エアゾール缶の缶本体を製造する装置及び方法
【課題】円筒壁と径のより小さいネック部とを備えた缶本体を１つの加工方向での１回の加工ストロークで製造することができる装置及び方法を提供する。
【解決手段】装置（１０）は、加工ストロークの第１の段階における丸い円盤状又は板状素材（３２）からのカップ部の深絞りのため使用される駆動可能な絞りリング（２７）を有している。この第１の段階の終了後、カップ部は、しごき加工マンドレル（５９）を用いてしごき加工チャネル（３８）の中へ絞り込まれ、そして、しごき加工されたワークピースに形成される。最終的に、ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）は、しごき加工マンドレル（５９）のガイド凹部（６０）から外に出され、加工ストロークのストレッチ絞り段階において、ドーマー（４５）のフォーミング加工窪み部（４８）と連動して、ネック部の少なくとも一部分を形成する。
【解決手段】装置（１０）は、加工ストロークの第１の段階における丸い円盤状又は板状素材（３２）からのカップ部の深絞りのため使用される駆動可能な絞りリング（２７）を有している。この第１の段階の終了後、カップ部は、しごき加工マンドレル（５９）を用いてしごき加工チャネル（３８）の中へ絞り込まれ、そして、しごき加工されたワークピースに形成される。最終的に、ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）は、しごき加工マンドレル（５９）のガイド凹部（６０）から外に出され、加工ストロークのストレッチ絞り段階において、ドーマー（４５）のフォーミング加工窪み部（４８）と連動して、ネック部の少なくとも一部分を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、エアゾール缶を製造するため使用される缶本体を製造する装置及び方法に関する。製造されるべき缶本体は、円筒壁部より小さい径をもつネック部が隣接している円筒壁部を有し、ネック部は、好ましくは、円筒端部を有している。この缶本体は、その後、エアゾール缶の製造のための半完成部品として使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
エアゾール缶の製造は相反する目的の制約を受けている。異なる製造業者からのエアゾール缶はそれぞれ他のエアゾール缶より卓越しているべきであるとする一方で、材料及びコストの費用増加を招く可能性があり、他方で、低材料消費及び軽量がコスト面の理由及び、特に環境面の理由とのために要求される。飲料用缶と比べて、エアゾール缶の必要量は、かなり少ないので、飲料用缶と同じ規模の経済性は、達成することができない。飲料用缶の製造のため能力を発揮していた複雑かつ高価な製造装置は、したがって、エアゾール缶の製造用の装置に簡単に置き換えることができない。
【０００３】
特許文献１は、底及び隣接する円筒壁をもつワークピースが予め形成されたカップ部からしごき加工によって作られ、例えば、缶本体を製造するため使用される、いわゆる「本体製造装置」について説明している。狭小部はこの装置を用いては実現できない。
【０００４】
缶の制御されたスピン・フロー・フォーミング加工の機械及び方法は、特許文献２から知られている。本文献は、予め形成されたカップ部がしごき加工によって成形され、カップ部の底が縮小し、円筒壁の長さが増大する従来型の方法から進む。その後、壁は、ネック部及びフランジを備えた別個の装置の中に設けることが可能である。例えば、ダイ・フォーミング、ローラー・スピニング、又は、プレッシャー・フォーミングが外周に沿って回転し、缶本体の内部に設けられた内側部材と相互に作用するスピニング・ローラーを使用するネック成形のため提案される。
【０００５】
特許文献２は、金属破損を最小限に抑えるためにフォーミング加工中に金属フローを制御するスピン・フロー・フォーミング加工方法を提案する。
【０００６】
缶本体を製造する方法は、カップ部が最初に深絞り加工によって板状の素材から作られる特許文献３から知られている。その後、カップ部は、しごき加工によってしごき加工されたワークピースに成形され、次に、しごき加工されたワークピースの周囲が数回の個別のステップで較正され、このため、数個の金型セットが使用される。各金型セットは、金型及び反転金型を有している。このしごき加工されたワークピースの周面の較正の間、円筒壁の過剰な厚さは保たれる。最終的に、成形された領域が、いわゆるハイドロフォーミング加工又は圧力パッドによって壁に作られ、狭小部として内向きに、又は、外向きのいずれかに突起することができる。この製造方法の場合も同様に、様々な装置が異なるプロセスステップのため必要であり、製造を非常に高価にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５３５７７７９号明細書
【特許文献２】ドイツ国特許公報第３７８３５０９ Ｔ２号
【特許文献３】ドイツ国特許公報第６９７１１５８７ Ｔ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この周知の従来技術から発して、簡単なツールで間に合い、したがって、少ない量に対しても経済的に使用することができる、特に、エアゾール缶用の缶本体を製造する装置及び方法を提供することは、本発明の課題であるとみなすことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１の特徴を備えた装置と、請求項１２の特徴を備えた方法とによって解決される。
【００１０】
発明の核心は、缶、特に、エアゾール缶の製造のため使用される缶本体が、一般に、数個のマンドレルを用いる単一の、かつ、好ましくは、垂直加工ストロークで半完成部品として製造されることである。最初に、カップ部は、絞りリングを用いて深絞り加工(deep -drawing)によって、板状の、かつ、好ましくは、円形素材から製造される。カップ部の深絞り加工後、絞りリングは、好ましくは、絞りリングと同軸上に配置されたしごき加工(ironing)マンドレルのための留め具としての役目を果たし、この加工マンドレルは、加工ストロークの方向に移動され、カップ部と組み合わされ、しごき加工チャネルではあるがカップ部を絞り込む。この加工ストロークの段階中に、底と、底に隣接する円筒壁とを含むしごき加工されたワークピースがカップ部から製造される。しごき加工中に、壁の軸方向長さは、増加するが、壁の厚さは、減少する。このしごき加工は、いくつかの個別のステップにおいてしごき加工チャネルの内部のしごき加工リングによって実行することができる。
【００１１】
最後に、加工ストロークの最後の段階中に、かつ、しごき加工されたワークピースの底又は中央底部のストレッチフォーミング加工の結果として、ワークピースの軸方向長さは、さらに増大され、ネック部は、円筒壁の径より小さい径を用いて形成される。そうするために、加工ストロークの最後の段階中にしごき加工マンドレルと相対的に移動し、しごき加工されたワークピースの底からネック部を形成するストレッチフォーミング加工マンドレルが設けられる。ストレッチフォーミング加工マンドレルは、ここで、好ましくは、しごき加工チャネルへの拡張部にフォーミング加工窪み部を有しているドーマーと一緒に動作する。そのようにする間に、ストレッチフォーミング加工マンドレルは、しごき加工されたワークピースの底部をドーマーのフォーミング加工窪み部に圧入する。しごき加工マンドレルは、ここで、好ましくは、留め具として使用され、ドーマー上の接触面と相互作用する。
【００１２】
円筒壁と、より小さい径をもつ隣接するネック部とを備えた缶本体は、このようにして、好ましくは、垂直方向に、かつ、単一の加工ストロークにおける絞りリングと、しごき加工マンドレルと、ストレッチフォーミング加工マンドレルとの１回の移動によって製造することができる。缶本体は、単一のセットアップで製造される。ワークピースは、フォーミング加工段階の合間に異なる機械加工装置の間で移動されない。板状素材の缶本体へのフォーミング加工は、装置の縦軸、好ましくは、垂直方向に沿った１つの加工方向における１回の加工ストロークによって実現される。このようにするため必要な装置は、非常に単純な設計であり、したがって、安価に製造できる。装置は、その結果、少量でも経済的に使用することができる。狭小又は絞り込まれたネック部を製造するための複雑なツールは、不要である。缶本体から完成した缶、特に、エアゾール缶へのさらなる処理は、その後、簡単かつ経済的に設計することが可能であり、例えば、ネック部の閉じたままの端は、レーザ切断又は別の切断プロセスによって開くことが可能であり、開いている反対端は、円形底を挿入することによって閉じられる。このタイプの円形底は、簡単かつ安価に製造し、缶本体の円筒壁に接続することが可能である。
【００１３】
装置の有利な実施形態では、しごき加工マンドレルは、中空円筒設計を有し、ストレッチフォーミング加工マンドレルを同軸状に取り囲む。しごき加工マンドレルは、ストレッチフォーミング加工マンドレルと相対移動可能に搭載することが可能であり、ストレッチフォーミング加工マンドレルの外面と接触可能である。ストレッチフォーミング加工マンドレルは、しごき加工されたワークピースを製造するためにしごき加工中に、中空円筒しごき加工マンドレルの中央凹部の内側に位置している。ストレッチフォーミング加工マンドレルは、好ましくは、ネック部がストレッチフォーミング加工によってしごき加工されたワークピースの底から成形されるまで、しごき加工マンドレルの中央凹部から外に出されない。
【００１４】
絞りリングは、移動モード中に、絞りリングの位置又は移動を制御又は調節することができる絞りリング駆動ユニットによって移動される。絞りリング駆動ユニットは、力モード中に、絞りリングによってカップ部に加えられる力を制御又は調節する。このようにして、絞りリングは、カップの深絞り加工のためにも、しごき加工中の留め具としても使用することができる。
【００１５】
好ましい実施形態では、ストレッチフォーミング加工マンドレルとしごき加工マンドレルとを収容するパンチ装置に阻止装置が設けられる。阻止装置は、阻止位置において、加工ストローク中にストレッチフォーミング加工マンドレルとしごき加工マンドレルとの間の相対移動を阻止する。特に、阻止装置は、カップ部からしごき加工されたワークピースを製造するためにしごき加工中に阻止位置にある。このことは、しごき加工マンドレルがこのしごき加工マンドレルの領域でカップ部／ワークピースの底と接触することと、ワークピースの望ましくない変形が生じないことを確実にする。
【００１６】
阻止装置は、好ましくは、ネック部の製造のためのストレッチフォーミング加工動作が完了するまで、解除位置に切り替えられない。しごき加工マンドレルは、ここで、好ましくは、しごき加工チャネルの端で接触面と接触し、留め具の機能を実行することができる。加工方向におけるパンチ装置の継続的な移動のため、ストレッチフォーミング加工マンドレルは、しごき加工マンドレルの中央凹部から外へ出され、しごき加工されたワークピースの底部／底を形成する。ここで、しごき加工マンドレルは、好ましくは、底部をドーマーのフォーミング加工窪み部に圧入する。ストレッチフォーミング加工マンドレルによるストレッチフォーミング加工動作の最後に、加工方向における加工ストロークが終わる。パンチ装置駆動ユニットは、しごき加工マンドレルと共にパンチ装置を移動させ、ストレッチフォーミング加工マンドレルを加工方向と反対に移動させる。この戻りストローク移動中に、缶本体は、しごき加工マンドレルから取り出すことができる。
【００１７】
本発明の有利な実施形態は、独立請求項と詳細な説明とに記載される。詳細な説明は、添付図面に基づいて発明による装置及び発明による方法の設計例を説明する。詳細な説明は、ここでは、発明の実質的な特徴に制限する。図面は、さらに参照されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】缶本体を製造する装置の設計例を示す加工ストローク開始時の縦断面概略図である。
【図２】板状素材からのカップ部の深絞り加工後の図１による装置を示す図である。
【図３】しごき加工チャネルを通るしごき加工終了後の図１及び２による装置を示す図である。
【図４】加工ストローク終了時のしごき加工されたワークピースの底部のストレッチフォーミング加工中の図１から３による装置を示す図である。
【図５】完全に製造された缶本体の縦断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１から４は、缶本体１１を製造する装置１０の好ましい設計例を示す。缶本体１１は、図４に縦断面概略図で示され、缶本体１１の一端でネック部１３に続く円筒状壁１２を有している。ネック部１３の領域では、缶本体１１の径は、円筒壁１２の領域における径より小さい。円筒壁１２から始めて、缶本体１１は、第１の領域１３ａにおいて先細になるので、缶本体１１の外面は、第１の領域１３ａにおいて湾曲している。第１の領域１３ａと隣接して、ネック部１３は、円形壁領域１６によって缶本体１１の閉鎖自由端１５で封止された円筒フランジ１４を備えた第２の領域１３ｂを有している。閉鎖自由端１５の反対側では、缶本体１１は、開口が円筒壁１２の円形リム１８によって限定されている開放端１７を形成する。この缶本体１１は、エアゾール缶を製造するための半完成部品として使用される。そうするために、缶本体１１は、円形底によって開放端１７で封止され、フランジ１４の領域で切開されることができる。
【００２０】
装置１０を、ブロック図の方法で非常に概略的な形として図１から４に示す。ガイドウェイ、フレーム、ベアリングなどは、図示されない。設計例における装置１０は、絞りリング駆動ユニット２５によって加工方向Ａに駆動可能である絞りリング２６を有している。絞りリング２６は、装置１０の縦軸Ｌと同軸上に配置されている。加工方向Ａは、縦軸Ｌと平行に位置合わせされる。
【００２１】
絞りリング２６と同軸状に、本実施例では環状である留め具２７が留め具駆動ユニット２８によって加工方向Ａに移動可能に搭載されている。縦軸Ｌと同軸上に配置され、留め具２７によって囲まれた貫通孔２９により、絞りリング２６は、加工方向Ａに絞りリング駆動ユニット２５によって移動させることが可能である。
【００２２】
留め具２７は、フレームに固定式に配置されたテーブル３３上の支持面３４への板状素材３２のクランプのため使用される。支持面３４は、縦軸Ｌと実質的に直角に位置合わせされ、設計例では、水平平面内に広がる。縦軸Ｌ及び加工方向Ａは、好ましくは、垂直方向に延びる。
【００２３】
支持面３４は、リングを形成し、縦軸Ｌと同軸上に配置されたテーブル３３において円筒深絞り加工チャネル３７の開口を囲む。支持面３４とは反対側の端において、深絞り加工チャネル３７は、円筒しごき加工チャネル３８へと続き、しごき加工チャネル３８の径は、深絞り加工チャネル３７の径より小さい。その結果、リング形状保持止め面４０をもつ段差３９が深絞り加工チャネル３７としごき加工チャネル３８との間の移行点に形成される。保持止め面４０は、支持面３４と平行な平面内に、かつ、本実施例によれば、実質的に水平に広がる。
【００２４】
しごき加工チャネル３８は、段差３９とは反対側の端でドーマー４５によって閉じられる。ドーマー４５は、例えば、ばね列によって形成することができる弾性プリテンション手段４６によってテーブル３３に対抗してプリテンションが加えられる。ドーマー４５は、このように、プリテンション手段４６の力に抗して移動可能に設けられる。しごき加工チャネル３８の拡張部で、ドーマー４５は、しごき加工チャネル３８と関連付けられた加工側４７にフォーミング加工窪み部４８を有している。フォーミング加工窪み部４８は、加工側４７への移行点に、しごき加工チャネル３８と同じ径を有し、フォーミング加工窪み部４８の径が連続的に減少する第１の窪み部領域４９を有している。第１の窪み部領域４９の中でフォーミング加工窪み部４８を制限する壁は、本実施例によれば凹形である。第１の窪み部領域４９と隣接して円筒空洞を提供し、底７５で終わる第２の窪み部領域５０が縦軸Ｌと同軸上に設けられている。
【００２５】
深絞り加工チャネル３７と、しごき加工チャネル３８と、フォーミング加工窪み部４８とは、共通の縦軸Ｌに沿って配置されている。
【００２６】
装置１０は、パンチ装置駆動ユニット５５によって加工方向Ａに移動可能であるパンチ装置５６をさらに有している。パンチ装置５６は、円筒ストレッチフォーミング加工マンドレル５８が縦軸Ｌに沿って配置されているキャリア部品５７を収容している。しごき加工マンドレル５９は、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８と同軸上に配置されている。しごき加工マンドレル５９は、中空円筒形状を有し、好ましくは、しごき加工マンドレルの円筒ガイド凹部６０の領域において、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８の外面に接触する。しごき加工マンドレル５９の端領域５９ａの形状は、フォーミング加工窪み部４８の第１の窪み部領域４９の形状と一致し、実施例によれば、リムなしで、特に、凸形に設計される。しごき加工マンドレル５９は、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に沿って、したがって、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８と相対的に縦軸Ｌに沿って移動可能に設けられている。それは、パンチ装置５６のキャリア部品５７上の力設定手段６１により支えられている。１個以上の螺旋ばねを備えたばね列６２は、設計例では、力設定手段６１として使用される。キャリア部品５７は、パンチ装置５６の加工ストローク中に加工方向Ａとは逆のしごき加工マンドレル５９のどんな移動も阻止するために使用される阻止装置６３をさらに有している。
【００２７】
好ましい設計実施例では、阻止装置６３は、この目的のため、キャリア部品５７としごき加工マンドレル５９との間でばね列６２のばねにオフセットして移動させることができるか、又は、この中間スペースから外へ出ることができる少なくとも１個、そして、好ましくは、より多くの摺動部６４を有している。摺動部６４は、この目的のため、図１に矢印Ｐによって概略的に示されるように、キャリア部品５７上で縦軸Ｌと相対的に半径方向に移動可能に配置されている。摺動部６４がキャリア部品５７としごき加工マンドレル５９との間の中間スペースにある場合、しごき加工マンドレル５９は、加工方向Ａとは逆に、かつ、ばね列６２のばね力に抗して移動不可能であり、ばね列６２を圧縮できない。阻止装置６３は、その結果、図１に示された阻止装置の阻止位置にある。摺動部６４が、しごき加工マンドレル５９とキャリア部品５７との間のこの中間スペースから外に出されると、しごき加工マンドレル５９は、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に対してばね列６２のばね力に抗して、かつ、加工方向Ａと逆に移動可能である。阻止装置６３は、その後、解除位置にある。摺動部は、直線運動又は旋回運動で移動させることができる。
【００２８】
代替的な設計では、阻止装置６３は、可動摺動部６４の代わりに、縦軸Ｌの周りに旋回可能であり、縦軸Ｌの周りに所定の旋回角度で阻止位置と解除位置との間で旋回させられる阻止部品を有することが可能である。阻止位置では、阻止部品は、しごき加工マンドレル５９の関連付けられた端面に接触し、加工方向Ａとは逆の、かつ、ばね列６２のばね力に抗するしごき加工マンドレル５９の移動を阻止する。解除位置では、凹部は、阻止部品の拡張部においてしごき加工マンドレル５９に設けられ、この凹部では、阻止部品は、加工方向Ａとは逆のしごき加工マンドレル５９の移動が可能であるように係合する。例えば、棒状の摺動部６４と一致する阻止部品を設計することができる。
【００２９】
より良い概観のため、図２から４において駆動ユニット２５、２８、５５は、図示されない。好ましい設計例では、各駆動ユニット２５、２８、５５は、電動機、好ましくは、サーボモータで構成されている。これらのサーボモータは、個々に、２つの回転設定の間で交番する交互モードで作動し、クラッチ又はブレーキのような機械的な運動伝達要素なしで管理することが可能である。図５に概略的に示された缶本体１１を製造する方法は、今度は、図１から４に基づいて説明される。
【００３０】
図１では、素材３２は、支持面３４に置かれる。素材３２は、実質的に一定の厚さをもつ円盤状又は板状の形状を有し、かつ、好ましくは、円形の形状を有している。留め具駆動ユニット２８は、加工方向Ａに留め具２７を移動させ、留め具２７と支持面３４との間で素材３２をクランプする。素材３２のクランプ力は、好ましくは、留め具駆動ユニット２８によって制御又は調節される。この状態では、加工方向Ａにおける加工ストロークは、板状素材３２を缶本体１１に形成し始める。そうするために、共に加工方向Ａに、パンチ装置５６がパンチ装置駆動ユニット５５によって移動され、絞りリング２６が絞りリング駆動ユニット２５によって移動される。絞りリング駆動ユニット２５は、ここで、移動モードにあり、この移動モードで、絞りリング駆動ユニット２５は、加工方向Ａにおける絞りリングの移動中に絞りリング２６の位置及び／又は加速度及び／又は速度を制御又は調節する。
【００３１】
絞りリング２６が素材３２と接触すると直ちに、素材を深絞り加工チャネル３７の中に絞り込み始める。留め具駆動ユニット２８は、ここで、留め具２７のクランプ力又は留め具力を調節し、その結果、素材は、留め具２７と支持面３４との間から絞り込まれ、その後、図２に示されるように、深絞り加工チャネル３７の中へ完全に絞り込まれる。深絞り加工の最後に、絞りリング２６は、素材３２を底７１及び円筒壁部７２を含むカップ部７０に形成している。深絞り加工の最後に、絞りリング２６は、壁部７２に隣接する底７１の環状領域を段差３９の保持止め面４０に押し付ける。絞りリング２６のこの位置は、保持止め位置又はクランプ位置と呼ぶこともできる。絞りリング２６がこのクランプ位置に到達すると直ちに、絞りリング駆動ユニット２５は、移動モードから力モードに切り替わる。この力モードでは、絞りリング駆動ユニット２５は、絞りリング２６がカップ部７０の底７１を保持止め面４０に押し付ける力を制御又は調節する。絞りリング２６は、このように、パンチ装置５６の留め具として実際に動作する。
【００３２】
深絞り加工に続いて、加工ストロークのさらなる段階は、加工方向Ａで始まる。パンチ装置５６は、パンチ装置駆動ユニット５５によって加工方向Ａにさらに移動される。阻止装置６３は、阻止位置にあり、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に相対的なしごき加工マンドレル５９のあらゆる移動を阻止する。加工方向Ａでの２個のマンドレル５８、５９の継続的な移動のため、しごき加工マンドレル５９は、底７１と接触し、カップ部７０をしごき加工チャネル３８の中へ絞り込む。
【００３３】
カップ部７０は、しごき加工チャネル３８を通るしごき加工マンドレル５９とストレッチフォーミング加工マンドレル５８との同時移動中に、底７１の表面積が減少すると共に、壁部が缶本体１１の壁１２の所要寸法に最終的に一致するまで、壁部７２の軸方向長さが増加し、壁部の壁厚が減少して形成される。しごき加工の最後に、カップ部７０は、図３に示されるように、しごき加工されたワークピース７３に仕上げられる。
【００３４】
カップ部７０のしごき加工されたワークピース７３へのフォーミング加工の後に、加工方向Ａにおける加工ストロークの最終段階が続けられる。最初に、パンチ装置５６は、このパンチ装置の２個のマンドレル５８、５９と共に、しごき加工されたワークピース７３がフォーミング加工窪み部４８の第１の領域４９の壁と接触するまで、加工方向Ａに移動される。この位置では、阻止装置６３は、この阻止装置の解除位置に切り替えられる。解除位置への阻止装置６３の切り替えは、しごき加工マンドレル５９が加工方向Ａと逆に、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に対し移動されることを可能にする。パンチ装置駆動ユニット５５は、加工方向Ａにパンチ装置５６をさらに移動させる。ドーマー４５がプリテンション手段４６によってしごき加工マンドレル５９に押し付けられるので、加工マンドレル５９は、ばね列６２のばね力に抗して、かつ、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に対し移動される。ばね列６２によって形成された力設定手段６１は、ここで、しごき加工マンドレル５９がしごき加工されたワークピース７３をドーマー４５のフォーミング加工窪み部４８の第１の窪み部領域４９の壁に対して押圧するクランプ力又は保持力を決定する。同時に、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８は、しごき加工されたワークピース７３の中央底部７４をフォーミング加工窪み部４８の第２の窪み部領域５０へと押圧する。しごき加工されたワークピース７３の軸方向長さは、ここで増大する。加工方向Ａにおけるこの加工ストロークの最後の段階中に、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８及びドーマー４５が相互作用して、しごき加工されたワークピース７３のストレッチフォーミング加工が行われる。
【００３５】
図４は、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８が中央底部７４をフォーミング加工窪み部４８の第２の領域５０の底７５に押し付ける加工方向Ａにおける加工ストロークの最終位置を示す。素材３２の缶本体１１へのフォーミング加工が完了し、パンチ装置駆動ユニット５５は、加工方向Ａと逆に初期位置へパンチ装置５６を移動させることができる。この戻りストローク中に、缶本体１１は、パンチ装置５６、又は、しごき加工マンドレル５９から取り出すことができる。この目的のため、詳細には図示されない取り出し手段は、しごき加工マンドレル５９の外面と接触させることが可能であり、戻りストロークが継続しているときに缶本体１１が取り外されるように、缶本体１１のリム１８と係合することができる。
【００３６】
３つのフォーミング加工マンドレル２６、５８及び５９と留め具２７との戻りストロークの後、次の丸い円盤状又は板状素材３２を挿入し、次の加工ストロークにおいて前述されるように形成することが可能である。
【００３７】
本発明は、このように、円筒壁１２とより小さい径をもつネック部１３とを含む缶本体１１が１回の加工ストロークにおいて、かつ、１つの加工方向Ａで製造できる装置及び方法に関する。装置１０は、加工ストロークの第１の段階において板状素材３２からカップ部７０を深絞り加工するため使用される駆動可能な絞りリング２７を有している。この第１の段階の完了後、カップ部７０は、しごき加工マンドレル５９を用いてしごき加工チャネル３８の中に絞り込まれ、しごき加工されたワークピース７３に形成される。最後に、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８は、しごき加工マンドレル５９のガイド凹部６０から外に出され、加工ストロークのストレッチ絞り加工段階において、ドーマー４５のフォーミング加工窪み部４８と連動して、ネック部１３又は少なくともネック部の一部分を形成する。ストレッチ絞り加工段階の結果、加工ストロークが完了する。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 装置
１１ 缶本体
１２ 壁
１３ ネック部
１３ａ ネック部の第１の領域
１３ｂ ネック部の第２の領域
１４ フランジ
１５ 閉鎖自由端
１６ 壁領域
１７ 開放端
１８ リム
２５ 絞りリング駆動ユニット
２６ 絞りリング
２７ 留め具
２８ 留め具駆動ユニット
２９ 貫通孔
３２ 素材
３３ テーブル
３４ 支持面
３７ 深絞り加工チャネル
３８ しごき加工チャネル
３９ 段差
４０ 保持止め面
４５ ドーマー
４６ プリテンション手段
４７ 加工側
４８ フォーミング加工窪み部
４９ 第１の窪み部領域
５０ 第２の窪み部領域
５５ パンチ装置駆動ユニット
５６ パンチ装置
５７ キャリア部品
５８ ストレッチフォーミング加工マンドレル
５９ しごき加工マンドレル
５９ａ しごき加工マンドレルの端領域
６０ ガイド凹部
６１ 力設定手段
６２ ばね列
６３ 阻止装置
６４ 摺動部
７０ カップ部
７１ 底
７２ 壁部
７３ しごき加工されたワークピース
７４ 中央底部
７５ 底
Ａ 加工方向
Ｌ 縦軸
Ｐ 矢印
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、エアゾール缶を製造するため使用される缶本体を製造する装置及び方法に関する。製造されるべき缶本体は、円筒壁部より小さい径をもつネック部が隣接している円筒壁部を有し、ネック部は、好ましくは、円筒端部を有している。この缶本体は、その後、エアゾール缶の製造のための半完成部品として使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
エアゾール缶の製造は相反する目的の制約を受けている。異なる製造業者からのエアゾール缶はそれぞれ他のエアゾール缶より卓越しているべきであるとする一方で、材料及びコストの費用増加を招く可能性があり、他方で、低材料消費及び軽量がコスト面の理由及び、特に環境面の理由とのために要求される。飲料用缶と比べて、エアゾール缶の必要量は、かなり少ないので、飲料用缶と同じ規模の経済性は、達成することができない。飲料用缶の製造のため能力を発揮していた複雑かつ高価な製造装置は、したがって、エアゾール缶の製造用の装置に簡単に置き換えることができない。
【０００３】
特許文献１は、底及び隣接する円筒壁をもつワークピースが予め形成されたカップ部からしごき加工によって作られ、例えば、缶本体を製造するため使用される、いわゆる「本体製造装置」について説明している。狭小部はこの装置を用いては実現できない。
【０００４】
缶の制御されたスピン・フロー・フォーミング加工の機械及び方法は、特許文献２から知られている。本文献は、予め形成されたカップ部がしごき加工によって成形され、カップ部の底が縮小し、円筒壁の長さが増大する従来型の方法から進む。その後、壁は、ネック部及びフランジを備えた別個の装置の中に設けることが可能である。例えば、ダイ・フォーミング、ローラー・スピニング、又は、プレッシャー・フォーミングが外周に沿って回転し、缶本体の内部に設けられた内側部材と相互に作用するスピニング・ローラーを使用するネック成形のため提案される。
【０００５】
特許文献２は、金属破損を最小限に抑えるためにフォーミング加工中に金属フローを制御するスピン・フロー・フォーミング加工方法を提案する。
【０００６】
缶本体を製造する方法は、カップ部が最初に深絞り加工によって板状の素材から作られる特許文献３から知られている。その後、カップ部は、しごき加工によってしごき加工されたワークピースに成形され、次に、しごき加工されたワークピースの周囲が数回の個別のステップで較正され、このため、数個の金型セットが使用される。各金型セットは、金型及び反転金型を有している。このしごき加工されたワークピースの周面の較正の間、円筒壁の過剰な厚さは保たれる。最終的に、成形された領域が、いわゆるハイドロフォーミング加工又は圧力パッドによって壁に作られ、狭小部として内向きに、又は、外向きのいずれかに突起することができる。この製造方法の場合も同様に、様々な装置が異なるプロセスステップのため必要であり、製造を非常に高価にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５３５７７７９号明細書
【特許文献２】ドイツ国特許公報第３７８３５０９ Ｔ２号
【特許文献３】ドイツ国特許公報第６９７１１５８７ Ｔ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この周知の従来技術から発して、簡単なツールで間に合い、したがって、少ない量に対しても経済的に使用することができる、特に、エアゾール缶用の缶本体を製造する装置及び方法を提供することは、本発明の課題であるとみなすことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１の特徴を備えた装置と、請求項１２の特徴を備えた方法とによって解決される。
【００１０】
発明の核心は、缶、特に、エアゾール缶の製造のため使用される缶本体が、一般に、数個のマンドレルを用いる単一の、かつ、好ましくは、垂直加工ストロークで半完成部品として製造されることである。最初に、カップ部は、絞りリングを用いて深絞り加工(deep -drawing)によって、板状の、かつ、好ましくは、円形素材から製造される。カップ部の深絞り加工後、絞りリングは、好ましくは、絞りリングと同軸上に配置されたしごき加工(ironing)マンドレルのための留め具としての役目を果たし、この加工マンドレルは、加工ストロークの方向に移動され、カップ部と組み合わされ、しごき加工チャネルではあるがカップ部を絞り込む。この加工ストロークの段階中に、底と、底に隣接する円筒壁とを含むしごき加工されたワークピースがカップ部から製造される。しごき加工中に、壁の軸方向長さは、増加するが、壁の厚さは、減少する。このしごき加工は、いくつかの個別のステップにおいてしごき加工チャネルの内部のしごき加工リングによって実行することができる。
【００１１】
最後に、加工ストロークの最後の段階中に、かつ、しごき加工されたワークピースの底又は中央底部のストレッチフォーミング加工の結果として、ワークピースの軸方向長さは、さらに増大され、ネック部は、円筒壁の径より小さい径を用いて形成される。そうするために、加工ストロークの最後の段階中にしごき加工マンドレルと相対的に移動し、しごき加工されたワークピースの底からネック部を形成するストレッチフォーミング加工マンドレルが設けられる。ストレッチフォーミング加工マンドレルは、ここで、好ましくは、しごき加工チャネルへの拡張部にフォーミング加工窪み部を有しているドーマーと一緒に動作する。そのようにする間に、ストレッチフォーミング加工マンドレルは、しごき加工されたワークピースの底部をドーマーのフォーミング加工窪み部に圧入する。しごき加工マンドレルは、ここで、好ましくは、留め具として使用され、ドーマー上の接触面と相互作用する。
【００１２】
円筒壁と、より小さい径をもつ隣接するネック部とを備えた缶本体は、このようにして、好ましくは、垂直方向に、かつ、単一の加工ストロークにおける絞りリングと、しごき加工マンドレルと、ストレッチフォーミング加工マンドレルとの１回の移動によって製造することができる。缶本体は、単一のセットアップで製造される。ワークピースは、フォーミング加工段階の合間に異なる機械加工装置の間で移動されない。板状素材の缶本体へのフォーミング加工は、装置の縦軸、好ましくは、垂直方向に沿った１つの加工方向における１回の加工ストロークによって実現される。このようにするため必要な装置は、非常に単純な設計であり、したがって、安価に製造できる。装置は、その結果、少量でも経済的に使用することができる。狭小又は絞り込まれたネック部を製造するための複雑なツールは、不要である。缶本体から完成した缶、特に、エアゾール缶へのさらなる処理は、その後、簡単かつ経済的に設計することが可能であり、例えば、ネック部の閉じたままの端は、レーザ切断又は別の切断プロセスによって開くことが可能であり、開いている反対端は、円形底を挿入することによって閉じられる。このタイプの円形底は、簡単かつ安価に製造し、缶本体の円筒壁に接続することが可能である。
【００１３】
装置の有利な実施形態では、しごき加工マンドレルは、中空円筒設計を有し、ストレッチフォーミング加工マンドレルを同軸状に取り囲む。しごき加工マンドレルは、ストレッチフォーミング加工マンドレルと相対移動可能に搭載することが可能であり、ストレッチフォーミング加工マンドレルの外面と接触可能である。ストレッチフォーミング加工マンドレルは、しごき加工されたワークピースを製造するためにしごき加工中に、中空円筒しごき加工マンドレルの中央凹部の内側に位置している。ストレッチフォーミング加工マンドレルは、好ましくは、ネック部がストレッチフォーミング加工によってしごき加工されたワークピースの底から成形されるまで、しごき加工マンドレルの中央凹部から外に出されない。
【００１４】
絞りリングは、移動モード中に、絞りリングの位置又は移動を制御又は調節することができる絞りリング駆動ユニットによって移動される。絞りリング駆動ユニットは、力モード中に、絞りリングによってカップ部に加えられる力を制御又は調節する。このようにして、絞りリングは、カップの深絞り加工のためにも、しごき加工中の留め具としても使用することができる。
【００１５】
好ましい実施形態では、ストレッチフォーミング加工マンドレルとしごき加工マンドレルとを収容するパンチ装置に阻止装置が設けられる。阻止装置は、阻止位置において、加工ストローク中にストレッチフォーミング加工マンドレルとしごき加工マンドレルとの間の相対移動を阻止する。特に、阻止装置は、カップ部からしごき加工されたワークピースを製造するためにしごき加工中に阻止位置にある。このことは、しごき加工マンドレルがこのしごき加工マンドレルの領域でカップ部／ワークピースの底と接触することと、ワークピースの望ましくない変形が生じないことを確実にする。
【００１６】
阻止装置は、好ましくは、ネック部の製造のためのストレッチフォーミング加工動作が完了するまで、解除位置に切り替えられない。しごき加工マンドレルは、ここで、好ましくは、しごき加工チャネルの端で接触面と接触し、留め具の機能を実行することができる。加工方向におけるパンチ装置の継続的な移動のため、ストレッチフォーミング加工マンドレルは、しごき加工マンドレルの中央凹部から外へ出され、しごき加工されたワークピースの底部／底を形成する。ここで、しごき加工マンドレルは、好ましくは、底部をドーマーのフォーミング加工窪み部に圧入する。ストレッチフォーミング加工マンドレルによるストレッチフォーミング加工動作の最後に、加工方向における加工ストロークが終わる。パンチ装置駆動ユニットは、しごき加工マンドレルと共にパンチ装置を移動させ、ストレッチフォーミング加工マンドレルを加工方向と反対に移動させる。この戻りストローク移動中に、缶本体は、しごき加工マンドレルから取り出すことができる。
【００１７】
本発明の有利な実施形態は、独立請求項と詳細な説明とに記載される。詳細な説明は、添付図面に基づいて発明による装置及び発明による方法の設計例を説明する。詳細な説明は、ここでは、発明の実質的な特徴に制限する。図面は、さらに参照されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】缶本体を製造する装置の設計例を示す加工ストローク開始時の縦断面概略図である。
【図２】板状素材からのカップ部の深絞り加工後の図１による装置を示す図である。
【図３】しごき加工チャネルを通るしごき加工終了後の図１及び２による装置を示す図である。
【図４】加工ストローク終了時のしごき加工されたワークピースの底部のストレッチフォーミング加工中の図１から３による装置を示す図である。
【図５】完全に製造された缶本体の縦断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１から４は、缶本体１１を製造する装置１０の好ましい設計例を示す。缶本体１１は、図４に縦断面概略図で示され、缶本体１１の一端でネック部１３に続く円筒状壁１２を有している。ネック部１３の領域では、缶本体１１の径は、円筒壁１２の領域における径より小さい。円筒壁１２から始めて、缶本体１１は、第１の領域１３ａにおいて先細になるので、缶本体１１の外面は、第１の領域１３ａにおいて湾曲している。第１の領域１３ａと隣接して、ネック部１３は、円形壁領域１６によって缶本体１１の閉鎖自由端１５で封止された円筒フランジ１４を備えた第２の領域１３ｂを有している。閉鎖自由端１５の反対側では、缶本体１１は、開口が円筒壁１２の円形リム１８によって限定されている開放端１７を形成する。この缶本体１１は、エアゾール缶を製造するための半完成部品として使用される。そうするために、缶本体１１は、円形底によって開放端１７で封止され、フランジ１４の領域で切開されることができる。
【００２０】
装置１０を、ブロック図の方法で非常に概略的な形として図１から４に示す。ガイドウェイ、フレーム、ベアリングなどは、図示されない。設計例における装置１０は、絞りリング駆動ユニット２５によって加工方向Ａに駆動可能である絞りリング２６を有している。絞りリング２６は、装置１０の縦軸Ｌと同軸上に配置されている。加工方向Ａは、縦軸Ｌと平行に位置合わせされる。
【００２１】
絞りリング２６と同軸状に、本実施例では環状である留め具２７が留め具駆動ユニット２８によって加工方向Ａに移動可能に搭載されている。縦軸Ｌと同軸上に配置され、留め具２７によって囲まれた貫通孔２９により、絞りリング２６は、加工方向Ａに絞りリング駆動ユニット２５によって移動させることが可能である。
【００２２】
留め具２７は、フレームに固定式に配置されたテーブル３３上の支持面３４への板状素材３２のクランプのため使用される。支持面３４は、縦軸Ｌと実質的に直角に位置合わせされ、設計例では、水平平面内に広がる。縦軸Ｌ及び加工方向Ａは、好ましくは、垂直方向に延びる。
【００２３】
支持面３４は、リングを形成し、縦軸Ｌと同軸上に配置されたテーブル３３において円筒深絞り加工チャネル３７の開口を囲む。支持面３４とは反対側の端において、深絞り加工チャネル３７は、円筒しごき加工チャネル３８へと続き、しごき加工チャネル３８の径は、深絞り加工チャネル３７の径より小さい。その結果、リング形状保持止め面４０をもつ段差３９が深絞り加工チャネル３７としごき加工チャネル３８との間の移行点に形成される。保持止め面４０は、支持面３４と平行な平面内に、かつ、本実施例によれば、実質的に水平に広がる。
【００２４】
しごき加工チャネル３８は、段差３９とは反対側の端でドーマー４５によって閉じられる。ドーマー４５は、例えば、ばね列によって形成することができる弾性プリテンション手段４６によってテーブル３３に対抗してプリテンションが加えられる。ドーマー４５は、このように、プリテンション手段４６の力に抗して移動可能に設けられる。しごき加工チャネル３８の拡張部で、ドーマー４５は、しごき加工チャネル３８と関連付けられた加工側４７にフォーミング加工窪み部４８を有している。フォーミング加工窪み部４８は、加工側４７への移行点に、しごき加工チャネル３８と同じ径を有し、フォーミング加工窪み部４８の径が連続的に減少する第１の窪み部領域４９を有している。第１の窪み部領域４９の中でフォーミング加工窪み部４８を制限する壁は、本実施例によれば凹形である。第１の窪み部領域４９と隣接して円筒空洞を提供し、底７５で終わる第２の窪み部領域５０が縦軸Ｌと同軸上に設けられている。
【００２５】
深絞り加工チャネル３７と、しごき加工チャネル３８と、フォーミング加工窪み部４８とは、共通の縦軸Ｌに沿って配置されている。
【００２６】
装置１０は、パンチ装置駆動ユニット５５によって加工方向Ａに移動可能であるパンチ装置５６をさらに有している。パンチ装置５６は、円筒ストレッチフォーミング加工マンドレル５８が縦軸Ｌに沿って配置されているキャリア部品５７を収容している。しごき加工マンドレル５９は、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８と同軸上に配置されている。しごき加工マンドレル５９は、中空円筒形状を有し、好ましくは、しごき加工マンドレルの円筒ガイド凹部６０の領域において、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８の外面に接触する。しごき加工マンドレル５９の端領域５９ａの形状は、フォーミング加工窪み部４８の第１の窪み部領域４９の形状と一致し、実施例によれば、リムなしで、特に、凸形に設計される。しごき加工マンドレル５９は、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に沿って、したがって、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８と相対的に縦軸Ｌに沿って移動可能に設けられている。それは、パンチ装置５６のキャリア部品５７上の力設定手段６１により支えられている。１個以上の螺旋ばねを備えたばね列６２は、設計例では、力設定手段６１として使用される。キャリア部品５７は、パンチ装置５６の加工ストローク中に加工方向Ａとは逆のしごき加工マンドレル５９のどんな移動も阻止するために使用される阻止装置６３をさらに有している。
【００２７】
好ましい設計実施例では、阻止装置６３は、この目的のため、キャリア部品５７としごき加工マンドレル５９との間でばね列６２のばねにオフセットして移動させることができるか、又は、この中間スペースから外へ出ることができる少なくとも１個、そして、好ましくは、より多くの摺動部６４を有している。摺動部６４は、この目的のため、図１に矢印Ｐによって概略的に示されるように、キャリア部品５７上で縦軸Ｌと相対的に半径方向に移動可能に配置されている。摺動部６４がキャリア部品５７としごき加工マンドレル５９との間の中間スペースにある場合、しごき加工マンドレル５９は、加工方向Ａとは逆に、かつ、ばね列６２のばね力に抗して移動不可能であり、ばね列６２を圧縮できない。阻止装置６３は、その結果、図１に示された阻止装置の阻止位置にある。摺動部６４が、しごき加工マンドレル５９とキャリア部品５７との間のこの中間スペースから外に出されると、しごき加工マンドレル５９は、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に対してばね列６２のばね力に抗して、かつ、加工方向Ａと逆に移動可能である。阻止装置６３は、その後、解除位置にある。摺動部は、直線運動又は旋回運動で移動させることができる。
【００２８】
代替的な設計では、阻止装置６３は、可動摺動部６４の代わりに、縦軸Ｌの周りに旋回可能であり、縦軸Ｌの周りに所定の旋回角度で阻止位置と解除位置との間で旋回させられる阻止部品を有することが可能である。阻止位置では、阻止部品は、しごき加工マンドレル５９の関連付けられた端面に接触し、加工方向Ａとは逆の、かつ、ばね列６２のばね力に抗するしごき加工マンドレル５９の移動を阻止する。解除位置では、凹部は、阻止部品の拡張部においてしごき加工マンドレル５９に設けられ、この凹部では、阻止部品は、加工方向Ａとは逆のしごき加工マンドレル５９の移動が可能であるように係合する。例えば、棒状の摺動部６４と一致する阻止部品を設計することができる。
【００２９】
より良い概観のため、図２から４において駆動ユニット２５、２８、５５は、図示されない。好ましい設計例では、各駆動ユニット２５、２８、５５は、電動機、好ましくは、サーボモータで構成されている。これらのサーボモータは、個々に、２つの回転設定の間で交番する交互モードで作動し、クラッチ又はブレーキのような機械的な運動伝達要素なしで管理することが可能である。図５に概略的に示された缶本体１１を製造する方法は、今度は、図１から４に基づいて説明される。
【００３０】
図１では、素材３２は、支持面３４に置かれる。素材３２は、実質的に一定の厚さをもつ円盤状又は板状の形状を有し、かつ、好ましくは、円形の形状を有している。留め具駆動ユニット２８は、加工方向Ａに留め具２７を移動させ、留め具２７と支持面３４との間で素材３２をクランプする。素材３２のクランプ力は、好ましくは、留め具駆動ユニット２８によって制御又は調節される。この状態では、加工方向Ａにおける加工ストロークは、板状素材３２を缶本体１１に形成し始める。そうするために、共に加工方向Ａに、パンチ装置５６がパンチ装置駆動ユニット５５によって移動され、絞りリング２６が絞りリング駆動ユニット２５によって移動される。絞りリング駆動ユニット２５は、ここで、移動モードにあり、この移動モードで、絞りリング駆動ユニット２５は、加工方向Ａにおける絞りリングの移動中に絞りリング２６の位置及び／又は加速度及び／又は速度を制御又は調節する。
【００３１】
絞りリング２６が素材３２と接触すると直ちに、素材を深絞り加工チャネル３７の中に絞り込み始める。留め具駆動ユニット２８は、ここで、留め具２７のクランプ力又は留め具力を調節し、その結果、素材は、留め具２７と支持面３４との間から絞り込まれ、その後、図２に示されるように、深絞り加工チャネル３７の中へ完全に絞り込まれる。深絞り加工の最後に、絞りリング２６は、素材３２を底７１及び円筒壁部７２を含むカップ部７０に形成している。深絞り加工の最後に、絞りリング２６は、壁部７２に隣接する底７１の環状領域を段差３９の保持止め面４０に押し付ける。絞りリング２６のこの位置は、保持止め位置又はクランプ位置と呼ぶこともできる。絞りリング２６がこのクランプ位置に到達すると直ちに、絞りリング駆動ユニット２５は、移動モードから力モードに切り替わる。この力モードでは、絞りリング駆動ユニット２５は、絞りリング２６がカップ部７０の底７１を保持止め面４０に押し付ける力を制御又は調節する。絞りリング２６は、このように、パンチ装置５６の留め具として実際に動作する。
【００３２】
深絞り加工に続いて、加工ストロークのさらなる段階は、加工方向Ａで始まる。パンチ装置５６は、パンチ装置駆動ユニット５５によって加工方向Ａにさらに移動される。阻止装置６３は、阻止位置にあり、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に相対的なしごき加工マンドレル５９のあらゆる移動を阻止する。加工方向Ａでの２個のマンドレル５８、５９の継続的な移動のため、しごき加工マンドレル５９は、底７１と接触し、カップ部７０をしごき加工チャネル３８の中へ絞り込む。
【００３３】
カップ部７０は、しごき加工チャネル３８を通るしごき加工マンドレル５９とストレッチフォーミング加工マンドレル５８との同時移動中に、底７１の表面積が減少すると共に、壁部が缶本体１１の壁１２の所要寸法に最終的に一致するまで、壁部７２の軸方向長さが増加し、壁部の壁厚が減少して形成される。しごき加工の最後に、カップ部７０は、図３に示されるように、しごき加工されたワークピース７３に仕上げられる。
【００３４】
カップ部７０のしごき加工されたワークピース７３へのフォーミング加工の後に、加工方向Ａにおける加工ストロークの最終段階が続けられる。最初に、パンチ装置５６は、このパンチ装置の２個のマンドレル５８、５９と共に、しごき加工されたワークピース７３がフォーミング加工窪み部４８の第１の領域４９の壁と接触するまで、加工方向Ａに移動される。この位置では、阻止装置６３は、この阻止装置の解除位置に切り替えられる。解除位置への阻止装置６３の切り替えは、しごき加工マンドレル５９が加工方向Ａと逆に、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に対し移動されることを可能にする。パンチ装置駆動ユニット５５は、加工方向Ａにパンチ装置５６をさらに移動させる。ドーマー４５がプリテンション手段４６によってしごき加工マンドレル５９に押し付けられるので、加工マンドレル５９は、ばね列６２のばね力に抗して、かつ、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８に対し移動される。ばね列６２によって形成された力設定手段６１は、ここで、しごき加工マンドレル５９がしごき加工されたワークピース７３をドーマー４５のフォーミング加工窪み部４８の第１の窪み部領域４９の壁に対して押圧するクランプ力又は保持力を決定する。同時に、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８は、しごき加工されたワークピース７３の中央底部７４をフォーミング加工窪み部４８の第２の窪み部領域５０へと押圧する。しごき加工されたワークピース７３の軸方向長さは、ここで増大する。加工方向Ａにおけるこの加工ストロークの最後の段階中に、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８及びドーマー４５が相互作用して、しごき加工されたワークピース７３のストレッチフォーミング加工が行われる。
【００３５】
図４は、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８が中央底部７４をフォーミング加工窪み部４８の第２の領域５０の底７５に押し付ける加工方向Ａにおける加工ストロークの最終位置を示す。素材３２の缶本体１１へのフォーミング加工が完了し、パンチ装置駆動ユニット５５は、加工方向Ａと逆に初期位置へパンチ装置５６を移動させることができる。この戻りストローク中に、缶本体１１は、パンチ装置５６、又は、しごき加工マンドレル５９から取り出すことができる。この目的のため、詳細には図示されない取り出し手段は、しごき加工マンドレル５９の外面と接触させることが可能であり、戻りストロークが継続しているときに缶本体１１が取り外されるように、缶本体１１のリム１８と係合することができる。
【００３６】
３つのフォーミング加工マンドレル２６、５８及び５９と留め具２７との戻りストロークの後、次の丸い円盤状又は板状素材３２を挿入し、次の加工ストロークにおいて前述されるように形成することが可能である。
【００３７】
本発明は、このように、円筒壁１２とより小さい径をもつネック部１３とを含む缶本体１１が１回の加工ストロークにおいて、かつ、１つの加工方向Ａで製造できる装置及び方法に関する。装置１０は、加工ストロークの第１の段階において板状素材３２からカップ部７０を深絞り加工するため使用される駆動可能な絞りリング２７を有している。この第１の段階の完了後、カップ部７０は、しごき加工マンドレル５９を用いてしごき加工チャネル３８の中に絞り込まれ、しごき加工されたワークピース７３に形成される。最後に、ストレッチフォーミング加工マンドレル５８は、しごき加工マンドレル５９のガイド凹部６０から外に出され、加工ストロークのストレッチ絞り加工段階において、ドーマー４５のフォーミング加工窪み部４８と連動して、ネック部１３又は少なくともネック部の一部分を形成する。ストレッチ絞り加工段階の結果、加工ストロークが完了する。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 装置
１１ 缶本体
１２ 壁
１３ ネック部
１３ａ ネック部の第１の領域
１３ｂ ネック部の第２の領域
１４ フランジ
１５ 閉鎖自由端
１６ 壁領域
１７ 開放端
１８ リム
２５ 絞りリング駆動ユニット
２６ 絞りリング
２７ 留め具
２８ 留め具駆動ユニット
２９ 貫通孔
３２ 素材
３３ テーブル
３４ 支持面
３７ 深絞り加工チャネル
３８ しごき加工チャネル
３９ 段差
４０ 保持止め面
４５ ドーマー
４６ プリテンション手段
４７ 加工側
４８ フォーミング加工窪み部
４９ 第１の窪み部領域
５０ 第２の窪み部領域
５５ パンチ装置駆動ユニット
５６ パンチ装置
５７ キャリア部品
５８ ストレッチフォーミング加工マンドレル
５９ しごき加工マンドレル
５９ａ しごき加工マンドレルの端領域
６０ ガイド凹部
６１ 力設定手段
６２ ばね列
６３ 阻止装置
６４ 摺動部
７０ カップ部
７１ 底
７２ 壁部
７３ しごき加工されたワークピース
７４ 中央底部
７５ 底
Ａ 加工方向
Ｌ 縦軸
Ｐ 矢印
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１回の加工ストロークにおいてネック部（１３）を含む缶本体（１１）を製造する装置であって、
板状又は円盤状素材（３２）からのカップ部（７０）の深絞り加工のため絞りリング駆動ユニット（２５）により駆動可能な絞りリング（２６）と、
パンチ駆動ユニット（５５）によって駆動可能であり、しごき加工チャネル（３８）の中でしごき加工することにより前記カップ部を底及び円筒壁を備えたしごき加工されたワークピース（７３）に形成するためのしごき加工マンドレル（５９）を有し、前記しごき加工されたワークピース（７３）の底部（７４）のストレッチフォーミング加工のための前記しごき加工マンドレル（５９）と相対的に移動可能であるストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）を有しているパンチ装置（５６）と、
を備える装置。
【請求項２】
前記絞りリング（２６）は、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）及び前記しごき加工マンドレル（５９）と同軸上に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、中空円筒形状を有し、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）を同軸状に囲む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）と相対的に移動可能に設けられ、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）の外面に接触する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記絞りリング駆動ユニット（２５）は、移動モードにおいて前記絞りリング（２６）の位置又は移動の制御又は調節のため、そして、力モードにおいて前記絞りリング（２６）によって加えられる力の制御又は調節のため動作されるために構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記パンチ装置（５６）の前記加工ストローク中に、阻止位置において、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）と相対的な前記しごき加工マンドレル（５９）のあらゆる移動を阻止する阻止装置（６３）が設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記阻止装置（６３）は、解除位置において、前記パンチ装置（５６）の前記加工ストローク中に前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）と相対的な前記しごき加工マンドレル（５９）のあらゆる移動を可能にする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）及び／又は前記しごき加工マンドレル（５９）と相互作用するフォーミング加工窪み部（４８）を備えたドーマー（４５）が設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記パンチ装置駆動ユニット（５５）は、前記阻止装置（６３）がこの阻止装置の解除位置にあるとき、前記しごき加工されたワークピース（７３）の前記底部（７４）のストレッチフォーミング加工のため前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）を前記フォーミング加工窪み部（４８）に移動させるために構成されている、請求項７及び８に記載の装置。
【請求項１０】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５９）による前記しごき加工されたワークピース（７３）の前記底部（７４）のストレッチフォーミング加工中に、留め具としての役目を果たす、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、前記パンチ装置（５６）のキャリア部品（５７）上の力設定手段（６１）によって支えられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
１回の加工ストロークにおいてネック部（１３）を備えた缶本体（１１）を製造する方法であって、
絞りリング（２６）を用いて板状素材（３２）からカップ部（７０）を深絞り加工するステップと、
しごき加工マンドレル（５９）を用いてしごき加工チャネル（３８）の中にしごき加工することにより、前記カップ部（７０）を底及び円筒壁を備えたしごき加工されたワークピース（７３）にフォーミング加工するステップと、
前記しごき加工マンドレル（５９）と相対的に移動可能であるストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）を用いて、前記しごき加工されたワークピース（７３）の底部（７４）をストレッチフォーミング加工するステップと、
を備える方法。
【請求項１３】
前記カップ部（７０）の前記しごき加工されたワークピース（７３）へのフォーミング加工中に、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）と相対的な前記しごき加工マンドレル（５９）の移動が阻止される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、前記しごき加工されたワークピース（７３）の前記底部（７４）のストレッチフォーミング加工中に、前記しごき加工されたワークピース（７３）をドーマー（４５）の接触面に押し付ける、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）は、ストレッチフォーミング加工中に、前記しごき加工されたワークピース（７３）の前記底部（７４）を前記ドーマー（４５）のフォーミング加工窪み部（４８）に押圧する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１】
１回の加工ストロークにおいてネック部（１３）を含む缶本体（１１）を製造する装置であって、
板状又は円盤状素材（３２）からのカップ部（７０）の深絞り加工のため絞りリング駆動ユニット（２５）により駆動可能な絞りリング（２６）と、
パンチ駆動ユニット（５５）によって駆動可能であり、しごき加工チャネル（３８）の中でしごき加工することにより前記カップ部を底及び円筒壁を備えたしごき加工されたワークピース（７３）に形成するためのしごき加工マンドレル（５９）を有し、前記しごき加工されたワークピース（７３）の底部（７４）のストレッチフォーミング加工のための前記しごき加工マンドレル（５９）と相対的に移動可能であるストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）を有しているパンチ装置（５６）と、
を備える装置。
【請求項２】
前記絞りリング（２６）は、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）及び前記しごき加工マンドレル（５９）と同軸上に配置されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、中空円筒形状を有し、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）を同軸状に囲む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）と相対的に移動可能に設けられ、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）の外面に接触する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記絞りリング駆動ユニット（２５）は、移動モードにおいて前記絞りリング（２６）の位置又は移動の制御又は調節のため、そして、力モードにおいて前記絞りリング（２６）によって加えられる力の制御又は調節のため動作されるために構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記パンチ装置（５６）の前記加工ストローク中に、阻止位置において、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）と相対的な前記しごき加工マンドレル（５９）のあらゆる移動を阻止する阻止装置（６３）が設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記阻止装置（６３）は、解除位置において、前記パンチ装置（５６）の前記加工ストローク中に前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）と相対的な前記しごき加工マンドレル（５９）のあらゆる移動を可能にする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）及び／又は前記しごき加工マンドレル（５９）と相互作用するフォーミング加工窪み部（４８）を備えたドーマー（４５）が設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記パンチ装置駆動ユニット（５５）は、前記阻止装置（６３）がこの阻止装置の解除位置にあるとき、前記しごき加工されたワークピース（７３）の前記底部（７４）のストレッチフォーミング加工のため前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）を前記フォーミング加工窪み部（４８）に移動させるために構成されている、請求項７及び８に記載の装置。
【請求項１０】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５９）による前記しごき加工されたワークピース（７３）の前記底部（７４）のストレッチフォーミング加工中に、留め具としての役目を果たす、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、前記パンチ装置（５６）のキャリア部品（５７）上の力設定手段（６１）によって支えられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
１回の加工ストロークにおいてネック部（１３）を備えた缶本体（１１）を製造する方法であって、
絞りリング（２６）を用いて板状素材（３２）からカップ部（７０）を深絞り加工するステップと、
しごき加工マンドレル（５９）を用いてしごき加工チャネル（３８）の中にしごき加工することにより、前記カップ部（７０）を底及び円筒壁を備えたしごき加工されたワークピース（７３）にフォーミング加工するステップと、
前記しごき加工マンドレル（５９）と相対的に移動可能であるストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）を用いて、前記しごき加工されたワークピース（７３）の底部（７４）をストレッチフォーミング加工するステップと、
を備える方法。
【請求項１３】
前記カップ部（７０）の前記しごき加工されたワークピース（７３）へのフォーミング加工中に、前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）と相対的な前記しごき加工マンドレル（５９）の移動が阻止される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記しごき加工マンドレル（５９）は、前記しごき加工されたワークピース（７３）の前記底部（７４）のストレッチフォーミング加工中に、前記しごき加工されたワークピース（７３）をドーマー（４５）の接触面に押し付ける、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ストレッチフォーミング加工マンドレル（５８）は、ストレッチフォーミング加工中に、前記しごき加工されたワークピース（７３）の前記底部（７４）を前記ドーマー（４５）のフォーミング加工窪み部（４８）に押圧する、請求項１４に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２３８２０（Ｐ２０１２−２２３８２０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９１９４１（Ｐ２０１２−９１９４１）
【出願日】平成２４年４月１３日（２０１２．４．１３）
【出願人】（５１１２４００９２）シューラー プレッセン ゲーエムベーハー (4)
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１３日（２０１２．４．１３）
【出願人】（５１１２４００９２）シューラー プレッセン ゲーエムベーハー (4)
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