(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法であって、
成形プレスにおいて材料のシートから缶端部ブランクをカットするステップと、
第１の工具と第２の工具との間に略水平方向に前記缶端部ブランクの一部を挟持するステップと、
前記成形プレスの他の工具と独立し、伸長位置と引っ込み位置との間で第４の工具を制御するステップと、
前記第４の工具を伸長させるステップと、
前記第４の工具および第５の工具によって前記缶端部ブランクにカップを成形してカップ状の缶端部ブランクを形成するステップと、
第６の工具と第７の工具との間に前記カップ状の缶端部ブランクの一部を挟持するステップと、
前記第４の工具を引っ込めるステップと、
前記カップの外面の中央部と前記カップ状の缶端部ブランクの挟持部との間の前記材料が前記工具のいずれかとの限定された接触によって自由成形されるように、前記カップ状の缶端部ブランクの前記挟持部が下方に移動されるときに、前記カップの前記中央部を第８の工具に接触させて前記カップの前記中央部を固定するステップと、
前記第８の工具に下部棚を設けて前記自由成形される材料の過度の伸展を防止するステップと
を含む、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項２】
前記第４の工具を制御する前記ステップが、
前記第４の工具に複動ピストンを連結する工程と、
前記ピストンの第１の面に力を加えて前記第４の工具を引っ込める工程と、
前記第１の面とは反対の前記ピストンの第２の面にかかるピストン制御室内の圧力を制御して前記第４の工具を伸長させる工程と
を含む、請求項１に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項３】
前記第８の工具に前記下部棚を設けて前記自由成形される材料の過度の伸展を防止する前記ステップが、可能ならば前記成形プレスの成形ストロークの最下点で前記自由成形される材料が前記下部棚に接触するような深さに前記第８の工具の外側部分を凹設する工程を含む、請求項１に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項４】
前記第８の工具の前記外側部分を凹設する前記工程が、前記自由成形される材料が可能ならば前記成形プレスの前記成形ストロークの最後の約０．００２〜０．００４インチの間に前記下部棚に接触するようなものである、請求項３に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項５】
第３の工具、前記第５の工具、前記第７の工具、および前記第８の工具が、前記成形プレスの成形ストロークの最下点において前記カップ状の缶端部ブランクの自由成形部の最終形状を形作る、請求項１に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項６】
前記成形プレス内で自由成形される必要がある材料に応じて前記成形プレス内に前記第４の工具を配置するステップをさらに含む、請求項１に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項７】
前記成形プレス内に前記第４の工具を配置する前記ステップが、前記成形プレスの複動ピストンから前記第４の工具を離間させる工程を含む、請求項６に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項８】
前記成形プレスの前記ピストンから前記第４の工具を離間させる前記工程が、前記第４の工具と前記成形プレスの前記ピストンとの間に延在するスペーサを選択することを含む、請求項７に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項９】
缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部の一部を自由成形するための方法であって、
固定ベースおよび該固定ベースに対してストロークされる上部パンチアセンブリを有する成形プレスを用意するステップと、
最上ストローク位置から最下ストローク位置に前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリを移動させるステップと、
前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリの工具が前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリに対して伸長位置と引っ込み位置との間で移動されるように前記工具を制御するステップと
を含む、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部の一部を自由成形するための方法。
【請求項１０】
前記工具を制御する前記ステップが、
前記工具に複動ピストンを連結する工程と、
前記ピストンの第１の面に力を加えて前記工具を引っ込める工程と、
前記第１の面とは反対の前記ピストンの第２の面にかかるピストン制御室内の圧力を制御して前記工具を伸長させる工程と
を含む、請求項９に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部の一部を自由成形するための方法。
【請求項１１】
前記工具が、プリパネルパンチを備える、請求項９に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部の一部を自由成形するための方法。
【請求項１２】
前記成形プレスの前記固定ベースに下部棚を形成して、自由成形される材料の過度の伸展を防止するステップをさらに含む、請求項９に記載の、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部の一部を自由成形するための方法。
【請求項１３】
缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法であって、
成形プレスにおいて材料のシートから缶端部ブランクをカットするステップと、
略水平方向に前記缶端部ブランクの周縁部を挟持するステップと、
伸長位置と引っ込み位置との間で移動可能なプリパネルパンチを含む工具を用意するステップと、
前記伸長位置にある前記プリパネルパンチを含む前記工具によって前記缶端部ブランクにカップを成形して、カップ状の缶端部ブランクを形成するステップと、
略水平方向に前記カップ状の缶端部ブランクの周縁部を挟持するステップと、
前記プリパネルパンチをその前記引っ込み位置に移動させるステップと、
前記カップの外面の中央部と前記カップ状の缶端部ブランクの挟持部との間の前記材料が前記成形プレスのいずれかの工具との限定された接触によって自由成形されるように、前記カップ状の缶端部ブランクの前記挟持部が下方に移動されるときに、前記カップの前記中央部をパネルパンチに接触させて前記カップの前記中央部を固定するステップと、
前記パネルパンチに下部棚を設けて前記自由成形される材料の過度の伸展を防止するステップと、
前記成形プレスが成形ストロークの最下点に到達するときに前記自由成形される材料の最終形状を形成するステップと
を含む、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法。
【請求項１４】
固定ベースおよび該固定ベースに対して移動可能な上部パンチアセンブリを有する成形プレスにおいて缶端部を形成するための、該缶端部の被成形部の薄肉化が制御されるように動作する装置であって、
前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリによって保持されたドローパンチと、
前記成形プレスの前記固定ベースにおいて移動するように支持されたドローパッドであって、前記ドローパンチおよび前記ドローパッドが、缶端部ブランクの周縁部を挟持するために互いに位置合わせされているドローパッドと、
前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリの複動ピストンによって保持されたプリパネルパンチと、
前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリによって保持されたダイセンタであって、該ダイセンタが、該ダイセンタに対して伸長位置と引っ込み位置との間で移動されるように制御される前記プリパネルパンチを囲んでおり、前記プリパネルパンチが、カップ状の缶端部ブランクを形成する目的で前記缶端部ブランクにカップを成形するために、前記缶端部ブランクが前記ドローパンチと前記ドローパッドとの間に挟持されているときにその前記伸長位置において前記缶端部ブランクに係合するダイセンタと、
前記成形プレスの前記固定ベースにおいて移動するように支持されたクラウンリングであって、前記缶端部のクラウンの外形を形作る上面を有するクラウンリングと、
前記上部パンチアセンブリによって保持されたノックアウトであって、前記カップ状の缶端部ブランクが、前記カップの外面が前記固定ベースの方に延在する状態で前記ノックアウトと前記クラウンリングとの間に挟持されるように前記カップ状の缶端部ブランクの周縁部に係合されるために前記クラウンリングと位置合わせされたノックアウトと、
前記固定ベースに取り付けられたパネルパンチと、
前記固定ベースに移動可能に取り付けられ、かつ前記パネルパンチを囲む内部成形ダイであって、前記パネルパンチが、前記カップの前記外面の中央部と前記カップ状の缶端部ブランクの前記挟持部との間の材料が前記成形プレスのいずれかの工具との限定された接触によって自由成形されるように、前記カップ状の缶端部ブランクの前記挟持部が下方に移動されるときに前記カップの前記中央部を固定しておくために前記カップ状の缶端部ブランクの前記カップの前記中央部に接触するように配置され、サイズ決定されており、前記プリパネルパンチが、前記カップ状の缶端部ブランクの形成後に引っ込められ、これにより、前記ダイセンタが、前記成形プレスがその成形ストロークの最下点に到達するときに前記自由成形される材料の最終形状を部分的に形作るように前記プリパネルパンチを越えて延在する内部成形ダイと
を備える、固定ベースおよび該固定ベースに対して移動可能な上部パンチアセンブリを有する成形プレスにおいて缶端部を形成するための、該缶端部の被成形部の薄肉化が制御されるように動作する装置。
【請求項１５】
前記自由成形される材料の過度の伸展を防止するために配置された下部棚をさらに備える、請求項１４に記載の、固定ベースおよび該固定ベースに対して移動可能な上部パンチアセンブリを有する成形プレスにおいて缶端部を形成するための、該缶端部の被成形部の薄肉化が制御されるように動作する装置。
【請求項１６】
前記下部棚が、前記パネルパンチに形成されている、請求項１５に記載の、固定ベースおよび該固定ベースに対して移動可能な上部パンチアセンブリを有する成形プレスにおいて缶端部を形成するための、該缶端部の被成形部の薄肉化が制御されるように動作する装置。
【請求項１７】
前記下部棚が、前記パネルパンチの凹状の外周部を備える、請求項１６に記載の、固定ベースおよび該固定ベースに対して移動可能な上部パンチアセンブリを有する成形プレスにおいて缶端部を形成するための、該缶端部の被成形部の薄肉化が制御されるように動作する装置。
【請求項１８】
前記プリパネルパンチが、前記成形プレス内で自由成形される必要がある材料の量に応じて前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリ内に配置されている、請求項１４に記載の、固定ベースおよび該固定ベースに対して移動可能な上部パンチアセンブリを有する成形プレスにおいて缶端部を形成するための、該缶端部の被成形部の薄肉化が制御されるように動作する装置。
【請求項１９】
前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリ内に前記プリパネルパンチを配置するために前記プリパネルパンチと前記成形プレスの前記上部パンチアセンブリの複動ピストンとの間にスペーサをさらに備える、請求項１８に記載の、固定ベースおよび該固定ベースに対して移動可能な上部パンチアセンブリを有する成形プレスにおいて缶端部を形成するための、該缶端部の被成形部の薄肉化が制御されるように動作する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属缶端部を形成するための製造方法および製造装置、より詳細には、缶端部の被成形部（成形された部分）が制御された薄肉化を受けるように缶端部を形成するための方法および装置に関する。制御されない場合、薄肉化は、材料内に不均一な応力もたらし、缶端部内に反りもしくはねじれまたはさらには破損をもたらし得る。本発明は、一般に、缶および他の容器の端部または閉鎖部の成形に適用可能だが、本明細書では、本発明が特に適用可能であり、かつまずもって使用される飲料缶を閉鎖するための端部の成形を参照して説明される。
【背景技術】
【０００２】
金属飲料缶端部は、缶端部の周囲または周縁の近傍で各缶端部を巡って延びる硬い縁を有するように設計される。この縁は、一般的には、底壁によって相互接続される、溝を形成するように略垂直に延在する壁を含む。底壁は、略円形にされてもよいし、あるいは他の幾何学的形状に形成されてもよい。
【０００３】
飲料缶本体および缶端部は、高い内圧ならびにさらには輸送および取扱いに起因する外力に耐えるために十分に頑丈でなければならない。さらに、飲料缶本体および缶端部は、製造のコストおよび最終製品の重量を低減するために極端に薄くかつ耐久性のある材料（アルミニウムおよびアルミニウム合金など）から製造されなければならない。高強度および軽量というこれらの一見したところ相容れない要求は、相互作用する雄および雌の工具の組み合わせを用いて薄い材料を積極的に加工することによって達成され得る。都合の悪いことに、積極的な材料加工は、缶端部が作られる材料の過度の伸張または薄肉化に起因して缶端部の所定の外形ないしは形状（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）に一致しないことにつながり得る。成形中に発生するこのような不一致は、強度を低下させ、缶端部の他の特性を変化させ得る。
【０００４】
本明細書において、缶端部の被成形部の薄肉化を制御するための技術は、必要な強度を示し、かつ改善された一致を有する缶端部を薄い原料から成形するための方法および装置において示される。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書の教示によれば、缶端部ブランクは、最初にカップ状にされ、カップの中央部は、成形プレスがその成形ストロークの最下点に到達するときにしわを防止し、自由成形される材料の過度の伸展を防止し、および自由成形される材料の最終形状を形作るように、カップの環状部がいずれかの工具のみとの限定された接触によって自由成形されるようにロールアップされる。自由成形は、実施形態によれば、プリパネルパンチが成形プレスのラムアセンブリまたはパンチアセンブリの動作によって規定される、工具の残りの動作と無関係に上部パンチアセンブリから伸長され得るまたは上部パンチアセンブリに引っ込められ得るように複動ピストンによって制御されるプリパネルパンチを有することによって達成され得る。缶端部形状は、パンチアセンブリの成形ストロークのまさに最下点で固定される。
【０００６】
本発明の一態様によれば、缶端部は、缶端部の被成形部の制御された薄肉化によって、最初に成形プレスにおいて材料のシートから缶端部ブランクをカットすることにより成形される。缶端部ブランクの一部は、略水平方向に第１の工具と第２の工具との間に挟持される。第４の工具は、成形プレスの他の工具と無関係に伸長位置と引っ込み位置との間で移動されるように制御される。第４の工具が伸長位置にある場合に、カップが、第４の工具および第５の工具によって缶端部ブランクに成形され、カップ状の缶端部ブランクが形成される。カップ状の缶端部ブランクの一部は、第６の工具と第７の工具との間に挟持され、第４の工具は引っ込められる。カップの外面の中央部は、カップの中央部とカップ状の缶端部ブランクの挟持部との間の材料が工具のいずれかとの限定された接触によって自由成形されるように、カップ状の缶端部ブランクの挟持部が下方に移動されるときにカップの中央部を固定しておくために第８の工具に接触する。下部棚は、自由成形される材料の過度の伸展を防止するために第８の工具に設けられる。
【０００７】
現在のところ、第４の工具に複動ピストンを連結し、第４の工具を引っ込めるためにピストンの第１の面に力を加え、第４の工具を伸長させるために第１の面とは反対のピストンの第２の面にかかるピストン制御室内の圧力を制御することによって第４の工具を制御することが好ましい。
【０００８】
下部棚は、可能ならば成形プレスの成形ストロークの最下点で自由成形される材料が下部棚に接触するような深さに第８の工具の外側部分を凹設することによって形成されてもよい。現在のところ、自由成形される材料が可能ならば成形プレスの成形ストロークの最後の約０．００２〜０．００４インチの間に下部棚に接触するように第８の工具の外側部分を凹設することが好ましい。第３の工具、第５の工具、第７の工具、および第８の工具は、成形プレスの成形ストロークの最下点においてカップ状の缶端部ブランクの自由成形部の最終形状を形作る。
【０００９】
本方法は、成形プレス内で自由成形される必要がある材料に応じて成形プレス内に第４の工具を配置することをさらに含んでもよい。成形プレス内に第４の工具を配置することは、例えば第４の工具と成形プレスのピストンとの間に延在するスペーサを選択することによって成形プレスの複動ピストンから第４の工具を離間させることを含んでもよい。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部の一部を自由成形するための方法は、固定ベースおよび該固定ベースに対してストロークされる上部パンチアセンブリを有する成形プレスを用意することと、最上ストローク位置から最下ストローク位置に成形プレスの上部パンチアセンブリを移動させることと、成形プレスの上部パンチアセンブリの工具が成形プレスの上部パンチアセンブリに対して伸長位置と引っ込み位置との間で移動されるように工具を制御することとを含んでもよい。工具を制御することは、工具に複動ピストンを連結することと、工具を引っ込めるためにピストンの第１の面に力を加えることと、工具を伸長させるために第１の面とは反対のピストンの第２の面にかかるピストン制御室内の圧力を制御することとを含んでもよい。工具は、プリパネルパンチを含んでもよい。本方法は、自由成形される材料の過度の伸展を防止するために成形プレスの固定ベースに下部棚を形成することをさらに含んでもよい。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って該缶端部を形成するための方法は、成形プレスにおいて材料のシートから缶端部ブランクをカットすることおよび略水平方向に缶端部ブランクの周縁部を挟持することを含んでもよい。伸長位置と引っ込み位置との間で移動可能なプリパネルパンチを含む工具が用意される。カップは、カップ状の缶端部ブランクを形成するために、その伸長位置にあるプリパネルパンチを含む工具によって缶端部ブランクに成形される。カップ状の缶端部ブランクの周縁部は、略水平方向に挟持され、プリパネルパンチは、その引っ込み位置に移動される。カップの外面の中央部は、カップの中央部とカップ状の缶端部ブランクの挟持部との間の材料が成形プレスのいずれかの工具との限定された接触によって自由成形されるように、カップ状の缶端部ブランクの挟持部が下方に移動されるときにカップの中央部を固定しておくためにパネルパンチに接触される。下部棚は、自由成形される材料の過度の伸展を防止するためにパネルパンチに設けられ、自由成形される材料の最終形状は、成形プレスが成形ストロークの最下点に到達するときに形成される。
【００１２】
本明細書の本発明のさらに別の態様によれば、固定ベースおよび該固定ベースに対して移動可能な上部パンチアセンブリを有する成形プレスにおいて缶端部を形成するための装置であって、缶端部の被成形部の薄肉化が制御されるように動作する装置は、成形プレスの上部パンチアセンブリによって保持されるドローパンチを備える。ドローパッドは、成形プレスの固定ベースにおいて動作するように支持され、ドローパンチおよびドローパッドは、缶端部ブランクの周縁部を挟持するために互いに位置合わせされる。プリパネルパンチは、成形プレスの上部パンチアセンブリの複動ピストンによって保持される。ダイセンタ（ｄｉｅ  ｃｅｎｔｅｒ）は、成形プレスの上部パンチアセンブリによって保持され、ダイセンタは、ダイセンタに対して伸長位置と引っ込み位置との間で移動されるように制御されるプリパネルパンチを囲み、プリパネルパンチは、カップ状の缶端部ブランクを形成する目的で缶端部ブランクにカップを成形するために、缶端部ブランクがドローパンチとドローパッドとの間に挟持されているときにその伸長位置において缶端部ブランクに係合する。クラウンリング（ｃｒｏｗｎ  ｒｉｎｇ）は、成形プレスの固定ベースにおいて移動するように支持され、缶端部のクラウンの外形を形作る上面を有する。上部パンチアセンブリによって保持されるノックアウトは、カップ状の缶端部ブランクが、カップの外面が固定ベースの方に延在する状態でノックアウトとクラウンリングとの間に挟持されるようにカップ状の缶端部ブランクの周縁部に係合されるためにクラウンリングと位置合わせされる。パネルパンチは、固定ベースに取り付けられ、内部成形ダイは、固定ベースに移動可能に取り付けられ、パネルパンチを囲む。パネルパンチは、カップの中央部とカップ状の缶端部ブランクの挟持部との間の材料が成形プレスのいずれかの工具との限定された接触によって自由成形されるように、カップ状の缶端部ブランクの挟持部が下方に移動されるときにカップの中央部を固定しておくためにカップ状の缶端部ブランクのカップの外面の中央部に接触するように配置され、サイズ決定される。プリパネルパンチは、カップ状の缶端部ブランクの形成後に引っ込められ、これにより、ダイセンタは、成形プレスがその成形ストロークの最下点に到達するときに自由成形される材料の最終形状を部分的に形作るようにプリパネルパンチを越えて延在する。
【００１３】
本装置は、自由成形される材料の過度の伸展を防止するために配置される、パネルパンチに形成される下部棚をさらに備えてもよい。下部棚は、パネルパンチの凹状の外周部を備えてもよい。プリパネルパンチは、成形プレス内で自由成形される必要がある材料の量に応じて成形プレスの上部パンチアセンブリ内に配置される。現在のところ、成形プレスの上部パンチアセンブリ内にプリパネルパンチを配置するためにプリパネルパンチと成形プレスの上部パンチアセンブリの複動ピストンとの間にスペーサを使用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本明細書の教示に従って動作可能な成形プレスであって、固定ベースに対して略垂直に移動される上部パンチアセンブリがストロークの最上点にある状態の成形プレスを示す概略断面図である。
【図２】材料のシートから缶端部ブランクをカットするために固定ベースに移動された上部パンチアセンブリを示す概略断面図である。
【図３】カップ状の缶端部ブランクを形成するために缶端部ブランクにカップを成形する、伸長位置にある、上部パンチアセンブリのプリパネルパンチを示す概略断面図である。
【図４】カップ状の缶端部ブランクの例示的な断面図である。
【図５】引っ込み位置にあるプリパネルパンチによる、カップ状の缶端部ブランクの中央部とカップ状の缶端部ブランクの挟持部との間の材料の自由成形の最初を示す概略断面図である。
【図６】成形プレスの動作中にプリパネルパンチをその伸長位置とその引っ込み位置との間で移動させるための複動ピストンの例示的な制御を示す概略図である。
【図７】本明細書の教示に従って形成された缶端部の例示的な断面図である。
【図８】上部パンチアセンブリが缶端部の形状を完成させるためにそのストロークの最下点に到達しているときの成形プレスを示す概略断面図である。
【図９】本明細書の教示に従ってブランクを処理することにより完成された缶端部を形成するための、カップの中央部のロールアップ（ｒｏｌｌ  ｕｐ）を示している。
【図１０】本明細書の教示に従ってブランクを処理することにより完成された缶端部を形成するための、カップの中央部のロールアップを示している。
【図１１】本明細書の教示に従ってブランクを処理することにより完成された缶端部を形成するための、カップの中央部のロールアップを示している。
【図１２】本明細書の教示に従ってブランクを処理することにより完成された缶端部を形成するための、カップの中央部のロールアップを示している。
【図１３】本明細書の教示に従ってブランクを処理することにより完成された缶端部を形成するための、カップの中央部のロールアップを示している。
【図１４】本明細書の教示に従ってブランクを処理することにより完成された缶端部を形成するための、カップの中央部のロールアップを示している。
【図１５】本明細書の教示に従ってブランクを処理することにより完成された缶端部を形成するための、カップの中央部のロールアップを示している。
【図１６】本明細書の教示に従ってブランクを処理することにより完成された缶端部を形成するための、カップの中央部のロールアップを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本出願は、缶端部の被成形部が、薄肉化が制御されない場合に発生し得る反り、ねじれ、および／または破損を実質的に防止するように、制御された薄肉化を受けるようパネル、シェル、または缶端部を形成するための方法および装置を開示している。本発明は、本発明が特に適用可能であり、かつまずもって使用される飲料缶を閉鎖するための端部の形成を参照して説明される。しかしながら、本明細書の教示は、一般に、当業者には明らかなように缶および他の容器の端部または閉鎖部を形成するために適用され得る。
【００１６】
次に、本明細書の教示に従って動作可能な成形プレス１００を示す図１を参照する。図１は、固定ベース１０４に対して略垂直に移動される上部パンチアセンブリ１０２がストロークの最上点にある状態の成形プレス１００を示している。本明細書の開示されている装置および教示に係る、缶端部の被成形部の制御された薄肉化を伴って缶端部を形成するための例示的な方法は、成形プレス１００において材料のシートＳから缶端部ブランクをカットすることを含む。
【００１７】
図２に示されているように、上部パンチアセンブリ１０２は、シートＳから缶端部ブランク１０６をカットするために固定ベース１０４に移動される。缶端部ブランク１０６は、第１の工具（上部パンチアセンブリ１０２によって保持されたブランクパンチまたはドローパンチ１０９）および固定ベース１０４によって保持されたカットエッジ１１０によってシートＳからカットされる。缶端部ブランク１０６の外周部１０６Ａは、缶端部ブランク１０６が図示のように略水平方向に保持されるようにドローパンチ１０９と第２の工具（成形プレス１００の固定ベース１０４において移動可能に支持されたドローパッド１１２）との間に挟持される。第３の工具（上部パンチアセンブリ１０２によって保持されたダイセンタ１１６）は、上部パンチアセンブリ１０２が本明細書で説明されるようにそのストロークの最下点に到達したときに缶端部の形状を完成させるために使用される。
【００１８】
缶端部ブランク１０６は、カップ１０６Ｃが、図３に示されているようにカップ状の缶端部ブランク１１４を形成するために缶端部ブランク１０６に成形されるとき、その挟持された外周部１０６Ａで引っ張られながら保持される。なお、カップ状の缶端部ブランク１１４は、図４の断面図に示されている。挟持部１０６Ａは、カップ１０６Ｃが成形されるときにドローパンチ１０９およびドローパッド１１２から引き抜かれる。より詳細には、第４の工具（上部パンチアセンブリ１０２によって保持されたプリパネルパンチ１１８）および第５の工具（固定ベース１０４内に移動可能に支持された内部成形ダイ１１９）は、図３に最も良く示されているように缶端部ブランク１０６の材料の引張変形によってカップ状の缶端部ブランク１１４のカップ１０６Ｃを成形する。
【００１９】
カップ状の缶端部ブランク１１４の外周部１１４Ａは、第６の工具（上部パンチアセンブリ１０２によって保持されたノックアウト１２０）と第７の工具（クラウンリング１２２）との間に挟持される。クラウンリング１２２は、成形プレス１００の固定ベース１０４において移動するように支持されている。クラウンリング１２２の移動は、上部パンチアセンブリ１０２によって制御される。より詳細には、カップ１０６Ｃが完成されるときに、ノックアウト１２０の上部保持器１２０Ｒが最下点に到達し、これにより、ノックアウト１２０は、上部パンチアセンブリ１０２が下方にストロークされるときにクラウンリング１２２を下に押圧するようになる。
【００２０】
プリパネルパンチ１１８は、複動ピストン１２３によって制御される。図示のように、複動ピストン１２３は、ピストン１２３を下方に駆動するためにピストン１２３の上方のピストン制御室１２５内に生成される空気圧の力およびピストン１２３を上方に駆動する複数の機械的な圧縮ばね１２７（図面には１つのばねしか示されていない）によって作動される。ばね１２７は、当業者には明らかなように空気圧の力に置き換えられてもよい。成形プレス１００がカップ状の缶端部ブランク１１４のカップ１０６Ｃを成形する動作の間に、プリパネルパンチ１１８は、ばね１２７の力に打ち勝ち、カップ成形作業に十分な力を提供するためにピストン制御室１２５に加圧空気を供給することによって、図１〜図３に示されているように下方に伸長される。
【００２１】
図５を参照すると、上部パンチアセンブリ１０２が、アセンブリの成形ストロークの最下点に向けて下方に移動されるとき、カップ１０６Ｃの外面の中央部１１４Ｃが、成形プレス１００の固定ベース１０４において支持された第８の工具（パネルパンチ１２６）に接触する。パネルパンチ１２６は、成形プレス１００に対してカップ１０６Ｃの中央部１１４Ｃを固定しておく。ノックアウト１２０とクラウンリング１２２との間に挟持された、カップ状の缶端部ブランク１１４の外周部１１４Ａは、引き続き下方に移動され、これにより、カップ１０６Ｃの中央部１１４Ｃとカップ状の缶端部ブランク１１４の挟持部１１４Ａとの間の材料が自由成形される。材料は、成形プレス１００の他の工具のいずれかとの限定された接触によってまたは成形プレス１００の他の工具のいずれとも接触せずに自由成形される。自由成形される材料は、内部成形ダイ１１９に接触し、こうしなければ形成される缶端部の側壁に形成され得るしわを防止する。カップ１０６Ｃの中央部１１４Ｃに対するノックアウト１２０およびクラウンリング１２２の動作は、当業者によってカップ１０６Ｃの一部の「ロールアップ」と呼ばれる場合もある。
【００２２】
プリパネルパンチ１１８は、複動ピストン１２３のピストン制御室１２５内の加圧空気を放出することによって上部パンチアセンブリ１０２の方へ引き抜かれてもよい。図５に示されているように、複動ピストン１２３は、プリパネルパンチ１１８が完全に引っ込められるように完全に持ち上げられる。ストロークの最上点からストロークの最下点を通ってストロークの最上点に戻る、上部パンチアセンブリ１０２の全ストロークは、３６０°の移動として特徴付けられる。複動ピストン１２３（したがって、プリパネルパンチ１１８）の例示的な制御図が、図６に示されている。
【００２３】
移動の０°から１５４°まで（１５４°の範囲）において、カップ（カップ１０６Ｃなど）の成形のためにプリパネルパンチ１１８を伸長させるのに十分な力を有する圧縮空気が、ピストン１２３のピストン制御室１２５に適用される。圧縮空気の必要な圧力は、制御される特定の成形プレス（プレスおよび工具のサイズを含む）、ばね１２７が使用されるか否か、および当業者には明らかであろう他の共通設計パラメータに依存する。ばね１２７の代わりに空気圧を使用することは、ピストン１２３の制御のためにより低い空気圧を使用することを可能にする。というのも、ピストンを持ち上げる空気圧の力が実質的にゼロに低減されることで、ピストン制御室１２５内の圧力によって打ち勝たられるべき力（ばね１２７の力など）が無くなるからである。
【００２４】
１５４°から２２０°まで（６６°の範囲）において、圧縮空気が、ピストン制御室１２５から放出され、これにより、ピストン１２３は、ばね１２７によって持ち上げられ、プリパネルパンチ１１８は、缶端部の成形のために引っ込められる。プリパネルパンチ１１８が、缶端部の成形中に引っ込められない場合、プリパネルパンチ１１８、プリパネルスペーサ１３４、ピストン１２３などの慣性により、上部パンチアセンブリ１０２のアップストロークにおいて、成形されたパネルは押し戻される。缶端部の適切な形成のためには、プリパネルパンチは、成形プレスがアップストロークにおいて１８０°を過ぎるときには図５に示されているように完全に（すなわち、その完全に上の位置に）引っ込められなければならない。本明細書の教示を用いて形成された缶端部１２４の例示的な断面が、図７に示されている。
【００２５】
２２０°から０°または３６０°まで（１４０°の範囲）において、カップの成形のためにプリパネルパンチ１１８を伸長させるのに十分な力を有する圧縮空気が、ピストン１２３のピストン制御室１２５に再び適用される。この範囲は、次の缶端部の形成の開始である。
【００２６】
缶端部（缶端部１２４など）の形状は、上部パンチアセンブリ１０２が図８に示されているようにそのストロークの最下点に到達したときに上部パンチアセンブリ１０２および固定ベース１０４の工具によって完成される。ダイセンタ１１６は、引っ込められたプリパネルパンチ１１８を越えて、パネルパンチ１２６によって形作られた下部棚１２９（すなわち、下部棚１２９は、パネルパンチ１２６の凹状の外周部を備える）に向かって延在している。図示のように、ダイセンタ１１６は、パネルパンチ１２６、内部成形ダイ１１９、クラウンリング１２２、および下部棚１２９と共に、成形プレス１００の成形ストロークの最下点においてカップ状の缶端部ブランク１１４の被成形部の最終形状を形作る。本明細書の教示に従って形成された缶端部１２４の例示的な断面に関しては図７を参照されたい。
【００２７】
下部棚１２９は、自由成形される材料が可能ならば成形プレス１００の成形ストロークの最下点で下部棚１２９に接触するように形成される。いずれにしても、下部棚１２９は、自由成形される材料が可能ならば成形プレス１００の成形ストロークの最後の０．００２インチ（０．０５０８ｍｍ）〜０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）の間に下部棚１２９に接触するように成形プレス１００の他の工具に対して形成されなければならない。
【００２８】
缶端部（缶端部１２４など）を形成するために必要な材料は、カップ１０６Ｃの全高１３２に基づいて提供され、そのサイズは、上部パンチアセンブリ１０２内のプリパネルパンチ１１８の位置を調整することによって調整されてもよい。図示の実施形態において、プリパネルパンチ１１８の位置は、図１〜図３、図５、および図８に示されているプリパネルパンチスペーサ１３４によって設定される。プリパネルスペーサ１３４のサイズが決定されたら、ダイセンタ１１６の位置が、上部パンチアセンブリ１０２のストロークの最下点における、缶端部の適切な最終成形のために必要に応じて設定されてもよい。ダイセンタ１１６の位置は、複動ピストン１２３からダイセンタ１１６を離間させる、図１〜図３、図５、および図８に示されている１つ以上のダイセンタスペーサ１１６Ｓの選択によって設定される。
【００２９】
要約すると、最初にカップが、カップ状の缶端部ブランクを形成するために缶端部ブランクに成形され、次に、カップ状の缶端部ブランクに関して、カップの中央部が、完成した缶端部を形成するために再成形（ｒｅｆｏｒｍ）または「ロールアップ」される。これは、標準的に使用されるより高い強度のアルミニウム合金が、極めて大きな張力がかかる薄肉化を受け、缶端部の成形工程中に工具表面からのさらなる接触がある場合に破損することから、一般には「自由成形」と呼ばれる。本明細書の教示によれば、自由成形は、プリパネルパンチが成形プレスのラムアセンブリまたはパンチアセンブリの動作によって規定される、工具の残りの動作と無関係に上部パンチアセンブリから伸長され得るまたは上部パンチアセンブリに引っ込められ得るように複動ピストンによって制御されるプリパネルパンチを有することによって達成される。従来技術の自由成形作業中に発生し得る問題（すなわち、完成した缶端部における規定の形状の欠如）を克服するために、缶端部形状は、パンチアセンブリの成形ストロークのまさに最下点で固定される。
【００３０】
図９〜図１６は、カップの中央部が自由成形によって缶端部１２４を完成させるためにロールアップされるときのカップ状の缶端部ブランク１１４を示している。図９は、最初にパネルパンチ１２６によって接触されたときのカップ状の缶ブランク１１４のカップ１０６Ｃを示している。図１０〜図１４は、カップ１１４の中央部１１４Ｃがロールアップされるときの、カップ１０６Ｃの中央部１１４Ｃとカップ状の缶端部ブランク１１４の挟持部１１４Ａとの間の材料の自由成形を示している。図１５および図１６は、上部パンチアセンブリ１０２の工具のダウンストロークのまさに最後の部分の間に最終的な缶端部形状を形作るダイセンタ１１６を含む工具を示している。
【００３１】
ダウンストロークの最下点に到達した後、工具は、上方に移動され、上部工具内の真空により、完成した缶端部１２４は、ノックアウト１２０の表面に保持され、そこから、完成した缶端部１２４は、上部パンチアセンブリ１０２の作動ストロークの最上点で空気によって解放される。
【００３２】
以上のように、本明細書の本発明について、その実施形態を参照して詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲において規定される本発明の範囲から逸脱することなく、修正例および変形例が可能であることは明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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