(57)【要約】  缶体が、単動の機械プレスに搭載された工具によって製造され、この工具は、ブランクドローダイを支持する上部リテーナを含み、このブランクドローダイは、ダイの中心ポンチを囲繞する外側の圧力スリーブおよび内側の圧力スリーブを取り囲んでおり、これらはすべて空気作動のピストンを有する。ダイの中心ピストンは、内側の圧力スリーブに対する空気バネを形成する空気流路によって連結される空気溜めを有し、外側の圧力スリーブは、空気溜めと同じ制御可能な空気、あるいは低圧の工場空気ラインの空気を受け取る。内側の圧力スリーブは突き出たノーズ部分を有しており、このノーズ部分がカップの絞りを開始する。また、このノーズ部分は輪郭化された表面を有しており、この輪郭化された表面がダイのコアリング上の対応する表面に適合して、プレスの下降ストローク時に、缶体のチャックウォールを成形しかつ挟み込む。下部のパネルポンチが、プレスの上昇ストローク時に、缶体の中心パネルとパネルウォールとカウンタシンクとを成形する。
2012505082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単動機械プレスにおいてフラットな金属シートからカップ形状の円形の缶体を成形する方法であり、この缶体は中心パネルを含み、この中心パネルは、環状のパネルウォールによって、一般的にＵ字形の断面形状を有する環状のカウンタシンクに繋がれており、このカウンタシンクは、傾斜した環状のチャックウォールによって環状のクラウンに繋がれている缶体の成形方法であって、
前記シートからディスクを打ち抜くステップと、
前記ディスクの環状の部分を、環状のダイのコアリングと、対向する環状の外側のスリーブとの間に把持するステップと、
前記ディスクの環状の内側部分を、前記外側の圧力スリーブの内部に配備される環状の内側の圧力スリーブの突き出た環状のノーズ部分のみと係合させるステップと、
前記内側の圧力スリーブのノーズ部分のみによって、前記外側の圧力スリーブ内部においてカップの絞りを開始するステップと、
その後、前記ディスクの中心部分を、前記内側の圧力スリーブ内部のダイの中心ポンチと係合させるステップと、
前記カップの絞りを、前記内側の圧力スリーブが、前記ダイのコアリングに対して、前記ディスクの傾斜した環状部分を挟み込んで前記チャックウォールを成形するまで継続するステップと、
前記ディスクの中心部分を、前記ダイの中心ポンチによって、前記ダイのコアリング内部のパネルポンチに対してプレスするステップであって、このパネルポンチは、前記カウンタシンクおよび前記パネルウォールを成形するための形体を有する外面部分を含むステップと、
前記カップを完成するために、前記ダイの中心ポンチおよび前記パネルポンチによって、前記ディスクの内側部分の絞りを継続するステップと、
前記パネルポンチの外面部分によって前記中心パネルと前記パネルウォールおよびカウンタシンクとを成形するために、前記内側の圧力スリーブと前記ダイのコアリングとの間における前記チャックウォールの挟み込みを継続しながら、前記パネルポンチおよび前記ダイの中心ポンチの方向を逆転させるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記チャックウォールの曲線状の部分を成形するために、前記内側の圧力スリーブに曲線状の端面を形成し、かつ、対向しかつ適合する曲線状の端面を、前記ダイのコアリングに形成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ダイの中心ポンチを支持するダイの中心ピストンの中心部分の内部に空気溜めチャンバを形成するステップと、前記ダイの中心ピストンと前記ダイの中心ポンチとの間にかつ前記外側の圧力スリーブの内部に環状の第１の空気ピストンチャンバを形成するステップと、この空気ピストンチャンバの内部に前記内側の圧力スリーブと一体型の環状のピストンを配置するステップと、前記空気溜めチャンバを、前記ダイの中心ピストンの内部に円周方向に間隔配置される複数個の流路によって前記空気ピストンチャンバに連結するステップと、制御可能な空気圧力を、前記空気溜めチャンバに、かつ前記複数個の流路から前記空気ピストンチャンバに供給するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記内側の圧力スリーブの環状のノーズ部分の前記ダイの中心ポンチからの軸方向の突き出し長さを正確に選定するために、前記ダイの中心ポンチと前記内側の圧力スリーブ上のピストンとの間に環状のスペーサを配置するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ダイの中心ピストンを、プレスの上部ダイシューに取り付けられる上部リテーナの内部において軸方向に可動に支持するステップと、このダイの中心ピストンとこの上部ダイシューとの間に空気圧力チャンバを形成するステップとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ダイの中心ピストン内部の空気溜めチャンバを、このダイの中心ピストンを囲繞する環状の第２の空気ピストンチャンバに連結するステップと、この環状の第２の空気ピストンチャンバの内部に前記外側の圧力スリーブと一体型の環状のピストンを配置するステップと、同じ制御可能な空気圧力を、前記外側の圧力スリーブ上のピストン用の前記環状の第１の空気チャンバに、かつ、前記空気溜めチャンバを通して前記内側の圧力スリーブ上のピストン用の前記環状の第２の空気ピストンチャンバに供給するステップとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
一体型のピストンを有する前記外側の圧力スリーブを形成するステップと、前記内側の圧力スリーブおよび対応する一体型ピストンを、前記空気溜めチャンバから同じ圧力空気を受け取るように前記外側の圧力スリーブの内側に配置するステップとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
機械プレスにおいてフラットな金属シートからカップ形状の円形の缶体を成形する方法であり、この缶体は中心パネルを含み、この中心パネルは、環状のパネルウォールによって、一般的にＵ字形の断面形状を有する環状のカウンタシンクに繋がれており、このカウンタシンクは、傾斜した環状のチャックウォールによって環状のクラウンに繋がれている缶体の成形方法であって、
環状のブランクドローダイと環状のカットエッジとの間において前記シートからディスクを打ち抜くステップと、
前記ディスクの環状の部分を、環状のダイのコアリングと、対向する環状の外側のスリーブであって環状のピストンを有しかつダイの中心ピストンを囲繞する環状の外側のスリーブとの間に把持するステップと、
前記外側の圧力スリーブの内部に環状の内側の圧力スリーブを配置するステップであって、この内側の圧力スリーブは、前記ダイの中心ピストンを囲繞する環状の空気ピストンチャンバの内部に環状のピストンを有するステップと、
前記ダイの中心ピストンの内部に空気溜めチャンバを形成するステップと、
前記空気溜めチャンバを、前記ダイの中心ピストンの内部に円周方向に間隔配置される細長い複数個の空気流路によって、前記内側の圧力スリーブ用の環状の空気ピストンチャンバに連結するステップと、
カップを成形するために、前記外側の圧力スリーブの内部の前記ディスクの内側部分を、前記内側の圧力スリーブと、この内側の圧力スリーブ内部のダイの中心ポンチとによって絞るステップと、
前記カップの中心部分を、前記ダイの中心ポンチによって、前記ダイのコアリング内部のパネルポンチに対してプレスするステップであって、このパネルポンチは、前記カウンタシンクおよび前記パネルウォールを成形するための形体を有する外面部分を含むステップと、
前記チャックウォールを成形するために、前記カップの傾斜した環状部分を、前記内側の圧力スリーブによって前記ダイのコアリングに対して挟み込むステップと、
前記パネルポンチの外面部分によって前記カウンタシンクおよび前記中心パネルを成形するために、前記内側の圧力スリーブと前記ダイのコアリングとの間における前記チャックウォールの挟み込みを継続しながら、前記パネルポンチおよび前記ダイの中心ポンチの方向を逆転させるステップと、
を含む方法。
【請求項９】
前記チャックウォールの対応する曲線状の部分を成形するために、前記内側の圧力スリーブに端面を形成し、かつ、前記ダイのコアリングに、適合する相手側の曲線状の表面を備えた対向する端面を形成するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
制御可能な空気圧力を前記空気溜めチャンバと前記内側の圧力スリーブ用の環状の空気ピストンチャンバとに供給し、かつ、前記外側の圧力スリーブ用の空気ピストンチャンバにはそれよりかなり低い制御可能な空気圧力を供給するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ダイの中心ピストンの内部の前記空気溜めチャンバを、前記ダイの中心ピストンを囲繞する環状の空気チャンバに延びる空気流路と連結するステップと、
前記外側の圧力スリーブ上の環状のピストンを、前記ダイの中心ピストンを囲繞する環状の空気ピストンチャンバの内部に配置するステップと、
同じ制御された空気圧力を、前記外側の圧力スリーブ上のピストン用の前記環状の空気チャンバに、かつ、前記空気溜めチャンバおよび空気流路を通して前記内側の圧力スリーブ上のピストン用の前記環状の空気チャンバに供給するステップと、
をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
機械プレスによってフラットな金属シートからカップ形状の円形の缶体を成形する装置であり、この缶体は中心パネルを含み、この中心パネルは、環状のパネルウォールによって、一般的にＵ字形の断面形状を有する環状のカウンタシンクに繋がれており、このカウンタシンクは、傾斜した環状のチャックウォールによって環状のクラウンに繋がれている缶体の成形装置であって、
プレスのダイシューによって支持される環状のリテーナと、
空気溜めチャンバを有しかつ前記リテーナの内部に支持されるダイの中心ピストンであって、前記リテーナはこのダイの中心ピストンと共にその間に第１の環状の空気ピストンチャンバを画定するダイの中心ピストンと、
前記リテーナに取り付けられかつ前記ダイの中心ピストンを囲繞する環状のブランクドローダイであって、前記ダイの中心ピストンがダイの中心ポンチを支持するブランクドローダイと、
前記ブランクドローダイの内側に配備される環状の外側の圧力スリーブであり、前記第１空気ピストンチャンバの内部に環状のピストンを有する外側の圧力スリーブであって、
この外側の圧力スリーブと前記ダイの中心ピストンの一部分とがその間に第２の環状の空気ピストンチャンバを画定する外側の圧力スリーブと、
前記外側の圧力スリーブと前記ダイの中心ポンチとの間に配備される環状の内側の圧力スリーブであって、前記第２空気ピストンチャンバの内部に環状のピストンを有する内側の圧力スリーブと、
前記ダイの中心ピストンの内部に円周方向に間隔配置される細長い複数個の空気流路であって、前記空気溜めチャンバを前記第２空気ピストンチャンバに連結すると共に、前記内側の圧力スリーブに対する制御された空気バネ力を生成するように前記空気溜めチャンバと協働する空気流路と、
を含む装置。
【請求項１３】
前記内側の圧力スリーブが、前記装置休止時に、前記ダイの中心ポンチから軸方向に突き出る輪郭化された環状のノーズ部分を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記内側の圧力スリーブの環状のノーズ部分の前記ダイの中心ポンチからの軸方向の突き出し長さを正確に選定するために、前記ダイの中心ポンチと前記内側の圧力スリーブ上のピストンとの間に環状のスペーサをさらに含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記空気溜めチャンバが、空気流路によって、前記第１空気ピストンチャンバに連結され、かつ、同じ制御可能な圧力空気を、前記第１空気ピストンチャンバに、同時に、前記空気溜めチャンバを通して前記第２空気ピストンチャンバに供給するための前記リテーナ内部のポートに連結される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
制御可能な圧力空気を前記空気溜めチャンバおよび前記空気流路に供給するための前記リテーナ内部の第１ポートと、それよりかなり低い圧力空気を、前記外側の圧力スリーブ用の前記第１空気ピストンチャンバに供給するための前記リテーナ内部の第２ポートとをさらに含む、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属シートまたはアルミニウムシートから缶体を成形するための方法および装置に関する。この方法および装置は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５および特許文献６に開示されている方法、および、装置または工具のようなものである。これらの特許の開示内容は、本発明の詳細説明を補足するために、参照によって本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
このような工具アセンブリまたは装置においては、この装置を、上記の特許文献４および特許文献６に開示されているような単動機械プレスに使用するものとして構成して、例えば、上記の特許文献２および特許文献５に開示されているような複動機械プレスの使用を避けることが望ましいと認められてきた。単動の高速プレスは、構造がより簡単でより経済的であり、かつ運転および保守整備がより経済的であると共に、例えば、１．７５インチのストロークと毎分６５０ストロークの速度とにおいて、効率的かつ効果的に運転できる。また、当分野においては、複動プレスよりも遥かに多くの単動高速プレスが使用されている。
【０００３】
また、この装置および工具アセンブリに内側の圧力スリーブおよび外側の圧力スリーブを組み込み、両スリーブを空気圧で操作することが望ましいと認められてきたが、その場合、円周方向に間隔配置され軸方向に延びるスプリングであって、例えば、特許文献６に開示されているようなスプリングによって内側の圧力スリーブを作動させること、あるいは、円周方向に間隔配置され軸方向に延びるピンであって、例えば、特許文献２に開示されているようなピンを用いることは避けることが望ましいとされている。ピンと、そのピンを作動させる単一ピストンとの軸方向の高速の往復動作によって好ましくない付加的な熱が発生し、圧縮スプリングを用いる内側の圧力スリーブに対して、調整可能でかつ正確に制御可能な軸方向の力を作り出すことが難しいのである。
【０００４】
さらに、プレスの高速運転中に外側の圧力スリーブとダイのコアリングとの間の材料が薄くなることを避けるために、外側の圧力スリーブによって、正確に制御可能な一定の力をシート材料の上に印加することが望ましい。また、内側の圧力スリーブに対する正確に制御可能な空気圧も、金属シートを薄くすることなく缶体のカウンタシンク、パネルウォールおよび中心パネルを成形する間、缶体のチャックウォールを保持するために望ましい。さらに、当分野に存在する多くの単動高速プレスにおいて利用可能にするために、缶体製造用の工具アセンブリの垂直高さを最小化することが望ましく、かつ、水冷工具部品の使用を避けるように熱の発生を低く抑えてより高速で運転できることが望ましい。上記の特許文献を吟味すると、いずれの特許も、上記の望ましい特徴をすべて提供するものではないことが明らかになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，７１３，９５８号明細書
【特許文献２】米国特許第４，７１６，７５５号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８０８，０５２号明細書
【特許文献４】米国特許第４，９５５，２２３号明細書
【特許文献５】米国特許第６，６５８，９１１号明細書
【特許文献６】米国特許第７，３０２，８２２号明細書
【特許文献７】米国特許第７，３４１，１６３号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００５／００２９２６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、缶体を高速製造するための改良型の方法と装置または工具とであって上記の望ましい特徴のすべてを備えた方法と装置または工具とに関する。本発明の工具アセンブリは、本出願人に関わる特許文献７および特許文献８に開示されているような缶体の製造用としても理想的に適している。この特許文献７および特許文献８の開示内容も参照によって本願に組み込まれる。本発明の方法と装置または工具アセンブリとは、特に、単動プレスにおける使用と、一様かつ正確な缶体の高速度での製造とに適しており、しかも、運転中の工具アセンブリの熱による変化を避けるために熱の発生が最低に抑えられている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示された一実施形態によれば、缶体は、環状の外側の圧力スリーブの内部に位置する環状の内側の圧力スリーブを含む工具アセンブリによって成形され、この両スリーブ共、対応する環状の空気ピストンチャンバの内部に一体型のピストンを有する。外側の圧力スリーブは、環状のブランクドローダイの内部に支持され、このブランクドローダイは、単動プレスの上部ダイシュー上に取り付けられる上部リテーナに固定される。このリテーナは、軸方向に相対的に可動に支持することができるダイの中心ピストンをも支持し、このダイの中心ピストンは、内側の圧力スリーブ内部のダイの中心ポンチを支持する。ダイの中心ピストンは、制御された圧力においてポートから空気供給される空気溜めチャンバを画定する中心部分を有する。この空気溜めチャンバは、円周方向に間隔配置される複数個の細長い空気流路によって、内側の圧力スリーブ用の空気ピストンチャンバに連結される。外側の圧力スリーブ用の空気ピストンチャンバには、空気が、上部リテーナにおける別個のポートから、制御されたかなり低い圧力において供給される。
【０００８】
内側の圧力スリーブは、ダイの中心ピストンから直角に突き出る環状のノーズ部分を有しており、このノーズ部分が、ダイカットされた金属シートのディスクの内部においてカップの絞りを開始する。この金属シートのディスクは、外側の圧力スリーブと、反対側に固定されるダイのコアリングとの間に保持されている。このダイのコアリングは、プレスの固定された下部ダイシュー上に取り付けられる下部リテーナによって支持される。内側の圧力スリーブのノーズ部分およびダイのコアリングは、ディスクに環状のチャックウォールを成形する互いに適合する輪郭表面を有しており、ダイの中心ポンチが、内側の圧力スリーブと協働してカップの絞りを完成させる。この場合、ダイのコアリング内部に支持されるパネルポンチがカップに係合する。パネルポンチは、缶体の中心パネルと、さらに環状のパネルウォールおよび環状のカウンタシンクとを成形する外面の輪郭化された表面を有する。本発明の別の実施形態においては、外側の圧力スリーブ用の空気ピストンチャンバが、空気溜めチャンバまで延びる空気流路によって連結される。その結果、内側の圧力スリーブ用の空気ピストンチャンバと外側の圧力スリーブ用の空気ピストンチャンバとが、同じ制御可能な空気供給圧力を受け取ることになり、それによって、上部ダイシュー上の工具アセンブリを操作するために、異なる圧力の２つの異なる空気供給ラインを設ける必要性が回避される。
【０００９】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細説明、添付の図面、および請求項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に従って構成されかつ操作される工具アセンブリの軸方向断面図である。
【図２】図１に示す工具アセンブリであって本発明の変更形態または別の実施形態に従って構成される工具アセンブリの軸方向断面図である。
【図３】図１および２に示す工具アセンブリの一部分の拡大断面図であって、本発明に従って缶体を製造するための第１ステップを示す。
【図４】図３と同じ部分の図で、図３に続くステップを示す。
【図５】同様に、図４に続くステップを示す。
【図６】同様に、図５に続くステップを示す。
【図７】同様に、図６に続くステップを示す。
【図８】同様に、図７に続くステップを示す。
【図９】同様に、図８に続くステップを示す。
【図１０】同様に、図９に続くステップを示す。
【図１１】同様に、図１０に続くステップを示す。
【図１２】同様に、図１１に続くステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１２を参照すると、大きく拡大された缶体１５が、約０．００８２インチの厚さの金属シートまたはアルミニウムシートから成形される。缶体１５は、フラットな円形の中心パネル１６を含み、この中心パネル１６は、円錐台状またはテーパ状の環状のパネルウォール部分１７とほぼ円筒状のパネルウォール部分１８とによって、環状のカウンタシンク１９に繋がれており、このカウンタシンク１９は、傾斜したまたは円錐台状の内側のウォール部分２１を有すると共に、一般的にＵ字形の断面形状を備えている。カウンタシンク１９は、僅かに傾斜した環状の外側のウォール部分２２を有し、この外側のウォール部分２２は、環状の下部チャックウォール部分２３と、曲線状の断面形状を有する環状の上部チャックウォール部分２４とに繋がっている。チャックウォールの曲線状の上部ウォール部分２４は、クラウン部分２８の傾斜したまたは円錐台状の環状の内側のウォール部分２６に繋がっており、このクラウン部分２８は、下向きの曲線状の外側の周囲リップ部分２９を有する。缶体１５の断面形状または形体は、本出願人に関わる上記の特許文献８に、さらに具体的に開示されている。しかし、本発明の方法および装置は、異なる形体を有する缶体の製造にも適している場合があり得る。
【００１２】
図１を参照すると、工具アセンブリ３５は、単動機械プレスの上部ダイシュー４０に取り付けられる環状の上部リテーナ３８を含む。このリテーナ３８は円筒状部分４１を有しており、この円筒状部分４１は、上部ダイシュー４０の適合する相手側空洞部４２の中に上向きに延び込むと共に、圧力空気チャンバ４４を画定する。環状のブランクドローダイ４８は外向きに突き出る上部のフランジ部分４９を有しており、このフランジ部分４９が、円周方向に間隔配置される１組のネジ５１によってリテーナ３８に固定される。ブランクドローダイ４８の上部フランジ部分には、フラットな環状の磨きスペーサ５２が固定され、上部リテーナ３８に対するダイ４８の軸方向の正確な間隔を提供する。
【００１３】
環状の外側の圧力スリーブ５５は、ブランクドローダイ４８の内部に軸方向可動に支持され、半径方向のプラスチックの摩耗ピン５７を有する一体型のピストン５６を含む。ダイの中心ピストン６０は、上部リテーナ３８の内部に軸方向可動を支持することができる。このダイの中心ピストン６０は下部部分６２を含むが、この下部部分６２は、中心の頭付きネジ６６によってダイの中心ピストン６０に取り外し可能に固定されるダイの中心ポンチ６５を支持する。ダイの中心ポンチ６５と、ダイの中心ピストン６０の下部部分６２の肩部との間には、フラットな環状の磨きスペーサ６８を配置して、ダイの中心ピストン６０に対するダイの中心ポンチの軸方向位置を正確に選定できるようにする。ダイの中心ピストン６０の中心部分の内部には、円筒状の圧力空気溜めチャンバ７０が形成され、頂部においてネジ付きプラグ７１によって閉止される。この空気溜めチャンバ７０は、リテーナ３８の内部に形成されるポート７４と、ダイの中心ピストン６０の内部に形成される半径方向配列の流路７６とを通して圧力空気を受け取る。
【００１４】
環状の内側の圧力スリーブ８０は、外側の圧力スリーブ５５の内部に軸方向可動に支持され、一体型のピストン８２を含む。この一体型ピストン８２は、このピストン８２と、ダイの中心ピストン６０の下部部分６２の半径方向の肩部８６との間において軸方向に画定される環状の空気ピストンチャンバ８４の内部に閉じ込められる。空気ピストンチャンバ８４は、円周方向に間隔配置される複数個の空気流路８８から圧力空気を受け取る。この空気流路８８は、肩部８６からダイの中心ピストン６０内部の空気溜めチャンバ７０に軸方向に延びている。内側の圧力スリーブ８０のピストン８２と、外側の圧力スリーブ５５のピストン５６と、ダイの中心ピストン６０の上部部分とは、適切な２片の空気シールリングを備えている。外側の圧力スリーブ５５のピストン５６は、環状の空気圧力チャンバ８９の内部に閉じ込められるが、この空気圧力チャンバ８９は、ストップ端の肩部９０まで延びており、環状の空気チャンバ９１と繋がっている。チャンバ８９および９１は、リテーナ３８におけるポート９２から圧力空気を受け取る。
【００１５】
工具アセンブリ３５は、また、単動プレスの定置型下部ダイシュー９５に取り付けられる環状の固定式下部リテーナ９４をも含む。下部リテーナ９４は、環状の上部部分９９を有する固定式のダイのコアリング９８を支持し、かつ、環状のカットエッジダイ１０５を閉じ込める環状の固定式リテーナ１０２をも支持する。リテーナ１０２にはフラットな環状の磨きスペーサ１０７が固定され、カットエッジダイ１０５を閉じ込めると共に、ダイのコアリング９８の環状の上部部分９９に対するカットエッジダイの軸方向の正確な位置決めを可能にする。カットエッジダイ１０５とダイのコアリング９８の上部部分９９との間には、環状の下部圧力スリーブ１１０が配置され、この下部圧力スリーブ１１０は一体型のピストン１１２を有し、この一体型ピストン１１２は、下部リテーナ９４とダイのコアリング９８との間に画定される環状の圧力空気チャンバ１１４の内部に軸方向可動に支持される。チャンバ１１４は、下部リテーナ９４を含むポート（図示なし）から圧力空気を受け取る。
【００１６】
円形のパネルポンチ１１８は、ダイのコアリング９８の上部部分９９の内部に閉じ込められ、パネルポンチのピストン１２２と共に軸方向に可動に固定される。このパネルポンチのピストン１２２は、ダイのコアリング９８の内部に形成される段付きの円筒状の穿孔１２３の内部に支持される。パネルポンチ１１８とパネルポンチのピストン１２２との間には、フラットな環状の磨きスペーサ１２６が配置され、パネルポンチ１１８のピストン１２２上への軸方向の正確な位置決めを可能にする。下部圧力スリーブのピストン１１２とパネルポンチのピストン１２２とは、適切な２片の空気シールリングを備えており、摺動型の気密シールを形成する。パネルポンチのピストン１２２の中心部分の内部には、軸方向に延びる空気圧力流路１２７が形成され、横断流路１２８および環状チャンバ１２９から圧力空気を受け入れる。この流路１２７は、パネルポンチ１１８内部の中心開口１３１を通る上向きの圧力空気の噴流を生成する。この圧力空気の噴流は、図１２に示すように、外側の圧力スリーブ５５がプレスのストロークの終端の近傍で上方に動く時に、缶体１５をその外側の圧力スリーブに対して保持するためのものであり、それによって、完成した缶体を従来方式で横方向に急速に取り出すことができる。
【００１７】
図２を参照すると、変更された工具アセンブリ３５’が工具アセンブリ３５と同様に構成される。変更点は、上部リテーナ３８’内部の空気溜めチャンバ７０が圧力空気を流路１３５から受け取るが、この流路１３５は、圧力空気をポート９２から受け取る環状のチャンバ９１に連結されているという点である。この圧力空気は１２５〜１７０ｐｓｉ程度のものとすることができ、外側の圧力スリーブ５５のピストン５６と内側の圧力スリーブ８０のピストン８２とに対して、同じ空気圧力が印加される。図１の工具アセンブリ３５の場合は、空気溜めチャンバ７０は、１６０〜１７０ｐｓｉ程度の圧力空気をポート７４および流路７６から受け取り、一方、外側の圧力スリーブ５５のピストン５６は、８０〜９０ｐｓｉ程度の圧力空気をポート９２から受け取る。
【００１８】
単動プレスの各ストロークによる工具アセンブリ３５または３５’の操作を表現する図３〜１２の部分拡大図を参照すると、内側の圧力スリーブ８０がノーズ部分１４０を有しており、このノーズ部分１４０は、上部ダイシュー４０の下降ストロークの初期段階および上昇ストロークの最終段階の間、ダイの中心ポンチ６５の底面から下向きに直角に突き出ている。このノーズ部分１４０は、底部の曲線状の端面１４４から円錐台状の傾斜した表面１４７に延びる環状の曲線状の表面１４３を有する。外側の圧力スリーブ５５の底面の端部は、僅かに曲線状のまたはアーチ状の表面１５１を有するが、この表面１５１は、ダイのコアリング９８の上端部分９９に形成されるアーチ状のクラウン表面１５３に対向しかつ適合する。ダイのコアリング９８の上端部分９９は、また、傾斜したまたは円錐台状の表面１５６と、曲線状の環状の表面１５８と、内側の圧力スリーブ８０の底面における対応表面１４７、１４３および１４４に対向しかつ適合する曲線状の表面１６１とを有する。
【００１９】
パネルポンチ１１８はフラットな頂部の円形表面１６３を有し、この円形表面１６３は、テーパ状または円錐台状の表面１６４と、ほぼ円筒状の表面１６６と、内側の圧力スリーブ８０のノーズ部分１４０上の端面１４４に対向する外側のテーパ状または円錐台状の表面１６８とによって囲繞されている。図３および４に示すように、上部ダイシュー４０がその下降ストロークを開始すると、ブランクドローダイ４８がカットエッジダイ１０５と協働して、薄い金属シートまたはアルミニウムシートのほぼ円形のディスク１７０を打ち抜く。上部ダイシューの引き続く下降ストロークによって、ディスク１７０の環状部分が、外側の圧力スリーブ５５とダイのコアリング９８との間に挟み込まれるが、この挟み込みは、外側の圧力スリーブ５５のピストン５６に対して選択された空気圧力によって決定される制御された圧力によって行われる。ディスク１７０の外周のエッジ部分は、ブランクドローダイ４８および対向する下部圧力スリーブ１１０の下方への動きによって、ダイのコアリング９８の上端部分の回りに下向きに絞られる。この絞り操作は、下部圧力スリーブ１１０のピストン１１２に対してチャンバ１１４内部において選択された空気圧力によって制御される挟み込み圧力でもって行われる。
【００２０】
図４および５に示すように、内側の圧力スリーブ８０の突き出たノーズ部分１４０が、外側の圧力スリーブ５５およびダイのコアリング９８の内側のディスク１５０の部分からカップ部分Ｃの絞りを開始する。上部ダイシュー４０の引き続く下降ストロークによって、ダイの中心ポンチ６５が内側の圧力スリーブ８０と協働するようになってカップ部分Ｃの絞りを継続し、一方、ディスク１７０の外側部分は、外側の圧力スリーブ５５と、ダイのコアリング９５と、ブランクドローダイ４８との間において摺動する。図７および８に示すように、上部ダイシュー４０の引き続く下降ストロークによって、ダイの中心ポンチ６５が、カップ部分Ｃがパネルポンチ１１８の頂面１６３に接触するまで、内側の圧力スリーブ８０から延び出る。同時に、内側の圧力スリーブ８０の底部の輪郭化された表面１４３、１４４および１４７が、ディスク１７０の中間の環状部分を、ダイのコアリング９８の適合する相手側の輪郭表面１５８、１６１および１５６に対して挟み込んで、缶体１５の環状部分２２、２３、２４および２６（図１２）を成形する。缶体１５のクラウン部分２８および外側の丸く巻き込まれたリップ部分２９は、外側の圧力スリーブ５５のピストン５６に対する制御された力で、ダイのコアリング９８上に同時に成形される。
【００２１】
単動プレスの上部ダイシュー４０がその下降ストロークの底部に達し（図８）、ピストン５６が肩部９０上に停止すると、ダイの中心ピストン６０上部のチャンバ４４内部の制御された空気圧によって、ダイの中心ピストン６０およびダイの中心ポンチ６５が、僅かに、例えば約０．０１０インチだけ上方に動くことが可能になる。いくつかのプレスにおいては、これによって、すべての最終的な缶体１５の全高が常に一定かつ一様であることが保証される。より正確に制御される他のプレスにおいては、ダイの中心ピストン６０をリテーナ３８または３８’に固定することができる。
【００２２】
ダイシュー４０が上昇ストロークを開始する（図９）と、ダイの中心ポンチ６５は、パネルポンチ１１８と同様に上向きに動き、一方、内側の圧力スリーブ８０は、制御された一定圧力を維持して、缶体部分２２〜２４および２６を、内側の圧力スリーブ８０およびダイのコアリング９８の互いに適合する表面間に保持する。内側の圧力スリーブ８０のこの制御された圧力は、パネルポンチ１１８がパネルポンチピストン１２２によって印加される力によって上方に動く間、維持され、その結果、表面１６４、１６６および１６８が、図１１に示すように、缶体１５に環状部分１７、１８、１９および２１を成形する。上部ダイシュー４０がそのストローク上昇を続行すると、完成した缶体１５が、外側の圧力スリーブ５５の上方への動きと共に、パネルポンチ１１８の孔１３１からパネルウォール１６に対して上向きに導かれる空気噴流流れの結果として、ダイのコアリング９８およびパネルポンチ１１８から上方に動く。
【００２３】
工具アセンブリ３５または３５’の構成および操作は、前記の段落[０００２]〜[０００４]に述べた重要かつ望ましい特徴および利点を提供することが分かった。例えば、このコンパクトな工具アセンブリは、単動機械プレスにおいて操作するのに適しており、工具アセンブリの全高が低くなっているので、当分野に存在するほとんどの単動高速プレスにおいて使用することが可能である。別の重要な利点として、空気溜めチャンバ７０と、ダイの中心ピストン６０の内部に円周方向に間隔配置される１組の空気流路８８とによって、ピストンチャンバ８４の内部においてより低圧の空気を使用し得るようになる点がある。すなわち、内側の圧力スリーブ８０のピストン８２上に印加される空気圧力が低下すると、高速運転中の工具アセンブリの上部部分における熱の発生が低下し、その結果、工具アセンブリがより一様かつ正確な缶体を製造するのである。
【００２４】
空気溜め７０および流路８８内部の圧力空気は空気バネとしても作用する。この空気バネは、熱の発生を抑えるだけでなく、内側の圧力スリーブ８０のピストン８２上に印加される弾性力の正確な選択を可能にして、固定式のダイのコアリング９８に対して内側の圧力スリーブ８０によって印加されるディスク１７０上への所望の正確な挟み込み力を保証する。工具アセンブリ３５は、また、外側の圧力スリーブ５５のピストン５６に対して、例えば８０〜９０ｐｓｉのような低圧の工場供給空気の使用をも可能にする。外側の圧力スリーブに対して正確に制御された低圧空気を用いると、カップ部分Ｃの成形時に、金属シートが外側の圧力スリーブ５５と、ダイのコアリング９８と、ブランクドローダイとの間において摺動する際に、その金属シートが延びることが避けられる。
【００２５】
さらに別の利点は、内側の圧力スリーブ８０のノーズ部分１４０が、ダイの中心ピストン６５の下に直角に突き出ていることによってもたらされる。この結果、図５に示すように、このノーズ部分がカップ部分Ｃの成形を開始する。このノーズ部分１４０は、また、缶体１５の環状部分２２〜２４および２６の皺の発生なしの精密成形を保証し、これらの缶体部分は、図１０に示すように、パネルポンチ１１８が上方に動く際に、パネルウォール部分１７および１８が精密成形される間、および、傾斜したウォール部分２１を含むカウンタシンク１９が成形される間、内側の圧力スリーブ８０とダイのコアリング９８との互いに適合する表面間に固く保持される。上記の利点は、本発明の工具アセンブリを、プレスストロークが約１．７５インチの単動プレスにおいて例えば毎分６５０ストロークのような高速で運転する場合に、特に望ましい点である。
【００２６】
以上述べた装置または工具アセンブリ、および、その操作方法は本発明の好ましい実施形態を構成するが、本発明は、記述されたこの工具アセンブリおよび方法ステップに限定されないこと、および、添付の請求項に記載される本発明の範囲および本質から逸脱することなく、変更をなし得ることが理解されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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