(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リングタイプの金型装置を介してカップを駆動することによって容器本体を製造するためのパンチアセンブリ(2)であって、第1の端部および第2の端部を備えるラム(4)を具備してなり、
パンチ(6)が前記ラム(4)の前記第2の端部上に配置され、前記パンチ(6)は前記ラム(4)の前記第2の端部の外面を取り囲む内部表面を有し、前記パンチ(6)の前記内部表面に沿ってチャネル(18)が延在しており、
冷却流体媒体は、前記チャネル(18)に沿って前記パンチ(6)の前記内部表面へ、および前記ラム(4)の前記第2の端部の前記外面の周囲へ分配されるようになっており、
パンチアセンブリ(2)は、
前記ラム(4)の前記第1の端部に連結されたマニホルド(12)と、
前記パンチ(6)の前記内部表面へ、および前記ラム(4)の前記第2の端部の前記外面の周囲へ前記冷却流体媒体を供給するための複数の流体入口管(8)と、
前記パンチ(6)の前記内部表面から前記冷却流体媒体を取り除くための複数の流体出口管(10)と、をさらに具備してなり、
前記入口管(8)および出口管(10)は、前記入口管および出口管(8,10)が前記ラム(4)の周囲に交互に並んだ状態で環状に離間されかつ配置されていることを特徴とするパンチアセンブリ(2)。
【請求項２】
前記入口管(8)から前記パンチ(6)の前記内部表面に至る複数の入口ポート(16)と、
前記パンチ(6)の前記内部表面から前記出口管(10)に至る複数の出口ポート(20)と、をさらに具備してなることを特徴とする請求項1に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項３】
前記入口管および出口管(8,10)が平行であることを特徴とする請求項1に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項４】
前記パンチ(6)が第1の端部を備え、前記出口ポート(20)が前記パンチ(6)の前記第1の端部に近接していることを特徴とする請求項2に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項５】
空気流が前記容器本体を前記パンチ(6)から分離することを助けるための中央ポート(24)を前記ラム(4)内にさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項６】
前記マニホルド(12)に前記冷却流体媒体を供給するための温度制御装置をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項７】
前記冷却流体媒体温度を制御するために前記パンチ(6)の前記外部温度を監視する手段をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項８】
前記入口管および出口管(8,10)が低伝熱特性を持つ材料から構成されることを特徴とする請求項1に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項９】
前記入口管および出口管(8,10)は、前記パンチ(6)の前記内部表面に前記冷却流体媒体を均一に分配するため対称的な環状配列で交互に並んでいることを特徴とする請求項1に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項１０】
前記パンチ(6)は第2の端部を有すると共に、前記入口ポート(16)は前記パンチ(6)の前記第2の端部近傍に存在することを特徴とする請求項4に記載のパンチアセンブリ(2)。
【請求項１１】
前記パンチ(6)は第1の端部および第2の端部を有し、前記出口ポート(20)は前記パンチ(6)の前記第1の端部近傍に存在すると共に、前記入口ポート(16)は前記パンチ(6)の前記第2の端部に存在することを特徴とする請求項2に記載のパンチアセンブリ(2)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にカップから缶を成形するのに有用な、詳細にはツーピース缶用のパンチに関し、より具体的には内部冷却式のそのようなパンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
成形機が、金属容器の本体を成形するために使用される。浅い金属のカップがパンチによって一連の環状の成形金型中を駆動されて、例えば、既知の絞りおよびしごき工程で、より細長い缶の本体が成形される。従来の缶成形機の一例が、参照によりこの明細書にその開示の全体が組み込まれている、1979年11月13日発行のLee,Jr.による米国特許第4,173,882号（特許文献１参照）に示されている。
【０００３】
一般に、別体のパンチが、絞りおよびしごき機の往復ラムの前端に取り外し可能に固定される。パンチは内部心棒を備え、缶が一連の金型中を通過するとき、その心棒上で成形され、絞られ、しごかれる。パンチと缶本体の内部とパンチが通過する金型との間で繰り返される摩擦接触によってパンチ内で発生する熱に対して、パンチの温度を制御すべきである。
【０００４】
従来の缶の成形では、外部から加えられた冷却流体で動作温度状態を維持する。しかしながら、いくつかの缶成形の応用例では、従来の外部冷却流体の使用を排除することが望ましい。外部冷却流体は、容器表面を汚染することがあり、したがって高コストで環境的に望ましくないことがある缶成形後の洗浄工程を必要とすることがある。
【０００５】
従来の装置はパンチを内部から冷却する。Phalinらの米国特許第4,502,313号（特許文献２参照）は、パンチの内部に隣接した螺旋溝を通って冷却液体が流れることを可能にする、単一冷却入口流路および単一冷却出口流路を開示している。Robbinsの米国特許第5,687,604号（特許文献３参照）と、Muellerの米国特許第5,233,912号（特許文献４参照）および米国特許第5,048,592号（特許文献５参照）と、Ohbaらの米国特許第5,678,442号（特許文献６参照）とは、中央導管を通る冷却流体の供給管および排出管を開示している。Nagaoらの米国特許第6,035,688号（特許文献７参照）は、冷却材を供給するための単一の連続流路を使用する。従来技術のシステムは、ラム内部の周方向の温度勾配を最小限に抑えず、またパンチの一様な冷却をもたらさないので不利である。
【特許文献１】米国特許第4,173,882号明細書
【特許文献２】米国特許第4,502,313号明細書
【特許文献３】米国特許第5,687,604号明細書
【特許文献４】米国特許第5,233,912号明細書
【特許文献５】米国特許第5,048,592号明細書
【特許文献６】米国特許第5,678,442号明細書
【特許文献７】米国特許第6,035,688号明細書
【特許文献８】「INTERNALLY COOLED TOOL PACK」という名称の本願と同時出願された同時係属出願
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明は、複数の環状に配置された流体移動管を通って、径方向に配置されたポートに流体、特に液体の冷却材を供給することによって、従来技術の内部冷却式パンチの欠点を克服することを目的とする。各ポートは、パンチの内部でラムの端部領域上およびその周辺に配置された、パンチの内部表面に隣接する周方向のチャネルに流れ込む。内部冷却式パンチは、外部冷却流体を使用する必要はない。パンチの外部温度を、例えばパンチとの直接接触によってまたはパンチを冷却する流体温度を監視することによって連続して監視することができ、許容されるパンチ温度を維持するために冷却流体媒体温度を自動的に調整することができる。
【０００７】
冷却流体媒体は、温度制御装置によって供給され、ラム中を走る一連の管を通ってパンチに送られる。入口管は冷却媒体をラムの遠位端または前端(第2の端部)あるいはそこのパンチの方へ導く。より近位側または後方に位置する出口管が、冷却媒体をパンチから戻す。複数の平行な入口および出口管が、流体媒体がパンチの内部表面付近で一様に分布するように入口および出口管が交互に並んだ状態で、周方向に対称的に間隔を置いてパンチの周辺部の付近に配置される。対称的なポート配置を備える複数の流体入口および出口の設計は、周方向の温度勾配を最小限に抑えながら、パンチの温度を一定に保つようにする助けとなる。
【０００８】
好ましくは、流体移動管は、パンチ内のラムの壁への熱移動を最小限に抑えるために低伝熱特性を持つ材料から構成される。流体媒体とラムとの間の熱移動を最小限に抑えることは、流体媒体とラムとの間の正確な流体の熱移動および正確な流体媒体入口温度を維持するため、また温度勾配によるラムの変形を最小限に抑えるために望ましい。ラム内で周方向に温度勾配があると、パンチの位置合わせを不都合に変えてラムを歪ませることがある。
【０００９】
移動管同士の間のポート配置は、入口および出口ポートが交互に並んだ状態で周方向に対称であり、したがってラムまたはパンチ表面に移動しそれらを歪ませる恐れのある周方向の温度勾配を最小限に抑える。対称的に交互に並んだ入口および出口ポートは、流体媒体をラムの外側の周りでパンチの内部表面に対して径方向に一様に分布させる。移動管はまた、空気流用の別体の中央ポートを囲んでおり、その流れがパンチから容器を分離するのを助ける。
【００１０】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照する本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図1は、本発明による内部冷却式パンチアセンブリ2の断面図を示す。アセンブリは、容器成形工具アセンブリ(図示せず)の一連の金型(図示せず)中を従来通り往復運動する往復ラム4を含む。そのような工具アセンブリは、「INTERNALLY COOLED TOOL PACK」という名称の本願と同時出願された同時係属出願に見ることができる。ラムの遠位側、外側、または前端の領域は、外径が細くなっている。パンチ6がラムの細くなった遠位端領域に取り外し可能に配置される。
【００１２】
図1および図5に示すように、流体冷却媒体を供給するための複数の流体移動入口管8および冷却媒体を排出するための複数の出口管(流体移動出口管)10が、ラム4の内部に、管8および10が交互に並んだ状態で、周方向に対称な配置内に環状に形成される。温度制御装置13に連結するマニホルド12が、パンチアセンブリの近位端(第1の端部)に設けられ、管8および/または10の少なくとも一方に連結される。
【００１３】
図2から図5は、パンチへの流体冷却媒体の供給を示す。図2は、従来設計の流体媒体温度制御装置13(図3)から、マニホルド12の入口部分、さらにラム4へ、図4に矢印で示すように入口移動管8に沿って遠位端(第2の端部)に向かう冷却媒体の流れを示す。マニホルド12の入口部分14を図3に示す。入口部分14が遠位端付近にあるとき、冷却媒体は、管8から入口ポート16を通って、パンチ6の内部表面または穿孔表面に沿って延びるチャネルまたはクリアランス18へと径方向外向きに流れる。
【００１４】
図6から図8は、パンチからの冷却媒体の排出を示す。図6は、クリアランスまたはチャネル18の近位端(第1の端部)から、チャネル18から出る出口ポート20を径方向に通って、マニホルド12の出口22に至る冷却媒体の流れを示す。冷却媒体は、図8に矢印で示す出口流の方向に、出口管10に沿って後方にまたは近位側に流れる。
【００１５】
図5は複数の入口管8および出口管10がラム4内にそれぞれ交互の環状配置で設けられていることを示す。同様に、流体チャネル18への入口ポート16および出口ポート20が、パンチの内部表面に一様に冷却媒体を分布させるように、対称な環状配置で設けられている。クリアランスまたはチャネル18は、パンチの内部付近に、一連の個別で部分的に周方向の流路またはチャネルあるいは単一の周方向のチャネルを含むことができ、パンチ用の間隔を置いて配置された支持部がそのクリアランス内に位置する。それぞれの入口管8および出口管10は周方向にずれているので、クリアランスが周方向に十分広く、かつ/または入口ポート16および出口ポート20がある角度で傾斜し、したがって媒体が記載のようにパンチ内を流れるようになる。
【００１６】
管8および10は、流体媒体とラムとの間の熱移動を最小限に抑え、正確な流体媒体入口温度を維持し、周方向の温度勾配によるラムの歪みを最小限に抑えるために、低伝熱特性の材料から形成される。そのような温度勾配は、ラムの真直度を維持するのに不都合なことがある。ラムの温度は流体媒体によって冷却され、真直度を維持するために一様に冷却される。さらに、ラムを暖めるために、例えば機械の始動時に流体を加熱することもできる。熱膨張効果を最小限に抑え、絞り、しごきおよび分離工程を改善するためにそれが望ましいことがある。
【００１７】
適当な温度レベルを維持するために、ラムの外部で、その遠位端付近、例えばパンチの外部または内部でパンチ6と通じる、あるいはクリアランス18中の液体の温度を監視する温度計プローブ23で、パンチの温度を連続して監視することができる。
【００１８】
ラム4内に軸方向に配置された別体の中央ポート24は、空気流がパンチから成形された容器を分離するのを助けるのに使用される。
【００１９】
本発明を、その特定の実施形態に関して説明してきたが、多くの他の変形形態および修正形態および他の使用が、当分野の技術者には明らかであろう。したがって、本発明は、本明細書中の具体的開示によってではなく、添付の特許請求の範囲によって制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による内部冷却式パンチの立面断面図である。
【図２】アセンブリに流入する冷却水媒体経路を示す、図1のパンチアセンブリの立面断面図である。
【図３】図1のパンチアセンブリの入口マニホルドを詳細に示す平面断面図である。
【図４】流体冷却媒体の供給を示す、図2に示すパンチアセンブリの遠位端の拡大図である。
【図５】本発明によるパンチへの流体の流れを示す、図1のパンチアセンブリの近位端を示す断面図である。
【図６】流体冷却媒体の排出経路を示す、図1のパンチアセンブリの断面図である。
【図７】図1のパンチアセンブリの出口マニホルドを詳細に示す平面断面図である。
【図８】パンチからの冷却媒体の排出を示す、図2に示すパンチアセンブリの遠位端の拡大図である。
【符号の説明】
【００２１】
2  内部冷却式パンチアセンブリ
4  往復ラム
6  パンチ
8  流体移動入口管
10  流体移動出口管
12  マニホルド
13  温度制御装置
14  マニホルド入口部
16  入口ポート
18  クリアランス、流体チャネル
20  出口ポート
22  マニホルド出口
23  温度計プローブ
24  中央ポート
【図１】
0004068562.tif 000002
【図２】
0004068562.tif 000003
【図３】
0004068562.tif 000004
【図４】
0004068562.tif 000005
【図５】
0004068562.tif 000006
【図８】
0004068562.tif 000007
【図６】
0004068562.tif 000008
【図７】
0004068562.tif 000009