(57)【要約】【課題】電磁成形の際、被成形材と電磁成形用外型との間にスパークが発生することを抑制する成形体の製造方法を提供する。【解決手段】電磁成形用金型１１のキャビティ１８に配置された筒状体の金属材料からなる被成形材１００内に設置された電磁成形コイル１２に電流を流すことにより、前記被成形材１００を電磁成形して成形体１を得る工程を含むようにし、少なくとも、前記電磁成形により拡管成形された前記成形体１と接する前記電磁成形用金型１１の表面には絶縁体１９が形成されているようにする。【選択図】図７
2015167971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁成形用外型のキャビティ内に配置された筒状体の金属材料からなる被成形材内に挿入された電磁成形コイル体に電流を流すことにより、前記被成形材を電磁成形して成形体を得る工程を含み、
前記電磁成形により拡管成形された前記成形体と接する前記電磁成形用外型の前記キャビティの表面が絶縁体で形成されている成形体の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁体が樹脂層である請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項３】
前記電磁成形用外型には、前記キャビティから前記電磁成形用外型の外表面に向けて貫通する孔が設けられている請求項１又は２に記載の成形体の製造方法。
【請求項４】
前記電磁成形により拡管成形された前記成形体と接する前記電磁成形用外型の前記キャビティの表面の少なくとも一部に、凹状部が形成されており、
前記凹状部には前記孔が設けられている請求項３に記載の成形体の製造方法。
【請求項５】
前記被成形材を冷却して前記電磁成形を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項６】
前記電磁成形を行っている間、前記被成形材と前記電磁成形用外型との間の隙間を減圧する請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【請求項７】
前記被成形材が有底筒状体である請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形体の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、キャン等を電磁成形して成形体を製造するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
キャン等の筒状体は、一般消費者の目を引きやすいデザインにすることが必要であり、本体のラベルのデザインの検討に加えて、キャン自体の形状の検討も行われている。例えば、特許文献１では、キャン本体にエンボス加工を施す技術が開示されている。この技術によれば、凹凸を有する複数のロールで被成形材であるキャンを挟み込んでエンボス加工することができる。
【０００３】
一方、例えば、特許文献２、３では、ロール加工等の機械的な加工以外の方法として、電磁成形方法を用いて、キャンの胴部を拡管したり、湾曲部分を形成したりする技術が開示されている。この技術によれば、機械的な加工方法のように加工油を使用しないため、加工油の洗浄工程を省略することができる。また、数ｍｓｅｃといった短時間で所望の形状に加工することができ、生産性に優れる。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０００−５１５０７２号公報
【特許文献２】特開平９−２９３７０号公報
【特許文献３】特開２００６−２６４７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した技術において電磁成形する際にはキャン等の被成形材に高電圧がかかる。そのため、被成形材の材料表面と金型の間の空気層に絶縁破壊が生じ、被成形材と金型との間にスパークが生じて成形体にスパーク痕が形成されることがある。
【０００６】
そこで、本発明は、電磁成形の際、被成形材と電磁成形用外型との間にスパークが発生することを抑制する成形体の製造方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前述した課題を解決するために、本発明者等の鋭意検討の結果完成されたものであり、電磁成形用外型のキャビティ内に配置された筒状体の金属材料からなる被成形材内に挿入された電磁成形コイル体に電流を流すことにより、前記被成形材を電磁成形して成形体を得る工程を含み、前記電磁成形により拡管成形された前記成形体と接する前記電磁成形用外型の少なくとも前記キャビティの表面が絶縁体で形成されている成形体の製造方法を提供する。
この成形体の製造方法では、前記絶縁体は樹脂層であってもよい。
また、前記電磁成形用外型には、前記キャビティから前記電磁成形用外型の外表面に向けて貫通する孔が設けられていてもよい。
また、前記電磁成形により拡管成形された前記成形体と接する前記電磁成形用外型の前記キャビティの表面の少なくとも一部に凹状部が形成されており、前記凹状部には前記孔が設けられていてもよい。
この成形体の製造方法では、前記被成形材を冷却して前記電磁成形を行ってもよい。
また、この成形体の製造方法では、前記電磁成形を行っている間、前記被成形材と前記電磁成形用外型との間の隙間を減圧してもよい。
前記被成形材は、有底筒状体であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電磁成形の際、被成形材と電磁成形用外型との間にスパークが発生することを抑制した成形体の製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態の成形体１の斜視図である。
【図２】同実施形態の成形体１の水平断面形状の一例を示す。
【図３】同実施形態の成形体１の外表面の一部を写した写真である。
【図４】関連技術に係る電磁成形後の成形体１Ｘの斜視図である。
【図５】関連技術に係る電磁成形後の成形体１Ｘの外表面を写した写真である。
【図６】同実施形態の成形体１を製造するための電磁成形装置１０の概略図である。
【図７】同実施形態の成形体１を製造するための電磁成形用外型１１の斜視図である
【図８】関連技術に係る成形体１Ｘを製造するために被成形材１００Ｘを電磁成形している状態を説明するための図である。
【図９】同実施形態の成形体１を製造する工程を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の成形体２を製造するための電磁成形用外型２１の斜視図である。
【図１１】同実施形態の電磁成形後の成形体２の斜視図である。
【図１２】関連技術に係る成形体２Ｘを製造するために被成形材１０２Ｘを電磁成形している状態を説明するための図である。
【図１３】関連技術に係る成形体２Ｘの斜視図である。
【図１４】同実施形態の成形体２の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
【００１２】
まず、本発明の第１の実施形態の成形体１について説明する。図１は、本実施形態の成形体１の斜視図である。図２は、本実施形態の成形体１の水平断面形状（図１中、Ａ−Ａ線の断面形状）の一例を示す。
【００１３】
［成形体１］
本実施形態の成形体１は、被成形材１００（後述の図７等参照）を電磁成形により拡管成形して得られるものである。すなわち、成形体１とは、被成形材１００が電磁成形により拡管成形されたものを指し、被成形材１００とは、成形体１が電磁成形される前のものを指す。図１に示すように、本実施形態の成形体１の形状は、筒状体であれば特に限定されないが、例えば、円柱形状をしている。図１中のＡ−Ａ線の断面形状（ＸＹ平面に平行な断面形状）は、例えば、図２ａに示すように円形とすることができる。また、この他に、図２ｂに示すように、楕円形であってもよいし、図２ｃに示すように、角部が丸みを帯びた略三角形であってもよいし、図２ｄに示すように、角部が丸みを帯びた略四角形の各辺に凹部ができて窪んだ形状であってもよい。また、本実施形態の成形体１を得るための被成形材１００は、例えば、電磁成形時の過電流のロスを防ぎ、エネルギー投入量を低減させるため、有底筒状体とすることが好ましい。
【００１４】
本実施形態の成形体１を得るための被成形材１００は、金属材料からなる。被成形材１００を構成する金属材料としては、特に限定されないが、例えば、軽合金材が挙げられ、具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金（３００４、３１０４、５２０１、５１８２、６０２２等）等が挙げられる。なお、成形体１の表面には数μｍ〜数１０μｍ程度の樹脂皮膜（塗装皮膜、フィルムラミネート）が形成されていてもよい。また、樹脂皮膜の下地処理として、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理等が施されていてもよい。
【００１５】
図３は、本実施形態の成形体１の外表面の一部を写した写真である。図３に示すように、本実施形態の成形体１は、後述する製造方法により、被成形材１００を電磁成形により拡管成形して製造されることで、外表面においてスパークの発生が抑制され、外観が良好な外表面を有する。一方、図４は、関連技術に係る成形体１Ｘの斜視図である。また、図５は、関連技術に係る成形体１Ｘの外表面の一部を写した写真である。図４及び図５に示すように、関連技術に係る成形体１Ｘでは、外表面にスパーク痕ｘが発生しやすくなる。また、製造時に被成形材１００Ｘと電磁成形用外型１１１（後述の図８参照）の間に空気が残留することで、成形体１Ｘに凹みやしわ等の欠陥が生じる場合もある。
【００１６】
［成形体１の製造方法］
次に、本実施形態の成形体１の製造方法について説明する。本実施形態の成形体１は、以下に説明する製造方法によって製造されるため、前述したように、スパーク痕ｘや、しわ、凹部等の欠陥が外表面に発生することを抑制できる。
【００１７】
図６は、本実施形態の成形体１を製造するための電磁成形装置１０の概略図である。この電磁成形装置１０は、電磁成形用外型１１において、電磁成形により拡管成形された成形体１と接することになるキャビティ１８（後述の図７参照）の表面が少なくとも絶縁体１９で形成されていることに特徴を有する。
【００１８】
図６に示すように、この電磁成形装置１０では、スイッチ１３を入れることで、コンデンサ１４から放電がなされる。これにより電磁成形コイル体１２に瞬間的に大電流が流され、電磁成形コイル体１２から発生した磁束により、被成型材１００に誘導電流が発生し、この誘導電流と電磁場との相互作用により、被成型材１００が拡管する力（電磁力）が働く。なお、図６中、符号１５は充電回路の電源を示し、符号１６は充電スイッチを示す。
【００１９】
図７は、被成形材１００を電磁成形により拡管して成形体１を製造するための電磁成形用外型１１の一例の斜視図である。図７に示すように、電磁成形用外型１１は、本体部１７の内部にキャビティ１８が形成されている。キャビティ１８には、筒状体の金属材料からなる被成形材１００を矢印Ｆ１の方向に配置することが可能であり、被成形材１００には電流を流すことが可能な電磁成形コイル体１２を矢印Ｆ２の方向に挿入することができる。
【００２０】
そして、前述したように、被成形材１００が電磁成形により拡管成形されることで得られる成形体１と接することになるキャビティ１８の表面は、絶縁体１９で形成されている。なお、電磁成形用外型１１の本体部１７同士での放電を防止するため、絶縁体１９は複数の本体部１７同士を接合する部位にも形成されていることが好ましい。また、電磁成形用外型１１は、キャビティ１８の表面のみならず、全体が絶縁体１９で形成されていてもよい。
【００２１】
次に、電磁成形装置１０による本実施形態の成形体１を得るための被成形材１００を電磁成形する具体的な工程を説明する前に、まず、関連技術に係る成形体１Ｘを得るための被成形材１００Ｘを電磁成形する方法について説明する。
【００２２】
図８は、被成形材１００Ｘを電磁成形により拡管成形し、関連技術に係る成形体１Ｘを製造している状態を説明するための図である。被成形材１００Ｘを電磁成形する場合には、電磁成形により拡管成形された成形体１Ｘと接することになる、電磁成形用外型１１１における本体部１１７のキャビティ１１８の表面には絶縁体が形成されていない。そのため、被成形材１００Ｘを電磁成形する際、被成形材１００Ｘの外表面と電磁成形用外型１１１の間の空気層に絶縁破壊が生じ、被成形材１００Ｘと電磁成形用外型１１１の間にスパークが生じる。これにより、被成形材１００Ｘから得られる成形体１Ｘの外表面には、スパーク痕ｘが形成される。
【００２３】
これに対して、電磁成形装置１０による、本実施形態の成形体１の製造方法では、成形体１にスパーク痕が発生することを抑制できる。図９は、成形体１を製造する工程を説明するための図である。まず、図９ａに示すように、前述した電磁成形用外型１１のキャビティ１８内に被成形材１００が配置され、その被成形材１００の内部に電磁成形コイル体１２が挿入される。
【００２４】
次に、図９ｂに示すように、電磁成形装置１０のコンデンサ１４（図６参照）から放電がなされ、被成形材１００は、本体部１７のキャビティ１８表面側（矢印Ｆ３の方向）に拡管される。このとき、電磁成形により拡管成形された成形体１と接することになる本体部１７のキャビティ１８の表面は絶縁体１９で形成されているため、被成形材１００と電磁成形用外型１１との間にスパークが発生することを抑制できる。
【００２５】
この絶縁体１９は、電磁成形時に絶縁破壊を生じない材料を用いればよく、樹脂やセラミック等を用いて形成することができるが、樹脂層であることが好ましい。樹脂層を構成する樹脂としては、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ＰＰ樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられ、弾性、切削性、拡管の精度、耐久性等を向上させるために用途に応じて適宜使い分けることができる。
【００２６】
絶縁体１９が樹脂層であることで、樹脂層は一定の弾力を有するため、型の割れによる損傷を防止することができ、更に低コストで型を作製することができる。また、キャビティ１８の表面部分のみが絶縁体１９で形成されていてもよいし、電磁成形用外型１１全体が絶縁体１９で形成されていてもよい。
【００２７】
また、後述の第２の実施形態で詳細を説明するが、電磁成形用外型１１には、キャビティ１８から電磁成形用外型１１の外表面に向けて貫通する孔２６が設けられていてもよい。このように、電磁成形用外型１１に孔２６が設けられていることで、成形体１と絶縁体１９との間に存在する気体が、孔２６から電磁成形用外型１１の外部に排出される。そのため、電磁成形は非常に短い時間で行われるものの、成形体１と電磁成形用外型１１の間に空気が残留して、成形体１にしわや凹部等の欠陥が発生してしまうことを防止できる。
【００２８】
また、特に限定されないが、電磁成形は被成形材１００を冷却しながら行うことが好ましい。これにより、成形時の投入エネルギーを低減することができるとともに、電磁成形コイル体１２の熱ダメージを低減することができるため、連続して複数の成形体１を成形することができ、成形体１の量産性が向上する。
【００２９】
更に、電磁成形を行っている間、被成形材１００と電磁成形用外型１１との間の隙間を減圧してもよい。これにより、電磁成形用外型１１と被成形材１００との間に残留する空気をより確実に排除することができる。
【００３０】
以上詳述したように、本実施形態の成形体１を製造する電磁成形用外型１１においては、被成形材１００が電磁成形により拡管成形されて得られる成形体１と接するキャビティ１８の表面が、絶縁体１９で形成されている。そのため、被成形材１００と電磁成形用外型１１との間にスパークが発生することを抑制できる。また、電磁成形用外型１１に特定の孔２６が設けられている場合には、電磁成形自体は非常に短い時間で行われるものの、被成形材１００と電磁成形用外型１１の間に空気が残留し、成形体１にしわや凹部等の欠陥が発生してしまうことも防止できる。このようにして製造される本実施形態の成形体１は、スパーク痕のない良好な外表面を有し、その後のラベルの印刷等で外表面にデザインを施しても、美観に優れたものとなる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態の成形体２について説明する。本実施形態の成形体２も、被成形材を電磁成形により拡管成形して得られるものである。図１０は、本実施形態の成形体２を製造するための電磁成形用外型２１の斜視図である。前述した本発明の第１の実施形態の成形体１に対して、本実施形態の成形体２では、外表面にビード３が形成されている（後述の図１１参照）。より具体的には、本実施形態の成形体２では、その製造の際に用いられる電磁成形用外型２１のキャビティ２８表面に凹状部（ビード形成用凹状部）２５が設けられると共に、凹状部２５から本体部２７の外表面に向けて貫通する孔２６が設けられている。
【００３２】
図１１は、電磁成形用外型２１で電磁成形した後の成形体２の斜視図である。図１０に示す電磁成形用外型２１の凹状部２５に、電磁成形により拡管成形された成形体２が入り込み、成形体２の外表面にビード３が形成される。このとき、電磁成形用外型２１の凹状部２５から電磁成形用外型２１の外表面に向けて孔２６が設けられているため、ビード３内に空気が残留せず、成形体２のビード３にしわや凹部等の欠陥が形成されることを防止できる。
【００３３】
ここで、関連技術に係る成形体２Ｘを製造する工程について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、関連技術に係る成形体２Ｘを得るために被成形材１０２Ｘを電磁成形している状態を説明するための図である。また、図１３は、関連技術に係る電磁成形後の成形体２Ｘの斜視図である。
【００３４】
図１２ａに示すように、まず、関連技術の成形体２Ｘを製造するための被成形材１０２Ｘが、電磁成形用外型１２１のキャビティ１２８内に配置される。次に、第１の実施形態の被成形材１及び第２の実施形態の被成形材２と同様にして、被成形材１０２Ｘ内に挿入された電磁成形コイル体（図示せず）に電流が流されることにより、電磁成形され拡管することで成形体２Ｘが製造される（図１２ｂ参照）。
【００３５】
このとき、被成形材１０２Ｘは、高速で電磁成形により拡管されて、電磁成形用外型１２１の本体部１２７に密着する。そして、被成形材１０２と本体部１２７との間に存在した空気が矢印Ｆ４の方向に流れて、電磁成形用外型１２１の外部に抜け切れずに凹状部１２５に捕捉されて溜まることになる。そのため、図１３に示すように、電磁成形された成形体２Ｘのビード３Ｘには、捕捉された空気に起因する凹みやしわ等の欠陥Ｙが発生する。
【００３６】
これに対し、本実施形態の成形体２は、図１０に示すように、凹状部２５から本体部２７の外表面に向けて貫通する孔２６が設けられた電磁成形用外型２１を用いて製造される。そのため、被成形材が電磁成形により拡管して得られる成形体２が、電磁成形用外型２１の本体部２７に密着するときに、凹状部２５に残留する空気が、孔２６を通じて電磁成形用外型２１の外部に押し出されて排出される。
【００３７】
これにより、成形体２のビード３にはしわや凹部等の欠陥は生じず、成形体２は優れた美観を有することになる。更に、本実施形態の成形体２を製造する電磁成形用外型２１は、前述した第１の実施形態の成形体１を製造する電磁成形用外型１１と同様に、電磁成形後に成形体２と接することになるキャビティ２８の表面が絶縁体１９で覆われている。そのため、成形体２では、外表面全体においてスパーク痕が発生することを抑制できる。
【００３８】
また、孔２６は、キャビティ２８表面上の凹状部２５以外の位置にも設けられていてもよく、この場合も、第１の実施形態の成形体１と同様に、ビード３以外の外表面にしわや凹部等の欠陥が発生してしまうことも防止できる。
【００３９】
本実施形態の電磁成形後の成形体２は、図１１に示したような形状に限られず、多様なビードが付けられた被成形材とすることができる。図１４は、本実施形態の他の成形体２の一例を示す斜視図である。
【００４０】
例えば、円柱形状の成形体２の側面を巻き付けるようにして、１又は複数のリング状平行ビードが形成されていてよい（図１４ａ参照）。また、側面の中心位置がくびれた形状の成形体２において、略半球の１又は複数のディンプルが底面に近い位置に配列していてもよい（図１４ｂ参照）。また、底面に対し傾いた状態で、側面に巻き付けられるようにして、ビードが形成されていてもよい（図１４ｃ参照）。また、底面に垂直な方向に１又は複数のビードが、円柱の側面に配列していてもよい（図１４ｄ参照）。
【００４１】
また、大きさの異なる複数のディンプルが円柱の側面に形成されていてもよい（図１４ｅ参照）。また、円柱の側面に犬や猫等の動物の足跡のような形状の凸状部が、円柱の側面に形成されていてもよい（図１４ｆ参照）。また、人の手の形状をした凸状部が円柱の側面に形成されていてもよい（図１４ｇ参照）。また、流星を模した形状の凸状部が円柱の側面に形成されていてもよい（図１４ｈ）。このように、電磁成形用外型２１に設けられた孔２６の形状を適宜調整することで多様なビードを形成することができる。
【００４２】
なお、本実施形態で説明した構成及び効果以外の構成及び効果は、前述した第１の実施形態と同様である。
【００４３】
以上詳述したように、本実施形態の成形体２を製造する電磁成形用外型２１においては、成形体２と接するキャビティ２８の表面が絶縁体１９で形成されていると共に、この表面に凹状部２５が設けられ、凹状部２５から本体部２７の外表面に向けて貫通した孔２６が設けられている。そのため、被成形材と電磁成形用外型２１との間にスパークが発生することを抑制できると共に、電磁成形後の成形体２のビード表面にしわや凹部等の欠陥が発生してしまうことを防止できる。このようにして、本実施形態の成形体２では、美観に優れた多様な形状のビードを形成することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１、２    成形体
３    ビード
１０、２０    電磁成形装置
１１、２１    電磁成形用外型
１２    電磁成形コイル体
１７、２７    本体部
１８、２８    キャビティ
１９    絶縁体
２５    凹状部
２６    孔
１００    被成形材
【図１】
2015167971.tif 000003
【図２】
2015167971.tif 000004
【図４】
2015167971.tif 000005
【図６】
2015167971.tif 000006
【図７】
2015167971.tif 000007
【図８】
2015167971.tif 000008
【図９】
2015167971.tif 000009
【図１０】
2015167971.tif 000010
【図１１】
2015167971.tif 000011
【図１２】
2015167971.tif 000012
【図１３】
2015167971.tif 000013
【図１４】
2015167971.tif 000014
【図３】
2015167971.tif 000015
【図５】
2015167971.tif 000016