されたようなパンチやワークにクーラントを供給する技術では、大量のクーラントが必要であり、さらに、クーラントを使用すると、成形した缶の脱脂洗浄が必要となる。すると、工程が増えるとともに、洗浄によって生じる排水処理などの環境対策も必要となるから、効率や環境負荷の面で課題があった。
【0006】
以上のように、本発明は、生産効率を上げる製造方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、使い勝手のよいプレス機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の、プレス機を用いた深絞り加工による缶の製造方法は、前記缶は開口部が四角形の角型缶であり、パンチ及び/又はダイの内部に設けられた流路に流体である熱媒体を供給して前記パンチの温度及び/又は前記ダイの温度を制御する制御工程を含むことで、前記課題を解決する。
【0008】
また、本発明の、深絞り加工により缶を製造するプレス機は、パンチとダイと制御部を備え、前記パンチ及び/又は前記ダイは、開口部が四角形の角型缶の深絞り加工を行うものであり、前記パンチ及び/又は前記ダイの内部には、流体である熱媒体の流路を有しており、前記制御部は、前記パンチ及び/又は前記ダイに流す前記熱媒体の温度及び/又は流れを制御することで、前記課題を解決する。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、上述した構成により、生産効率を上げることができ、また、使い勝手のよいプレス機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本発明の一実施形態であるプレス機を示す図である。
図2】本発明の一実施形態であるプレス機での成形工程を示す図である。
図3】本発明の一実施形態であるプレス機のうち、パンチを示す模式図である。
図4】本発明の一実施形態であるプレス機を冷却するシステムのブロック図である。
図5】本発明の一実施形態であるプレス機を冷却するシステムの変形例のブロック図である。
図6】本発明の他の実施形態であるプレス機を加熱冷却するシステムのブロック図である。
図7】本発明のさらなる他の実施形態のプレス機のうち、パンチを示す模式図である。
図8】本発明の実験例における出缶数と長辺寸法の関係を示すグラフである。
図9図8のグラフの一部を拡大したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施形態1】
【0012】
以下、本発明の、プレス機1を用いた深絞り加工による缶、例えば、リチウムイオン電池などの電池セルケースの製造方法及び該製造方法に使用するプレス機1の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本実施形態は、開口部が長方形状の角型缶であるリチウムイオン電池セルケースを製造するものである。
【0013】
[プレス機]
図1は、本発明の一実施形態であるプレス機1を示す図である。
本実施形態のプレス機1は、いわゆる、トランスファープレス機であって、図1に示すように、加工ステージ11として、第1加工ステージ11a、第2加工ステージ11b、第3加工ステージ11c、第4加工ステージ11dを一列に並べて備えている。加工ステージ11はパンチ12とダイ13を有し、第1~4加工ステージ11a~dは、それぞれ、互いに対向する第1~4パンチ12a~dと第1~4ダイ13a~dを備えている。
【0014】
第1~4パンチ12a~dはスライド121に保持されて所定の間隔で一列に並び、第1~4ダイ13a~dは、ボルスター131に保持されて所定の間隔で一列に並んでいる。そして、第1~4加工ステージ11a~dにまたがって、対向配置された4対のフィンガーから構成されるトランスファー装置(図示せず)が配置されており、上下移動するスライド121に保持された第1~4パンチ12a~dが昇降する毎に、ワーク3を次の加工ステージ11に移動させる。
【0015】
図2は、本発明の一実施形態であるプレス機1での成形工程を示す図である。
次に、図1も参照しつつ、成形工程を説明する。
第1加工ステージ11aは、ブランク加工ステージである。ブランク加工ステージでは、第1パンチ12aとしてブランクパンチを、第1ダイ13aとしてブランクダイを使用して、アルミニウムのシート2からブランク加工によりブランク31が切り出されるブランク工程111が行われる。
【0016】
第2加工ステージ11b及び第3加工ステージ11cは、絞り加工ステージである。絞り加工ステージは、ブランク工程111で切り出されたブランク31をカップ状に成形していくものである。第2加工ステージ11bでは、太めの楕円形である1stカップ32に成形される1st成形工程112が行われる。続いて、第3加工ステージ11cでは、細い楕円形である2ndカップ33に成形される2nd成形工程113が行われる。
【0017】
第4加工ステージ11dは、最終工程である絞りしごき加工ステージである。絞り加工ステージに続いて、2ndカップ33を長方形状の3rdカップ34に成形するとともに、成形されたカップの厚みを所定の厚みに調整する3rd成形工程114が行われる。
【0018】
なお、プレス機1が、加工ステージ11として、どのような種類の加工ステージを備えるか、また、いくつの加工ステージを備えるかは、製造する製品の種類、形状、大きさ等により、適宜変更し得るものである。また、プレス機1が、ブランク加工ステージ、絞り加工ステージ及び絞りしごき加工ステージの全部を備える必要はなく、他に、コイニングステージ、リフォーム加工ステージなどの必要な加工ステージ11を追加して備えることも可能である。例えば、第2加工ステージ11b、第3加工ステージ11cを絞りしごき加工ステージとしたり、第4加工ステージ11dを絞り加工ステージとしても良い。
【0019】
[パンチ]
図3は、本発明の一実施形態であるプレス機1のうち、パンチ12を示す模式図である
本実施形態のプレス機1では、第1~4パンチ12a~dすべての内部に、図3に示すように、第1~4パンチ12a~dを冷却するための熱媒体である冷水CW(冷熱媒体)を通す流路122が形成されている。特に、絞り加工ステージ及び絞りしごき加工ステージのうちの最終の絞り加工ステージ又は絞りしごき加工ステージである第4加工ステージ11dのパンチである第4パンチ12dに、流路122を設けることが、缶の寸法誤差を減少させるために重要である。
【0020】
上面視(缶の開口面と平行な断面形状)が長方形状の第1~4パンチ12a~d内には、それぞれ、流路122が長辺に沿って、2か所形成されている。
なお、流路122の数は、長方形の長辺方向の長さにより、適宜設計し得ることができ、1か所のみあるいは3か所以上とすることもできるが、複数配置した方がパンチ12をより均一に冷却することができるため好適である。
流路122は、図3に示される2重管状のほか、側断面U字状などの公知の他の形状のものを適宜用いることができる。
【0021】
[冷却手段・制御部]
図4は、本発明の一実施形態であるプレス機1を冷却するシステムのブロック図である。
パンチ12を冷却する冷却手段4を、本発明の一実施形態であるプレス機1を冷却するシステムのブロック図である図4を用いて説明する。
【0022】
冷却手段4は、冷水器41とポンプ42を有する。冷水CW(冷熱媒体)は、冷水器41からポンプ42により、パンチ12に供給され、パンチ12内の流路122を通って、冷水器41に戻される。冷水器41には温度センサ411が備えられていて、冷水CW(冷熱媒体)が所定の温度(10℃~25℃程度)、例えば、20℃となるように、制御部5により制御される。
また、ポンプ42は、制御部5により、所定の流量となるように、制御される。
なお、熱媒体としては水に限定されず、オイル、クーラント液などの液体、又は気体など流動性のある物質であればよい。
【0023】
これにより、熱媒体である冷水CW(冷熱媒体)は、冷水器41により所定の温度に保たれ、パンチ12内の流路122に所定の流量が供給され、パンチ12を冷却して、パンチ12の温度を安定させる。冷水CW(冷熱媒体)の所定の温度、所定の流量が適宜設定できることは言うまでもない。
【0024】
なお、冷却手段4は、プレス機1内、プレス機1外のどちらに設置されてもよいものである。また、制御部5は、冷却手段4に設置され、冷却手段4のみの制御を行う装置であってもよいし、プレス機1全体を制御する制御装置の機能一部、すなわち、制御プログラムの1つのモジュールとして構成することもできる。そして、プレス機1全体の制御装置は、プレス機1内、プレス機1外のどちらに設置されてもよいものであり、プレス機1と通信ネットワークを介して、プレス機1から遠方に設置することも可能である。さらには、制御部5の機能(プログラム)は、すべてが集中して配置されてもよいし、複数個所に分散配置されてもよいし、複数のプレス機1を制御できるような制御システムとしてもよい。
【0025】
[製造方法]
上述したプレス機1による電池セルケースの製造方法を、特に、パンチ12の温度制御(制御工程)について、説明する。
プレス機1では、パンチ12とワーク3が接触することにより、熱が発生する。特に、絞り加工、絞りしごき加工では、大きな熱が発生して、パンチ12及びワーク3の温度が上昇する。これらパンチ12及びワーク3は金属製であるから、温度上昇によって、熱膨張する。加工後、ワーク3は、その温度が下がり、熱膨張していた状態から、収縮することとなるから、この膨張収縮により、ワーク3の寸法が変化する。ワーク3の温度が安定していないと、加工後の缶の熱収縮量が安定せず最終寸法も安定しないから、寸法誤差の変動が大きくなる。
【0026】
そこで、ワーク3の温度を安定させるために、パンチ12内の流路122に、冷水CW(冷熱媒体)を供給する。パンチ12の温度を安定させるために、熱媒体である水は、例えば、20℃となるように制御されており、パンチ12を冷却してその温度を安定させるのに必要な流量が供給される(冷却工程)。
【0027】
またパンチ12自体も温度によって熱膨張するため、生産開始時は冷えているため寸法が小さいパンチ12も、生産が進むと温度が上昇して寸法が大きくなるが、このことによる、成形後の缶の寸法の誤差を抑制することもできる。
【0028】
缶の長方形状の開口部の長辺寸法/短辺寸法の値が大きいと、長辺寸法の誤差と短辺寸法の誤差の差が大きくなり、缶全体としての寸法の変動の悪影響が大きくなる。すると、長辺寸法/短辺寸法の値が大きいほど、パンチ12の温度制御による寸法誤差の抑制効果も大きい。長辺寸法/短辺寸法の値が2以上で効果が得られるが、長辺寸法/短辺寸法の値が5以上で効果が大きく、7以上ではより効果が大きく、10以上ではさらに大きな効果が得られる。
【変形例1】
【0029】
(1)上述のプレス機1は、冷水CW(冷熱媒体)を所定の温度に制御するものであり、パンチ12の温度を直接制御するものではなかった。しかしながら、図5に示すように、パンチ12に温度センサ123を設けて、パンチ12の温度が所定の温度となるように、制御部5により冷水CW(冷熱媒体)の温度や流量を制御するように構成することもできる。これにより、ワーク3の温度をより精密に調整することが可能になる。
【0030】
(2)上述のプレス機1では、ワーク3との接触面積の大きいパンチ12の温度を制御することがワーク3の温度の安定に効果的であるため、パンチ12のみを冷却したが、同様にダイ13についても温度が上昇する。そこで、ダイ13にも流路122を設けて、冷水CW(冷熱媒体)を供給することにより、ダイ13を冷却して、ワーク3の温度をより安定化させることができる。パンチ12と同様、最終の絞り加工ステージ又は絞りしごき加工ステージである第4加工ステージ11dのダイである第4ダイ13dに、流路122を設けることが、缶の寸法誤差を減少させるために特に重要である。
【0031】
(3)上述のプレス機1は、冷却手段4、制御部5により、冷水CW(冷熱媒体)の温度及び流量を制御したが、どちらか一方のみを制御するものであってもよい。
【0032】
(4)上述のプレス機1は、アルミニウム製のワーク3を加工するものであった。このほかに、ステンレスなどの他の金属製のワーク3を加工するものであってもよい。さらに、金属に樹脂等を被覆した積層構造のワーク3を加工するものであってもよい。
【0033】
(5)上述のプレス機1は、開口部が長方形状の缶を製造するものであった。このほかに、開口部が正方形の缶、さらには、四角形に限らず、円形の缶、楕円形の缶などの他の形状の缶を製造するものであってもよい。そして、実施形態1が奏し得る寸法誤差を抑制できるという効果は、他の形状の缶の製造においても奏し得ることは当然である。
【実施形態2】
【0034】
実施形態1は、温度上昇したパンチ12を熱媒体である冷水CW(冷熱媒体)で冷却して、その温度を安定させるものであった。
これに加えて、実施形態2は、温度が低い状態のパンチ12を熱媒体である温水HW(温熱媒体)で加熱するものであり、プレス機1、パンチ12、ダイ13等の基本的な構成は、実施形態1と同様である。
【0035】
[加熱冷却手段・制御部]
図6は、本発明の他の実施形態であるプレス機1を加熱冷却するシステムのブロック図である。
実施形態1の冷却手段4に換えて、図6に示すように、冷水器61と温水器62を有する加熱冷却手段6を用いる。冷水器61と温水器62は、それぞれ、温度センサ611、621が備えられていて、冷水CW(冷熱媒体)が所定の温度(10℃~25℃程度)、例えば、20℃となるように、温水HW(温熱媒体)が所定の温度(35℃~100℃程度)、例えば、70℃となるように、制御部5により制御される。
【0036】
加熱冷却手段6には、冷水CW(冷熱媒体)と温水HW(温熱媒体)を切り替える切替手段63が設けられていて、パンチ12を加熱するか冷却するかに応じて切り替えられる。
切替手段63で選択された冷水CW(冷熱媒体)又は温水HW(温熱媒体)は、制御部5によりポンプ42から所定の流量となるように制御されて、パンチ12に供給され、パンチ12内の流路122を通って、冷水器61又は温水器62に戻される。
なお、熱媒体としては水に限定されず、オイル、クーラント液などの液体、又は気体など流動性のある物質であればよい。
【0037】
これにより、熱媒体である冷水CW(冷熱媒体)及び温水HW(温熱媒体)は、それぞれ、冷水器61、温水器62により所定の温度に保たれ、パンチ12内の流路122に所定の流量が供給され、パンチ12を冷却して、パンチ12の温度を安定させる。冷水CW(冷熱媒体)、温水HW(温熱媒体)の所定の温度、所定の流量が適宜設定できることは言うまでもない。
【0038】
なお、加熱冷却手段6は、プレス機1内、プレス機1外のどちらに設置されてもよいものである。また、制御部5は、加熱冷却手段6に設置され、加熱冷却手段6のみの制御を行う装置であってもよいし、プレス機1全体を制御する制御装置の一部、すなわち、制御プログラムの1つのモジュールとして構成することもできる。そして、プレス機1全体の制御装置は、プレス機1内、プレス機1外のどちらに設置されてもよいものであり、プレス機1と通信ネットワークを介して、プレス機1から遠方に設置することも可能である。さらには、制御部5の機能(プログラム)は、すべてが集中して配置されてもよいし、複数個所に分散配置されてもよいし、複数のプレス機1を制御できるような制御システムとしてもよい。
【0039】
[製造方法]
上述したプレス機1による電池セルケースの製造方法を、特に、パンチ12の温度制御(制御工程)について、説明する。
パンチ12の冷却については、実施形態1と同様であるから、加熱について説明する。
【0040】
一般的に生産開始直後はプレス機本体やパンチなどの金型は冷えているため、加工中のワーク3や加工直後の缶の温度は低く、生産数が増えるにつれて加工時の発熱により加工中のワーク3や加工直後の缶の温度は高くなり、ある温度で一定となる。よって、生産開始直後は缶の最終寸法が大きくなり、生産数が増えるにつれて缶の最終寸法が小さくなる傾向がある。
【0041】
そこで、生産開始後のワーク3の温度を早期に安定させるために、生産開始に先立って、パンチ12の温度を上げておくとよい。そのために、生産開始前から、切替手段63により、パンチ12の流路122に熱媒体である温水HW(温熱媒体)として、例えば70℃の温水HW(温熱媒体)を供給する(加温工程)。
【0042】
冷水CW(冷熱媒体)から温水HW(温熱媒体)に切り替えられるタイミングは、パンチ12の流路122内で冷水CW(冷熱媒体)から温水HW(温熱媒体)に切り替わるタイミングであって、例えば、生産開始後300秒までの間で調整される。具体的な生産工程によっては、生産開始前に切り替えてもよい。なお、実際の切替手段63での切り替えタイミングは、切替手段63からパンチ12の流路122に熱媒体が到達する時間を考慮して、パンチ12の流路122内での切り替えタイミングより早く切り替えるように制御することは言うまでもない。
【0043】
またパンチ12自体も温度によって熱膨張するため、生産開始直後は冷えているため寸法が小さいパンチ12も、生産が進むと温度が上昇して寸法が大きくなるが、このことによる、成形後の缶の寸法の誤差を抑制することもできる。
【0044】
そして、生産開始後しばらく経過した後は、切替手段63により、実施形態1と同様、前記パンチ12内の流路122に、熱媒体である冷水CW(冷熱媒体)として、例えば、20℃の冷水CW(冷熱媒体)を供給して、パンチ12を冷却して温度を安定させる(冷却工程)。
【0045】
缶の長方形状の開口部の長辺寸法/短辺寸法の値が大きいと、長辺寸法の誤差と短辺寸法の誤差の差が大きくなり、缶全体としての寸法の変動の悪影響が大きくなる。すると、長辺寸法/短辺寸法の値が大きいほど、パンチ12の温度制御による寸法誤差の抑制効果も大きい。長辺寸法/短辺寸法の値が2以上で効果が得られるが、長辺寸法/短辺寸法の値が5以上で効果が大きく、7以上ではより効果が大きく、10以上ではさらに大きな効果が得られる。
【変形例2】
【0046】
(1)上述のプレス機1では、所定の切り替えタイミングで、冷水CW(冷熱媒体)から温水HW(温熱媒体)に切り替えるものであったが、冷水CW(冷熱媒体)の供給を停止して所定時間後に、温水HW(温熱媒体)に切り替えて供給を開始することも考えられる。
【0047】
(2)上述のプレス機1では、冷水CW(冷熱媒体)又は温水HW(温熱媒体)を所定の温度に制御するものであり、パンチ12の温度を直接制御するものではなかった。しかしながら、図5に示すように、パンチ12に温度センサ123を設けて、パンチ12の温度が所定の温度となるように、制御部5により冷水CW(冷熱媒体)又は温水HW(温熱媒体)の温度や流量を制御するように構成することもできる。これにより、ワーク3の温度をより精密に調整することが可能になる。
【0048】
(3)上述のプレス機1では、ワーク3との接触面積の大きいパンチ12の温度を制御することがワーク3の温度の安定に効果的であるため、パンチ12のみを加熱冷却したが、ダイ13にも流路122を設けて、冷水CW(冷熱媒体)又は温水HW(温熱媒体)を供給して、ダイ13を加熱冷却して、ワーク3の温度をより安定化させることができる。パンチ12と同様、最終の絞り加工ステージ又は絞りしごき加工ステージである第4加工ステージ11dのダイである第4ダイ13dに、流路122を設けることが、缶の寸法誤差を減少させることために特に重要である。
【0049】
(4)上述のプレス機1では、加熱冷却手段6、制御部5により、冷水CW(冷熱媒体)又は温水HW(温熱媒体)の温度及び流量を制御したが、どちらか一方のみを制御するものであってもよい。
【0050】
(5)上述のプレス機1では、アルミニウム製のワーク3を加工するものであったが、ステンレスなどの他の金属製のワーク3を加工するものであってもよい。さらに、金属に樹脂等を被覆した積層構造のワーク3を加工するものであってもよい。
【0051】
(6)上述のプレス機1では、開口部が長方形状の缶を製造するものであったが、開口部が正方形の缶、さらには、四角形に限らず、円形の缶、楕円形の缶などの他の形状の缶を製造するものであってもよい。そして、実施形態2が奏し得る寸法誤差を抑制できるという効果は、他の形状の缶の製造においても奏し得ることは当然である。
【実施形態3】
【0052】
図7は、本発明のさらなる他の実施形態のプレス機1のうち、パンチ12を示す模式図である。
パンチ12の流路122の形状の別の実施形態を説明する。
本実施形態のプレス機1では、第1~4パンチ12a~dすべての内部に、図7に示すように、第1~4パンチ12a~dを冷却するための熱媒体である冷水CW(冷熱媒体)又は加温するための熱媒体である温水HW(温熱媒体)を通す流路122が形成されている。特に、絞り加工ステージ及び絞りしごき加工ステージのうちの最終の絞り加工ステージ又は絞りしごき加工ステージである第4加工ステージ11dのパンチである第4パンチ12dに、流路122を設けることが、缶の寸法誤差を減少させるために重要である。
【0053】
上面視(缶の開口面と平行な断面形状)が長方形状の第1~4パンチ12a~d内には、それぞれ、流路122が長辺に沿って、2か所形成されている。
なお、流路122の数は、長方形の長辺方向の長さにより、適宜設計し得ることができ、1か所のみあるいは3か所以上とすることもできるが、複数配置した方がパンチ12をより均一に冷却することができるため好適である。
【0054】
実施形態3では、流路122は、図7に示されるように、側断面がV字状になるように設けられる。この形状により、熱媒体である冷水CW(冷熱媒体)又は温水HW(温熱媒体)とパンチ12との接触面積を大きくして、パンチ12の冷却効率又は加熱効率を高めることができるだけでなく、このようなV字状の流路122はパンチ12の上面から2つの孔を穿設するのみで容易に形成することができるという利点がある。
【0055】
[実験例]
本発明のプレス機1により、開口部が長方形状のアルミニウム製電池セルケースをプレス機1により加工する際、パンチ12の流路122に20℃の冷水CW(冷熱媒体)を供給した場合の、加工後の電池セルケースの長辺寸法の変動と、製造開始前は温水HW(温熱媒体)を供給し、製造開始時に冷水CW(冷熱媒体)に切り替えた場合の、加工後の電池セルケースの長辺寸法の変動を計測した。電池セルケースの長辺寸法は100mm、短辺寸法は10mmで、長辺寸法/短辺寸法の値は10である。
【0056】
本発明の実験例における出缶数と長辺寸法の関係を示すグラフである図8に示されるように、温水HW(温熱媒体)から冷水CW(冷熱媒体)に切り替えた場合の方が、寸法が安定するまでの出缶数が少ないことがわかる。また、図8のグラフの一部を拡大したグラフである図9に示されるように、長辺寸法が規格上限以下に収まるまでの出缶数も少なくなっていることがわかる。
【0057】
以上、本発明に係る実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、前述の各実施形態は、その目的および構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
実施形態1~実施形態3を組み合わせた発明とすることができることも本発明に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【0058】
本発明は、加工性や成形安定性を維持しつつ環境に配慮する缶の製造の分野において、好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【0059】
1 プレス機
11 加工ステージ
11a~d 第1~4加工ステージ
111 ブランク工程
112 1st成形工程
113 2nd成形工程
114 3rd成形工程
12 パンチ
12a~d 第1~4パンチ
121 スライド
122 流路
123 温度センサ
13 ダイ
13a~d 第1~4ダイ
131 ボルスター
2 シート
3 ワーク
31 ブランク
32 1stカップ
33 2ndカップ
34 3rdカップ
4 冷却手段
41 冷水器
411 温度センサ
42 ポンプ
5 制御部
6 加熱冷却手段
61 冷水器
611 温度センサ
62 温水器
621 温度センサ
63 切替手段
CW 冷水
HW 温水
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9