(57)【要約】      （修正有）【課題】中央パネルとチャックウォールの間のカウンターシンクを取り除くことが可能なシェルの形成方法を提供する。【解決手段】チャックウォールに繋がる中央パネルを有しており、中央パネルとチャックウォールの間にｚ折りがあるシェルを成形する装置及び方法を与える。本発明の方法は、プレスのダウンストロークでｚ折りを形成し、プレスのダウンストロークにてｚ折りを支えることを特徴とする。本発明の装置及び方法は、シェルプレスに含まれるトリプルアクションダイで実現される。本発明の装置及び方法はまた、シングルアクションプレス又はダブルアクションプレスでも利用できる。【選択図】図１
2007021582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数のシェルプレスアセンブリを用いたプレスにおいて、シェルプレスアセンブリにて材料からシェルを形成する方法であって、
i）一連の上側工具と一連の下側工具の間に配置されるようにシェルプレスアセンブリに材料を移動させる工程と、
ii）プレスのダウンストロークで材料を打ち抜いて、ブランクを形成する工程と、
iii）チャックウォールに繋がった中央パネルを有するシェルをブランクから形成する工程と、
iv）チャックウォールと中央パネルの間にて、シェルに曲げ半径を形成する工程と、
v）プレスのダウンストロークで、チャックウォールと中央パネルの間にて、シェルにｚ折りを形成する工程と、
vi）圧力を加えられた上側工具と下側工具の間にシェルが配置された状態で、上側工具及び下側工具を上方に移動させることで、プレスのアップストロークにてシェルに形成されたｚ折りを支える工程とを具える方法。
【請求項２】
プレスはシングルアクションプレスである、請求項１の方法。
【請求項３】
プレスはダブルアクションプレスである、請求項１の方法。
【請求項４】
一連の上側工具は、パンチコアと、半径方向についてパンチコアの外側にある内側圧力パッドと、半径方向について内側圧力パッドの外側にある外側圧力パッドと、半径方向について外側圧力パッドの外側にあるパンチシェルとを含む、請求項１の方法。
【請求項５】
一連の下側工具は、ダイコアと、半径方向についてダイコアの外側にあるダイコアリングと、半径方向についてダイコアリングの外側にある下側圧力パッドと、半径方向について下側圧力パッドの外側にあるブランクカットエッジとを含む、請求項１の方法。
【請求項６】
シェルは、プレス内にあるトリプルアクションダイで形成され、そのダイの第１動作は、ラム及びパンチコアライザの下方への移動を含み、第２動作は、ダイコアシャフトの下方への移動を含み、第３動作は、ラム、パンチコアライザ及びダイコアシャフトの上方への移動を含む、請求項１の方法。
【請求項７】
１又は複数のシェルプレスアセンブリを用いたプレスにおいて、パンチホルダ及びダイホルダを有するシェルプレスアセンブリにて材料からシェルを成形する方法であって、
(i）一連の上側工具は、パンチコアと、半径方向についてパンチコアの外側にある内側圧力パッドと、半径方向について内側圧力パッドの外側にある外側圧力パッドと、半径方向について外側圧力パッドの外側にあるパンチシェルとを含んでおり、一連の下側工具は、ダイコアと、半径方向についてダイコアの外側にあるダイコアリングと、半径方向についてダイコアリングの外側にある下側圧力パッドと、半径方向について下側圧力パッドの外側にあるブランクカットエッジとを含んでおり、これら上側工具とこれら下側工具の間に配置されるようにシェルプレスアセンブリに材料を移動させる工程と、
(ii）一連の上側工具を下方に移動させて、パンチシェルとブランクカットエッジの間にて材料を打ち抜く工程と、
(iii）パンチコア、内側圧力パッド、外側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間に配置された材料を用いて、チャックウォールに繋がった中央パネルを有するシェルを、ブランクから形成する工程と、
(iv）プレスのダウンストロークにて、内側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間にある材料を用いて、チャックウォールと中央パネルの間でｚ折りをシェルに形成する工程と、
(v）内側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間にあるｚ折りを支えることで、プレスのアップストロークにて、シェルに形成されたｚ折りを支える工程とを具える方法。
【請求項８】
プレスはシングルアクションプレスである、請求項７の方法。
【請求項９】
プレスはダブルアクションプレスである、請求項７の方法。
【請求項１０】
シェルは、プレス内にあるトリプルアクションダイで形成され、そのダイの第１動作は、ラム及びパンチコアライザの下方への移動を含み、第２動作は、ダイコアシャフトの下方への移動を含み、第３動作は、ラム、パンチコアライザ及びダイコアシャフトの上方への移動を含む、請求項７の方法。
【請求項１１】
中央パネルとチャックウォールを有しており、中央パネルとチャックウォールの間にｚ折りがあるシェルをトリプルアクションダイで形成する装置であって、
パンチコアと、
パンチコアの周囲に同心円状に配置され、半径方向についてパンチコアの外側に配置された内側圧力パッドと、
内側圧力パッドの周囲に同心円状に配置され、半径方向について内側圧力パッドの外側に配置された外側圧力パッドと、
外側圧力パッドの周囲に同心円状に配置され、半径方向について外側圧力パッドの外側に配置されたパンチシェルと、
パンチコア及び内側圧力パッドに対して対向配置されたダイコアと、
ダイコアの周囲に同心円状に配置され、半径方向についてダイコアの外側に設けられ、内側圧力パッド及び外側圧力パッドに対して対向配置されたダイコアリングと、
ダイコアリングの周囲に同心円状に配置され、半径方向についてダイコアリングの外側に配置され、パンチシェルに対して対向配置された下側圧力パッドと、
半径方向について下側圧力パッドの外側に配置されたブランクカットエッジとを具えており、
パンチシェルは、パンチシェルが下降している間にブランクカットエッジに抗じてシート状の材料を打ち抜くように構成されており、
パンチコア、内側圧力パッド及び外側圧力パッドは、パンチコア、内側圧力パッド、外側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間に配置されたブランクを用いて、チャックウォールに繋がった中央パネルを有するシェルをブランクより形成するように構成されており、
内側圧力パッドは、プレスのダウンストロークで、内側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間にある材料を用いて、チャックウォールと中央パネルの間にてｚ折りをシェルに形成するように構成されており、
内側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間にあるｚ折りが支えられることで、プレスのアップストロークにて、シェルに形成されたｚ折りが支えられる装置。
【請求項１２】
プレスはシングルアクションプレスである、請求項１１の装置。
【請求項１３】
プレスはダブルアクションプレスである、請求項１１の装置。
【請求項１４】
トリプルアクションダイの第１動作は、ラム及びパンチコアライザの下方への移動を含み、第２動作は、ダイコアシャフトの下方への移動を含み、第３動作は、ラム、パンチコアライザ及びダイコアシャフトの上方への移動を含む、請求項１１の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、一般的にシェルと称される容器のエンドパネルを、打ち抜かれた(blanked)材料のシートから形成する装置と方法に関している。より詳細には、本発明は、トリプルアクションダイ(triple action die)を用いて、プレスのダウンストロークにてｚ折り(z-fold)があるシェルを形成するシングル又はダブルアクションプレス及びその方法に関しており、ｚ折りは、プレスのアップストロークにて支持される。
【背景技術】
【０００２】
容器、具体的にはアルミ又はスチール缶の缶エンド即ちシェルを形成する技術は、良く知られている。シェルの形成を開示している代表的な特許には、ブルソーによる米国特許第４,５１６,４２０号及び第４,５４９,４２４号がある。一般的に見られるように、完成形の缶には中央パネルがあって、外縁は、チャックウォールと呼ばれており、中央パネルから上方に延び、カウンターシンクと一般に称される深い凹溝が、中央パネルと外縁の間で中央パネルを取り囲んでいる。
【０００３】
カウンターシンクは、通常、変形したシェルを缶ベースに取り付けるために使用される。しかしながら、逆に、カウンターシンクは、幾つかの不利益をもたらす。カウンターシンクは、余分な液体を捉える狭い溝をもたらすが、使用者に迷惑になり得る。さらに、不要な土やその他の望ましくない物質がカウンターシンクに入って、それにより、使用中に缶の中身が汚染される可能性がある。金銭面では、カウンターシンクは、金属材料を余分に使用するので、コストを増大させる。
【０００４】
結果として、缶エンド即ちシェルの分野において、中央パネルと外縁の間にカウンターシンク溝がないが、缶本体に取付できる缶エンドへの要求が存在している。この要求の達成を試みた一例として、ターナー等による米国特許公開公報第２００４/０２１７７８０号がある。ターナー等の試みは、中央パネルとチャックウォールの間にｚ折りを形成することで、カウンターシンクのないシェルを得るものである。しかしながら、この出願に開示された方法だと、実際には、不具合を起こしやすいシェルが形成されてしまう。ターナー等は、ダブルアクションダイと共にタブルアクションプレスを用いており、プレスのアップストロークでｚ折りを支える(support)ことなく、プレスのダウンストロークでシェルを形成及び配置する。しかしながら、ダブルアクションダイを用いてダウンストロークでｚ折りを設けることで、不具合を起こしやすいシェルが作製され、作製されたシェルのｚ折りは、広がる傾向を有し、又は過度に加工硬化される(strain hardened)ことが知られていた。プレスのアップストロークで支えられないと、ｚ折りが広がると信じられている。また、プレスのダウンストロークでｚ折りが完全に形成されて、アップストロークで支えられないと、ｚ折りが過度に加工硬化されると信じられている。ｚ折りの材料は、過度に加工硬化されると、シェルの破砕、裂け、又は漏れを引き起こす。従って、カウンターシンクがなく、従来技術に対して改善された特徴及び製造可能性を有するシェルへの要求は残っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、ｚ折りを形成することで、中央パネルとチャックウォールの間にてカウンターシンクを取り除くようなシェルの形成方法を提供することである。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、中央パネルとチャックウォールの間に配置され、不具合を起こし難いｚ折りを有しており、チャックウォールに中央パネルが繋がったシェルを形成する方法及び装置を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、中央パネルとチャックウォールの間に配置され、形成後に開かないｚ折りを有しており、チャックウォールに中央パネルが繋がったシェルを形成する方法及び装置を提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、中央パネルとチャックウォールの間に配置され、折り部の形成過程の間に過度に加工硬化されないｚ折りを有しており、チャックウォールに中央パネルが繋がったシェルを形成する方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的の幾つかは、１又は複数のシェルプレスアセンブリを有するプレスにおいて、シェルプレスアセンブリにて材料からシェルを形成する方法を与えることで達成される。その方法は、ｉ)上側工具(upper toolings)の組と下側工具(lower toolings)の組との間にあるように、シェルプレスアセンブリに材料を移動する工程と、ii)プレスのダウンストロークで材料を打ち抜いてブランクを形成する工程と、iii)ブランクを、中央パネルがチャックウォールに繋がったシェルにする工程と、iv)チャックウォールと中央パネルの間にてシェルに曲げ半径を形成する工程と、v)プレスのダウンストロークで、チャックウォールと中央パネルの間にてシェルにｚ折りを形成する工程と、vi)圧力を加えられた上側工具と下側工具の間にシェルが配置された状態で、これら工具を上方に移動させて、シェルに形成されたｚ折りをプレスのアップストロークで支える工程とを含んでいる。
【００１０】
本発明のその他の目的は、１又は複数のシェルプレスアセンブリを有するプレスにおいて、シェルプレスアセンブリにて材料からシェルを形成する方法を与えることで達成される。そのアセンブリは、パンチホルダとダイホルダを有している。その方法は、ｉ)上側工具の組と下側工具の組との間にあるように、シェルプレスアセンブリに材料を移動する工程を含んでいる。ここで、上側工具の組は、パンチコアと、半径方向についてパンチコアの外側に設けられる内側圧力パッドと、半径方向について内側圧力パッドの外側に設けられる外側圧力パッドと、半径方向について外側圧力パットの外側に設けられるパンチシェルとを含んでいる。また、下側工具の組は、ダイコアと、半径方向についてダイコアの外側に設けられるダイコアリングと、半径方向についてダイコアリングの外側に設けられる下側圧力パッドと、半径方向について下側圧力パッドの外側に設けられるブランクカットエッジとを含んでいる。さらに、その方法は、ii)上側工具を下方に移動させて、パンチシェルとブランクカットエッジの間で材料を打ち抜く工程と、iii)パンチコア、内側圧力パッド、外側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間に配置された材料で、ブランクを、中央パネルがチャックウォールに繋がったシェルに形成する工程と、iv)プレスのダウンストロークにて、内側圧力パッドと、ダイコアと、ダイコアリングとの間にある材料から、チャックウォールと中央パネルの間にシェルにｚ折りを形成する工程と、v)内側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングに配置されたｚ折りを支えることで、プレスのアップストロークにてシェルに形成されたｚ折りを支える工程とを含んでいる。
【００１１】
本発明の目的の幾つかは、中央パネルとチャックウォールを有しており、中央パネルとチャックウォールの間に配置されたｚ折りがあるシェルを、トリプルアクションダイで形成する装置で達成される。その装置は、パンチコアと、パンチコアの周囲に同心円状に配置され、半径方向についてパンチコアの外側に設けられる内側圧力パッドと、内側圧力パッドの周囲に同心円状に配置され、半径方向について内側圧力パッドの外側に設けられる外側圧力パッドと、外側圧力パッドの周囲に同心円状に配置され、半径方向について外側圧力パッドの外側に設けられるパンチシェルとを有している。また、その装置は、パンチコア及び内側圧力パッドに対して対向配置されたダイコアと、ダイコアの周囲に同心円状に配置され、半径方向についてダイコアの外側に設けられ、内側圧力パッド及び外側圧力パッドに対して対向配置されたダイコアリングと、ダイコアリングの周囲に同心円状に配置され、半径方向についてダイコアリングの外側に配置され、パンチシェルに対して対向配置された下側圧力パッドと、半径方向について下側圧力パッドの外側に設けられるブランクカットエッジとを有している。パンチシェルは、それが下降している間、ブランクカットエッジに抗じて材料シートを打ち抜くように構成されている。パンチコア、内側圧力パッド及び外側圧力パッドは、パンチコアと、内側圧力パッドと、外側圧力パッドと、ダイコアと、ダイコアリングとの間にある材料から、ブランクを、中央パネルがチャックウォールに繋がったシェルに形成するように構成されている。内側圧力パッドは、プレスのダウンストロークで、チャックウォールと中央パネルの間にてｚ折りをシェルに形成するように構成されており、ｚ折りは、内側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間にある材料から形成される。シェルに形成されたｚ折りは、内側圧力パッド、ダイコア及びダイコアリングの間でｚ折りが支えられることで、プレスのアップストロークで支えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に述べる説明の目的上、用語「上側」、「下側」、「垂直」、「水平」、「軸」、「頂上」、「底」、「後」、「背後」及びそれらの派生語は、図面に示されているように、本発明と関係するだろう。しかしながら、本発明は、不利になることが明示されている場合を除いて、様々な代替構成を取ってもよい。また、図面に示されており、明細書で説明される具体的な構成要素は、本発明の単なる典型的な実施例であることを理解すべきである。それ故に、明細書に開示されている実施例の具体的な大きさ、向き及びその他の物理的な特徴は、本発明を限定するものと考えるべきではない。
【００１３】
本明細書で用いられているように、用語「数」は、１又は２以上(つまり、複数)である。本明細書で用いられているように、用語「留め具(fastener)」は、任意の適当な留め、結合又は締め機構を意味しており、インテグラルリベット(integral rivet)が明らかに含まれるが、これに限定されない。本明細書で用いられているように、２又は３以上の部品が互いに「結合」されているという文は、それらの部品が、直接に組み合わされている、又は、１又は２以上の介在部品を介して組み合わされていることを意味する。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の実施例の１つであるシングルアクションシェルプレスアセンブリ(10)が示されている。材料Ｍは、シェルプレスアセンブリ(10)に供給されて、その材料Ｍからシェルが形成される。シェルプレスアセンブリ(10)は、１つの機械に装着された複数のシェルプレスアセンブリの中の１つであってよいことを理解すべきである。１２、２４又は任意の数のシェルプレスアセンブリが、シェルプレス機械を構成する大きなハウジング内に装着されてもよい。機械のラムは、軸方向に沿って、シェルプレス機械のその固定ハウジングに対して昇降する。
【００１５】
シェルプレスアセンブリ(10)は、通常、内側パンチホルダ(12)、外側パンチホルダ(14)及びダイホルダ(16)からなる３つのセクションを含んでいる。材料Ｍは、通常、内側パンチホルダ(12)、外側パンチホルダ(14)及びダイホルダ(16)の間で成形される。それらは、シェルを成形する工具を持っている。
【００１６】
内側パンチホルダ(12)は、パンチセンタ(20)が装着されたパンチキャップ(18)を含んでいる。パンチキャップ(18)は、概略を破線で示されたラム(22)内に装着される。パンチキャップ(18)は、次に、パンチキャップシリンダ(24)に結合されている。シリンダ(26)は、シリンダ(24)の下に配置されているが、スペーサによってシリンダ(24)と隔てられてもよい。
【００１７】
シリンダ(24)及びシリンダ(26)は、ピストン(28)及びパンチコアライザ(30)を受け入れるキャビティを規定する。パンチコアライザ(30)は、ピストン(28)の真下に配置される。当然のことながら、ピストン(28)は軸方向に移動自在であり、パンチコアライザ(30)を下方に移動させ、さらには、ダイホルダ(16)に向けてパンチコア(32)を駆動する。
【００１８】
パンチコアライザ(30)は、スリーブ(34)で部分的に覆われる。スリーブ(34)、パンチコアライザ(30)及びシリンダ(26)の間には、スペーサ(36)を受け入れる窪みが設けられる。スペーサ(36)は、シリンダ(26)からスリーブ(34)を離間させる。パンチコアライザ(30)と共にスリープ(34)が上下する際に、スペーサ(36)は、軸方向に移動するスリーブ(34)とシリンダ(26)の間でバリアとなる。
【００１９】
外側パンチホルダ(14)は、ダイホルダ(16)に対して接近離間するように軸方向に上下する。パンチコア(32)は、パンチコアライザ(30)によって内側パンチホルダ(12)に結合されている。パンチコアライザ(30)は、ラム(22)に結合されている。外側パンチホルダ(14)は、パンチコア(32)と、パンチコア(32)の周囲に同心円状に配置された外側圧力パッド(40)と、外側圧力パッド(40)の周囲に同心円状に配置されたパンチシェル(42)とを含んでいる。内側圧力パッド(38)、外側圧力パッド(40)及びパンチシェル(42)は、ラム(22)に結合されており、リテイナ(44)内に部分的に保持される。リテイナ(44)は、ダイホルダ(16)に対して軸に沿って近接離間する一連のピストン及び構成要素を受け入れるキャビティを定める。パンチシェル(42)は、シェルクランプ(46)及びパンチシェルリテイナ(48)によって、リテイナ(44)の内側に結合されている。パンチシェル(42)は、輪郭が形作られた(contoured)下面を含んでいる。例えば、パンチシェル(42)の下面は概ね平坦であって、半径方向に内側における下面の隅に沿って、丸いコーナーがある。
【００２０】
上側ピストン(50)は、動作上関連するパンチコアライザ(30)の周囲に同心円状に配置されており、パンチコアライザ(30)に対して軸方向に移動できる。上側ピストン(50)は、上側圧力スリーブ(52)と動作上関連しており、上側ピストン(50)が下方に移動すると、それに応じて、上側圧力スリーブ(52)も下方に移動する。上側圧力スリーブ(52)の直下には内側圧力パッド(38)があって、パンチコア(32)の周囲に同心円状に配置されている。上側圧力スリーブ(52)が下方に移動すると、それに応じて内側圧力パッド(38)が下方に移動する。内側圧力パッド(38)の下側先端は、材料Ｍに所望の曲げ半径を与えるように形作られている。例えば、内側圧力パッド(38)は、半径方向について内側にある平坦領域と、半径方向について外側にて上方に向う略円弧領域とを有していてもよい。
【００２１】
上側圧力パッド(54)は、上側ピストン(50)、上側圧力スリーブ(52)及び内側圧力パッド(38)の周囲に同心円状に配置されており、動作上関係するリテイナ(44)内にて軸に沿って移動可能であって、リテイナ(44)に対して上下に移動する。上側圧力パッド(54)は、下方に延びるフランジである外側圧力パッド(40)を含んでいる。外側圧力パッド(40)の下側先端は、材料Ｍに所望の曲げ半径が形成されるように形作られている。例えば、外側圧力パッド(40)には、非対称な凹面があってよく、半径方向に内側の下側先端は、半径方向に外側の下側先端よりも若干下方に延びている。
【００２２】
図１に示すように、リテイナ(44)は、上側ピストン(50)に向かって、半径方向について内側に延びた部分(56)を有しており、当該部分(56)は、上側圧力パッド(54)の上にある。パンチコア(32)は、通常、キャビディを通り、軸に沿って延びる円筒ボア(58)を含んでいる。該円筒ボア(58)は、パンチコア(32)をパンチコアライザ(30)と結合させるために用いられる。パンチコア(32)は、更に、パンチコア(32)から半径方向に外側に延びるショルダー部(60)を含んでいる。ショルダー部(60)の下部は、材料Ｍに所望の曲げ半径が形成されるように形作られている。例えば、パンチコア(32)は、半径方向に外側にある下面上にある環状のノーズ(62)を含んでいてもよい。
【００２３】
ダイホルダ(16)は、内側パンチホルダ(12)及び外側パンチホルダ(14)と対向するように、共通の軸に沿って配置される。内側パンチホルダ(12)、外側パンチホルダ(14)及びダイホルダ(16)は、以下で詳述するように、材料Ｍを成形するのに相互に作用する。開示している例では、ダイホルダ(16)は、上側セクション(16A)と下側セクション(16B)を有している。上側セクション(16A)は、通常、ダイコア(64)、ダイコアリング(66)、下側圧力パッド(68)、ブランクカットエッジ(70)及びダイコアリングリテイナ(72)を含んでいる。
【００２４】
ダイホルダ(16A)の半径中心では、キャビティ(74)内にダイコアリング(64)があって、このダイコアリング(64)は、パンチコア(32)に対向配置されている。ダイコア(64)には、シェル成形の間にパンチコア(32)に作用する上面(76)がある。ダイコアリング(66)は、上側セクション(16A)のキャビティ(74)内に保持され、ダイコア(64)の周囲に同心円状に配置され、外側圧力パッド(40)と対向しており、半径方向についてダイコア(64)の外側に配置されている。また、ダイコアリング(66)は、下向きにダイコア(64)に到る傾斜頂部(78)を有している。傾斜頂部(78)は、下向きにダイコア(64)の窪み部(80)に到る。ダイコアリング(66)の形状は、ダイコア(64)の窪み部(80)に沿っており、外側パンチホルダ(14)にあって対向する工具と協動可能になっている。ダイコアリング(66)は、ダイコアリング(66)の下面に沿っており、半径方向に内側に延出する部分(82)を更に具えている。当該部分(82)は、ダイコアシャフト(84)に向かって内向きに延びている。底パッド(86)は、ダイコア(64)の真下に隙間が開くように、半径方向に内側に延出する部分(82)の上に配置される。
【００２５】
下側圧力パッド(68)は、ダイコアリング(66)の周囲に同心円状に配置され、パンチシェル(42)に対向しており、半径方向について、ブランクカットエッジ(70)の内側に、ダイコアリング(66)の外側に配置されている。下側圧力パッド(68)は、略円筒状に構成されており、基部と直立した壁部とを有している。基部は壁部よりも厚く、壁部は、半径方向について外側にある基部の端から軸に沿って上方に延びており、壁部と基部は、内側表面を共有している。壁部は、通常、ダイホルダ(16)の動作端の部分に延びている。下側圧力パッド(68)における垂直方向に上側の端部(88)にて、下側圧力パッド(68)には、平坦面(90)があってもよく、材料の周端部は、パンチシェル(42)によって平坦面(90)にプレスされる。ブランクカットエッジ(70)は、下側圧力パッド(68)の周囲に同心円状に配置されており、ブランクカットエッジリテイナ(94)の上部と概ね結合している。
【００２６】
ダイコア(64)は、ダイホルダ(16)の中央に配置され、ダイコアリング(66)及び下側圧力パッド(68)に対して半径方向について内側に配置される。ダイコア(64)にはショルダー部(96)があり、ショルダー部(96)は、ダイコア(64)とダイコアリング(66)の間の領域をほぼ満たしている。カラー部は、半径方向についてショルダー部の内側にある点にて、ショルダー部から軸方向に延びており、下側ショルダー(98)を規定する。下側ショルダー(98)は、環状の小さな窪み(100)に内向きに到り、その後、下向き且つ内向きに下側リング(102)に到る。ショルダー部(96)、下側ショルダー(98)及び下側リング(102)は、共通の内面を共有しており、その内面は、ダイコア(64)をダイコアシャフト(84)に結合するボアを規定する。その他の実施例では、シェルの成形中にて材料Ｍに直接接触しない非接触工具(non wear toolings)の詳細な形状と動作とは、本発明の技術思想を維持する限りにおいて、大きく変更され得ることに留意のこと。
【００２７】
ダイホルダ(16)の中心軸は、ほぼダイコアシャフト(84)で構成されている。ダイコアシャフト(84)は、ダイホルダ(16)の最下の領域からダイコア(64)に向かって延びており、スリーブ(104)によって部分的に覆われている。ダイコアシャフト(84)は、ダイコア(64)を支持する働きをし、ピストン(106)で駆動されて軸方向に上下動する。それによって、ダイコア(64)が外側パンチホルダ(14)に近接離間する。
【００２８】
圧力ロッド(108)は、ブッシング(110)で囲まれるのが好ましく、ダイホルダ(16)の上部(16A)及び下部(16B)を概ね隔てている。下部(16B)において、一連のピストンは、外側パンチホルダ(14)に向けて、軸方向に圧力ロッド(108)を上昇させ、それに引き続いて、ダイコアリング(66)が軸方向に移動する。リフォームピストン(112)は、圧力ロッド(108)の直下にある。リフォームピストン(112)は、さらにスリーブ(104)と結合し、ダイコアシャフト(84)を部分的に囲っている。リフォームピストン(112)の上には、硬いスペーサ(114)がある。
【００２９】
下側ピストン(116)は、略Ｌ字型のピストンであるのが好ましく、下側の肉厚部と、肉厚部の内側から上方に延びるフランジとを有している。下側の肉厚部とフランジは、スリーブ(104)と結合した内面を共有している。下側ピストン(116)の上部は、リフォームピストン(112)と接触可能であり、それによって、軸方向にダイコアリング(66)が移動可能となる。リフォームピストン(112)及び下側ピストン(116)は、シリンダ(118)を受け入れるキャビティを形成している。シリンダ(118)は、下側ピストン(116)のフランジから半径方向について外側に配置されるのが好ましい。
【００３０】
圧力ロッド(108)は、シェルプレス機械の動作中に起こる熱成長(thermal growth)を、熱的に補償する。また、下部(16B)は、番号(120)で示される通気路を具えている。通気路(120)は、下側ピストン(116)及びリフォームピストン(112)に空気を選択的に与え、それらピストンを圧力ロッド(108)に向かって上方に移動させ、圧力ロッド(108)がダイコアリング(66)を上方に動かす。
【００３１】
下部(16B)の底部にて、下側ピストン(116)の真下にはキャップ(122)があり、スリーブ(104)の下端と結合している。キャップ(122)の真下にはシリンダ(124)があり、ダイコアシャフト(84)用のピストン(106)が配置されるキャビティを規定している。ピストン(106)はダイコアシャフト(84)に結合されており、ダイコアシャフト(84)を軸方向に上下動させる。シリンダ(124)には、バンパー(126)及びスプリットナット(128)が結合されており、それらは、装置のハウジングに固定されている。
【００３２】
図２乃至図８を参照しつつ、本発明の装置の動作及び方法を説明する。図２では、材料Ｍがシェルプレスアセンブリ(10)に挿入されている。材料Ｍは、シート状に形成されているか、コイル状の材料Ｍから送られて、内側パンチホルダ(12)、外側パンチホルダ(14)、上側ダイホルダ(16A)の間に置かれる。外側パンチホルダ(14)は、半径方向について内から外に、少なくとも以下の４つの工具を含んでいる。これらの工具は、ショルダ(60)及び環状ノーズ(62)を有するパンチコア(32)と、パンチコア(32)の周囲に同心円状に配置された内側圧力パッド(38)と、内側圧力パッド(38)の周囲に同心円状に配置された外側圧力パッド(40)と、外側圧力パッド(40)の周囲に同心円状に配置されたパンチシェル(42)である。これらの工具は、上述したように、ラム(22)によって上下動するように操作され得る。パンチコア(32)は、ピストン(28)の動作によって軸方向に延びてもよい。外側圧力パッド(40)は、上側圧力パッドの上で空気を供給することで軸方向に延びてもよい。上側ダイホルダ(16A)は、半径方向について内から外に、少なくとも以下の４つの工具を含んでいる。これらの工具は、面部(76)及び窪み部(80)を有するダイコア(64)と、傾斜した頂部(78)を有し、ダイコア(64)の周囲に同心円状に配置されたダイコアリング(66)と、面部(90)を有し、ダイコアリング(66)の周囲に同心円状に配置された下側圧力パッド(68)と、下側圧力パッド(68)の周囲に同心円状に配置されたブランクカットエッジ(70)である。ピストン(106)の一方の側又は他方の側に空気が供給されることで、ダイコア(64)は軸方向に上下動してよい。ダイコアリング(66)は、圧力ロッド(108)により軸に沿って上方に移動してもよい。下側圧力パッド(68)は、下側圧力パッド(68)に直下に空気を供給することで、軸に沿って上方に移動してもよい。図２乃至図８は、シェルプレスアセンブリ(10)の接触工具の半径方向に沿った断面を示している。各工具は、紙面の前後に、紙面の側方に向かって概ね円筒状になるように延びている。
【００３３】
図２では、ダイコア(16)に向かってラム(22)が降下を開始しており、ブランクカットエッジ(70)に抗じてパンチシェル(42)が材料Ｍを打ち抜く。ラム(22)に結合されたパンチシェルコアライザ(30)の降下は、本発明のトリプルアクションダイの第１動作である。
【００３４】
図３では、ラム(22)の下降が継続することで、パンチコア(32)、内側圧力パッド(38)、外側圧力パッド(40)、ダイコア(64)及びダイコアリング(66)の間にある材料Ｍから、シェルが仮成形される。シェルは、チャックウォールＣＷに繋がった中央パネルＣＰを有している。図３では、パンチコア(32)がちょうど、環状ノーズ(62)に沿ってダイコア(64)に接触している。パンチコア(32)は、ピストン(106)の真下の圧力に抗じて、ダイコアシャフト(84)に沿って下方にダイコア(64)を動かし始める。ダイコアシャフト(84)の降下は、本発明のトリプルアクションダイの第２動作である。図３に示す工程では、ダイコアリング(66)が、上側圧力パッド(54)上の圧力に抗じて、上側圧力パッド(54)を上方に動かし始める。図に示すように、パンチコア(32)はダイコア(64)に向かって進み、内側圧力パッド(38)は、ダイコア(64)と、傾斜した頂部(78)を有するダイコアリング(66)とに向かって進み、パンチシェル(42)は下側圧力パッド(68)に向かって進み、下側圧力パッド(68)下の圧力に抗じてそれを下方に押す。パンチシェル(42)は、ダイコアリング(66)の頂部の周辺において、シェルの周状の端部を擦っており、シェルは、キャップ又は帽子状に成形されている。ダイコアリング(66)と協動する外側圧力パッド(40)は、シェル成形プロセスの残りの部分において、材料Ｍを安全に保持する機能を果たす。
【００３５】
図４では、パンチコア(32)の環状ノーズ(62)が材料Ｍに当接しており、中央パネルＣＰとチャックウォールＣＷの間に、カウンタシンクの曲げ半径Ｒが十分に形成される。材料Ｍは、この工程の間、内側圧力パッド(38)、外側圧力パッド(40)及びダイコアリング(66)の間に保持される。この工程では、ラム(22)が降下を継続し、パンチコア(32)は、ダイコア(64)及びダイコアシャフト(84)を下方に動かし続ける。また、上側圧力パッド(54)はダイコアリング(66)を下方に動かして、ダイコアリング(66)は、リフォームピストン(112)及び下側ピストン(116)に沿って、圧力ロッド(108)を下方に進める。さらに、ダイコアリング(66)は、この工程にて、上側圧力パッド(54)の上の圧力に抗じつつ、上側圧力パッド(54)を上方に動かす。同様にして、パンチシェル(42)の降下が継続して、下側圧力パッド(68)下の圧力に抗じつつ、下側圧力パッド(68)が下方に押される。この工程では、パンチコア(32)、内側圧力パッド(38)及びパンチシェル(42)の各々は、さらにダイホルダ(16)に向かって進む。
【００３６】
図５では、プレスのダウンストロークで、ｚ折りＺが、シェルの中央パネルＣＰ及びチャックウォールＣＷの間に形成される。ここで、内側圧力パッド(38)及び外側圧力パッド(40)が、下死点に向かってダイコアリング(66)を押し下げて、ｚ折りＺが形成される。そして、シェルは、ダイコアリング(66)を下方に押し、ダイコアリング(66)は、リフォームピストン(112)及び下側ピストン(116)に沿って、圧力ロッド(108)を下方に動かす。加えて、パンチシェル(42)は、下側圧力パッド(68)に当接し、その下の圧力に抗じつつ、さらに下方に進む。ダイコア(64)、ダイコアリング(66)、下側圧力パッド(68)、内側圧力パッド(38)、外側圧力パッド(40)及びパンチシェル(42)の各々は、下側の最大距離に到る。従って、プレス(10)は全体として、下死点に達する。この工程にて、ダイコア(64)は、ピストン(28)上の圧力に抗じつつ、パンチコアライザ(30)を上方に押す。
【００３７】
内側圧力パッド(38)及び外側圧力パッド(40)のダウンストロークが及ぶ距離は制御される。その距離が非常に遠くなると、ｚ折りＺは、過剰に加工硬化され、過剰に曲げられるだろう。ダウンストロークが非常に短いと、ｚ折りＺが広がりやすくなる。図４と図５の間で、内側圧力パッド(38)及び外側圧力パッド(40)は、約０.１４３インチの距離をさらに移動するが、この距離は、本発明の材料的限界であると考えられるべきではない。
【００３８】
図６及び図７では、ｚ折りＺは、プレスのアップストロークの間、支えられている。ラム(22)が離れ始めて、ダイコア(64)は、ピストン(106)の下に加えられる圧力に応答して、ダイコアシャフト(84)によって上方に押される。さらに、ラム(22)がそれに応答して、内側パンチホルダ(12)及び外側パンチホルダ(14)の工具を上方に引く。また、図６では、下側ピストン(116)下に与えられる圧力によって、ダイコアリング(66)が上方に押される。リフォームピストン(112)は圧力ロッド(108)を上方に動かす。加えて、下側圧力パッド(68)は、その構成部品の下に供給される空気で上方に動かされる。図６及び図７を見ると、この上方への移動の間、パンチコア(32)、内側圧力パッド(38)、ダイコア(64)及びダイコアリング(66)が互いに協動することで、プレスのこのダウンストロークの間と、パンチコアライザ(30)及びダイコアシャフト(84)の上方への移動の間とにて、シェルに形成されたｚ折りＺが支えられる。ラム(22)、パンチコアライザ(30)及びパンチコアシャフト(84)のこの上方への移動は、本発明のトリプルアクションダイの３番目の動作である。
【００３９】
図８では、ラム(22)が最大限に移動しており、中央パネルＣＰ及びチャックウォールＣＷの間にｚ折りＺを有するシェルが、本発明のプロセスを用いて制御された方法で形成されている。ｚ折りＺは、プレスのダウンストロークの間に形成され、プレスのアップストロークの間に支えられる。なお、本発明のシェルプレスアセンブリを用いてこのシェルを成形するプロセスは、繰り返し行われてもよい。
【００４０】
別の実施例では、ｚ折りを有するシェルを成形するためにダブルアクションプレスが使用される。図９に示すように、このダブルアクションプレスは、上側及び下側パンチホルダと、ダイホルダとを具えており、上側ラム(130)及び下側ラム(132)を有している。この実施例では、パンチコアと、内側圧力パッドの接触工具とが、上側ラム(130)に結合しており、外側圧力パッド及びパンチシェルは、下側ラム(132)に結合している。図９に示すダブルアクションプレスの接触工具は、通常、図２乃至図８に概要が示されたプロセスとほぼ同じプロセスでシェルを成形する。特許明細書を簡略にする目的から、そのプロセスを再度記載しない。しかしながら、図２乃至図８に示されたプロセスとほぼ同じプロセスで、図９の接触工具が金属のシェルを成形するものの、図９のダブルアクションプレスの非接触工具の動作は、図１のシングルアクションプレスの非接触工具の動作と比較して、幾つかの点で異なることに留意すべきである。図１でも見られる構成要素と似た構成要素は、図９において、その符号にプライム「‘」を付けて示されている。ダブルアクションプレスには、シングルアクションプレスにない利益と不利益とがある。例えば、シングルアクションプレスの製造は比較的容易且つ低コストであって、その価格は、顧客に好ましい値になる。しかしながら、使用中におけるダブルアクションプレスの発熱は小さく、使用中におけるデキャリブレーション(de-calibration)のリスクは低い。加えて、従来技術を超える本発明の利点は、本発明のプロセスは、シングルアクションプレスでもダブルアクションプレスでも利用できるが、従来技術は、ダブルアクションプレスでの利用に集中していることである。また、従来技術は、本明細書で説明したようなｚ折りのあるシェルを製造できるシングルアクションプレスのみを有するカンメーカー(canmaker)をもたらさない。
【００４１】
本発明の具体的な実施例について詳細に説明したが、当該技術分野の通常の知識を有する者には、これらの詳細について様々な変更及び置換が、開示された技術を踏まえて行われることを理解するであろう。従って、開示された具体的な構成は、あくまで説明目的のものであって、特許請求の範囲とその任意及び全ての均等物の全てに認められる本発明の技術的範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】シングルアクションシェルプレスアセンブリの断面図である。
【図２】材料を打ち抜く前におけるシェルプレス形成アセンブリの部分断面図である。
【図３】シェルの中央パネル及びチャックウォールが部分的に形成された後におけるシェルプレス形成アセンブリの部分断面図である。
【図４】シェルの中央パネルとチャックウォールの間に曲げ半径を形成した後におけるシェルプレス形成アセンブリの部分断面図である。
【図５】プレスのダウンストロークにて、シェルの中央パネルとチャックウォールの間に配置されたｚ折りを形成した後におけるシェルプレス形成アセンブリの部分断面図である。
【図６】プレスのアップストロークにて、シェルの中央パネルとチャックウォールの間に配置されたｚ折りを支えるシェルプレス形成アセンブリの部分断面図である。
【図７】プレスのアップストロークにて、シェルの中央パネルとチャックウォールの間に配置されるｚ折りを支えるシェルプレス形成アセンブリの部分断面図である。
【図８】シェルが形成された後におけるシェルプレス形成アセンブリの部分断面図である。
【図９】ダブルアクションシェルプレスアセンブリの部分断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
(10)    シェルプレスアセンブリ
(12)    内側パンチホルダ
(14)    外側パンチホルダ
(16)    ダイホルダ
(22)    ラム
(38)    内側圧力パッド
(40)    外側圧力パッド
(42)    パンチシェル
(64)    ダイコア
(66)    ダイコアリング
(68)    下側圧力パッド
(70)    ブランクカットエッジ
Ｍ      材料
ＣＰ    中央パネル
ＣＷ    チャックウォール
【図１】
2007021582.tif 000003
【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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【外国語明細書】
2007021582000001.pdf