Method and apparatus for manufacturing a cooking vessel by roll forming

【発明の詳細な説明】 ロール成形により調理容器を製造するための方法及び装置 本発明の対象は、金属製ブランク材から、ロール成形技術により、調理用のポットあるいはパン、例えば、フライパンあるいはケトルを製造する方法である。 更に、本発明は、その方法を適用する装置に関する。 従来、フライパン及びその他の調理容器は、スピニング加工により、金属製ブランク材から製造される。 シート状ブランク材は、スピニング加工の際、回転式アーバ（arbor）に取り付けられ、製造される調理容器の内部ボトム面が、支持面上に位置決めされる。 その後、ブランク材のエッジ部を、回転ツール（turnin g tool）を使用し、金型として機能するアーバの側面に対して、曲げることにより、調理容器の側面が形成される。 フライパンの製造におけるスピニング加工の不利な点は、ブランク材をフライパン形状にするための回転（turning）は、多段ステップからなる手間のかかる製造方法に存する、単一のステージを提供することである。 フライパンの上部エッジ部及びボトム面の外側エッジ部の仕上げは、別のステージで、回転加工することで実行される。 フライパンのボトム面及び側面のパターン形成は、旋盤（tu rn lathe）によるチッピングあるいは冷間加工により、実行される。 フライパンの内部ボトム面のグリースポケットは、例えば、圧縮加工により形成される。 フライパンの連続生産において、全体で約３分が、前記工程のために使用される。 本発明の目的は、調理用のポットあるいはパン、特に、フライパン、ソースパン及びケトルを製造するために、従来のスピニング加工技術より簡単な、新しい解決手段を提供することである。 本発明は、軸を中心として回転し、製造されるポットの外面に対応する成形作用面を有する下部ツールと、独自の軸を中心として回転し、前記ポットの内面に対応する断面形状を有する面を有する上部ツールとを使用するロール成形により、ポットを製造することを特徴とする。 なお、前記製造は、ブランク材を、前記下部ツールの前記成形作用面上に配置し、前記ツールを回転させ、前記ブランク材を前記下部ツールに追従させて回転させ、前記上部ツールの前記面を、前記ブランク材と直線的にロール接触させ、その結果、前記ブランク材を、前記ツール間に位置する空間部（slot）に再付形し、外側に展延させ、前記ポットの目標形状を取らせることにより、実行される。 ロール成形は、金属の展延性に基づく、冷間成形の一種であり、成形ツール（ forming tool）は、ブランク材と接触しながら回転し、あたかもドウ（dough） の混練のように、ブランク材を構成する金属を展延される。 つまり、ロール成形は、ブランク材が成形作用面上に展延すると共にその厚みが減少することを特徴とする。 従来のスピニング加工と比較される利点は、単一の操作ステップにおいて、ブランク材に、ツールの成形作用面に対応する形状を与えることが可能なことである。 これにより、従来の方法より短時間で実行でき、連続生産においては、成形時間は、１分以下と見積もられる。 また、これは、単一の工作機械（mach ine tool）のみで実行できるため、スペースが節約でき、旋盤による旋削とは異なり、切削屑（くず）も発生しない。 更に、ロール成形により製造されるポットの肉厚は、ポット上の多様な位置で、容易に調整可能であり、材料を節約しポット重量を削減することができる。 フライパンにハンドル部を取り付けるために、 例えば、取り付け部に、十分な肉厚を与える一方、その周囲の領域のフライパンの肉厚を、薄くすることも可能である。 ロール成形において、ブランク材と直線的接触を行う上部ツールの軸は、好ましくは、下部ツールに対し傾斜させる。 その結果、成形は、ツール間の半径方向の空間部において実行され、ブランク材のエッジ部は、成形の間、外側に展延する。 ブランク材は、ストレートシート状の金属から構成することが可能である。 ブランク材の形状は、例えば、フライパン等の製造される容器のボトム面と、多少は対応している。 なお、容器の側面は、ツール間に位置するブランク材のエッジ部を外側に展延させる成形の間までは、形成されていない。 しかしながら、ブランク材の形状は、この方法においては、重要ではない。 したがって、ブランク材は、同一の直径を有する円形、あるいはストレートである必要はない。 いずれの場合においても、容器は、ロール成形の間に、目標とする形状が付与される。 本発明の別の有利な点を有する実施の形態によると、製造される容器の内面及び／又は外面は、ロール成形に関連し、下部ツールの成形作用面及び／又は上部ツールのロール面に設けられる、突出部及び／又は凹部を使用し、パターンが形成される。 したがって、当該製造技術においては、目標とするパターンが、独自の回転加工工程あるいは圧縮加工工程ではなく、ロール成形プロセスにおいて、 直接的に提供される。 ロール成形は、容器の外面に対するパターン形成に、いかなる制限も設定しない。 なぜなら、ブランク材は、ロール成形の間、下部ツールの成形作用面の所定の位置に残存しており、その形状に完全に一致しているためである。 環状の突出部及び凹部は、上部ツールの表面上に対応する形状を設けることにより、容器の内面に、制限を受けること無く形成することができる。 ほかのタイプのパターン形成に関しては、例えば、表面を適当なセクタに分割し、成形プロセスの間、表面の対応するパターンを繰り返し接触させることにより、上部ツールのロール面と下部ツール上のブランク材の表面との同期化移動を、確保することができる。 適当に傾斜した上部ツールの円錐状ロール面を、例えば、同一のパターンを有する５つのセクタから構成し、ブランク材の円形面を構成する６個の対応セクタを形成することにより、当該対応セクタに、上部ツールの表面が有するパターンと一致する、パターンを形成することができる。 ブランク材と上部ツールのロール面との間における、異なる同期化及び当該同期化に必要とされる上部ツールの軸の傾斜角は、同様に設定することにより、実行可能であり、同業者にとっては、明白である。 容器の内面に関して提案されるデザインは、特に、グリースポケットをフライパンのボトム面に形成する場合に、実行可能である。 ロール成形においては、下部ツールは、モータにより回転可能であり、成形に使用されるブランク材は、摩擦に基づいて、下部ツールの成形作用面上の所定の位置に残留している。 ベアリング装置により回転自在である、ロール成形を実行する上部ツールは、摩擦に基づいて、ブランク材及び下部ツールに追従して、回転自在である。 上述のロール成形技術を使用し、加熱される調理容器を製造するための本発明に係る装置は、軸を中心として回転し、製造される調理容器の外面に対応する成形作用面を有する下部ツールと、当該下部ツールに対し傾斜すると共に独自の軸を中心として回転し、前記調理容器の内面に対応する断面形状を有する面が設けられた上部ツールとを有し、前記ツールは、互いに相対して配置され、前記調理容器を、前記下部ツールと当該下部ツールに対して回転する前記上部ツールとの間の半径方向の空間部に位置する金属製のブランク材から形成することを特徴とする。 特に、フライパンの製造に好適である装置に係る実施の形態は、前記下部ツールの前記成形作用面は、製造される前記フライパンのボトム面に対応する水平中央部と、前記フライパンの外部側面に対応する立上りエッジ部とを有し、前記上部ツールのロール面は、前記フライパンの内部ボトム面及び側面を形成するための二つの平行な円錐面を有することを特徴とする。 本発明に係る装置は、好ましくは、移動自在のモジュールを有する。 当該装置は、このモジュールを移動させることにより、サイズ及び形状が異なるのフライパン及びその他の類似する調理容器を製造するために、使用可能となる。 以下、本発明を、別途添付している図を参照しつつ、実施の形態を利用して、 詳細に説明する。 図１は、ロール成形装置の上部ツールと下部ツール、及び当該下部ツールの成形作用面に配置された金属製ブランク材を示し、 図２は、ロール成形により、ツール間に位置する空間部内を外側に向いて展延する金属製ブランク材を示し、 図３は、金属製ブランク材をフライパン形状に成形する成形プロセスの最終ステップを示し、 図４は、ハンドル部が設けられ、ボトム面にはロール成形により瘤（こぶ）状突起部が形成された完成品のフライパンの平面図を示し、 図５は、成形プロセスの開始ステップにおける、他の実施の形態に係るロール成形装置を示している。 図１〜図３は、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼からなる、金属製の略円形のシート状ブランク材１をロール成形し、フライパンを製造する際の、異なるステージを示している。 ロール成形装置は、軸２を中心として回転する下部ツール３と、軸４を中心として回転する上部ツール５とを有している。 上部ツール５の軸４は、下部ツール３の軸２に対し、角度Ａを有して、傾斜している（図３ ）。 下部ツール３は、製造しようとするフライパンの外形面の形状に対応する成形作用面を有する。 当該成形作用面は、フライパンのボトム面に対応する水平中央部６と、側面に対応する立上り側面部７とを有している。 成形作用面の水平中央部６は、突出ピン８の一部である。 当該突出ピン８は、下部ツール３内に設けられた軸２の方向に沿って移動し、完成品のフライパンを装置から取り除き、ロール成形を完了させるために使用される。 上部ツール５は、ブランク材１をフライパンに成形するロール面を有する。 当該ロール面は、フライパンの内部ボトム面１４及び内部側面１７に対応する断面形状を、全体として提供する、二つの平行な円錐面９，１０を有する（図４参照）。 成形プロセスを開始する際は、ブランク材１を成形作用面６に配置し、下部ツール３を、モータ（図示せず）により、軸２を中心として回転させ、ブランク材１を、下部ツール３との摩擦に基づいて、追従回転させる。 その後、ベアリング装置により回転自在とされる上部ツール５を、ブランク材１の表面に向かい、降下させ、ブランク材の移動により、軸４を中心として回転させ、ブランク材の表面上を、半径方向の直線的接触を保ちながら、回転させる。 その結果、ロール成形が開始され、ブランク材１を、あたかもドウを捏（こ）ねて再形成し鍛造するように、加工し始め、ブランク材は、ツール間に位置する空間部１１内を半径方向外側に向いて展延することとなる（図２）。 したがって、当初は直線状であったブランク材１のエッジ部は、成形されて、フライパンの立上り側面へと変化する。 また同時に、フライパンの外面も形成され、側面に比べ大きな肉厚を有するタイプ（hardecker-type）のボトム面が、成形され、フライパンへと変化する。 図３に係るロール成形の最終ステップにおいて、ブランク材を構成する金属材料は、上部ツール及び下部ツールの間に位置する空間部１１に、完全に充填（じゅうてん）され、その結果、ツール表面６，７，９，１０により境界が定められるフライパンの最終形状に、到達する。 最後に、上部ツールは、取り除かれ、完成されたフライパン１ ２は、突出ピン８の直線運動により、下部ツールの成形作用面から、持ち上げられる。 フライパン１２を最終製品として提供するための仕上げとして、この後で、ハンドル部１３を取り付ける必要がある（図４）。 上記ロール成形プロセスは、製造されるフライパン１２の外面及び内面に、突起部及び／又は凹部から構成されるパターンあるいはマークを、ロール成形に関連し、設けることが可能である。 フライパンの外面のパターン形成は、下部ツール３の成形作用面６，７に形成されるパターンに対応する突起部及び凹部を利用することにより、実行される。 形成作用面に関しては静止しているブランク材は、ロール成形における成形作用面の形状に、完全に一致している。 フライパンの内面は、上部ツール５の円錐面９，１０に形成される突起部及び凹部を利用することにより、それに対応するパターンを形成することが可能である。 図４に示されるフライパン１２の内部ボトム面には、瘤状突起部１５からなるパターンが設けられている。 当該瘤状突起部１５は、上部ツール５の先端から始まり上部ツール５の円錐面９に形成される対応凹部を、利用することにより、形成することが可能である。 図４に示されるフライパンのボトム面１４は、同形のセクタにより６分割され、当該セクタの境界は、図上、破線１６で示されている。 この種のボトム面は、４乃至５個の対応セクタを有する円錐面９を備えた上部ツール５を使用するロール成形により形成され、前記表面は、ロール成形の際のパターン形成に関し、互いに連続的に同期化される。 図５は、本発明の別の実施の形態を示し、図１〜図３に示される実施の形態とは異なり、下部ツール３の回転軸を構成する突出ピン８のアーム２には、ロール成形の際に上部ツール５に対し荷重を加える、スプリング１８ が設けられている。 成形プロセスの開始点においては、突出ピン８は、スプリング１８により押圧され、下部ツール３の成形作用面７の若干上方に位置しており、フライパンを形成することになる金属製ブランク材は、突出ピン上に配置されている。 下部ツール３に対し傾斜すると共に下部ツール３の成形作用面７に対応するロール面９を有する上部ツール５は、その後、図５に示される位置まで、ブランク材１に対し押圧され、更に、スプリング１８に逆らい降下し、その結果、 突出ピン８は、下部ツール３の対応凹部１９に対し、押圧される。 つぎに、ブランク材１をフライパン形状に加工するロール成形プロセスが、図１〜図３の実施の形態と同様に実行される。 この場合、下部ツールの成形作用面７及び上部ツールのロール面９の形状は、フライパンの側面が湾曲するように、設定されている。 成形プロセスの実施後、上部ツール５は、持ち上げられ、始動位置に復帰し、 その結果、突出ピン８のスプリング１８は、最終形状を有するフライパンを、下部ツールの成形作用面７から、自動的に持ち上げる。 本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものでなく、添付している請求の範囲内において、当分野の通常の知識を持つものにより、多様な応用及び変形が可能であることは明白である。 したがって、上述した実施の形態においては、フライパンの形状がロール成形プロセスに特に好適であるため、フライパンの製造のみを言及しているが、同様な技術はまた、本発明に応じ、ソースパンあるいはナベを製造するために使用することができる。 調理容器の外面及び内面に形成可能なパターンも同様に、広範囲に渡る応用が可能である。

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