CN115135581B - 罐容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种通过进一步改进罐容器的底部的形状来获得更高的抗摔强度和抗压强度的罐容器。一种罐容器，其具备罐身和罐底，罐底在中央具备沿罐轴线的方向朝向所述罐容器的内侧凹陷的圆顶部，并且具备以在所述圆顶部的外周围形成环状的支撑部的方式朝向所述罐容器的外侧突出的环状凸部，圆顶部具有：中央圆顶部，其位于罐轴线上且具有被设定的曲率半径；及外周圆顶部，其在中央圆顶部的外侧连续地形成，并且曲率中心位于罐轴线上且具有比所述中央圆顶部的曲率半径小的曲率半径。

Description

罐容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种罐容器及其制造方法。
背景技术
作为填充/密封饮料或食品等内容物的罐容器，已知有两片罐和瓶罐等。这些罐容器至少具备罐身和罐底。
为了减少所使用的原料，正在推进将这种罐容器的板厚薄壁化以实现容器重量的轻量化，即便已将板厚薄壁化，还要为了获得容器的既定的强度而对罐底的形状进行必要的研究。
作为罐底形状，通常如下形成：形成使罐底的中央部朝向沿罐轴线方向的罐容器的内侧凹陷成圆顶状的圆顶部；及在该圆顶部的外周缘形成成为支撑部的环状凸部。
并且，作为现有技术，适当设计上述的圆顶部和环状凸部的形状，例如，提出有一种如下形状：在环状凸部中与圆顶部相连的内周壁形成在观察沿罐轴线方向的纵截面时朝向与罐轴线正交的径向的外侧凹陷的呈曲线状的第1凹曲面部，在圆顶部形成位于罐轴线上的圆顶顶部和与圆顶顶部的径向外侧连接且曲率半径比圆顶顶部小的呈凹曲线状的第2凹曲面部，在圆顶部的外周缘部形成连接上述的第1凹曲面部与第2凹曲面部而与第1凹曲面部和第2凹曲面部相切的呈直线状的锥形部(参考下述专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-43991号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
关于在罐底设置上述的圆顶部的罐容器，若为了确保容器内的容积，而增大圆顶部的曲率半径以缩小凹陷，则罐容器在输送时摔落的情况下，因摔落时的冲击出现由内容物所导致的水锤现象，而容易产生圆顶部反转的不良情况。尤其，为了资源节约/轻量化而要求进一步将板厚减薄的铝合金罐容器，即使是几十厘米左右的摔落高度，也会出现上述的圆顶部的反转的情况，因此为了提高输送时的产品生产率，抗摔强度的提高便成为了课题。
与之相对，上述的现有技术中，在圆顶部的外周缘部形成有第2凹曲面部，且以与其相切的方式形成有直线状的锥形部，所述第2凹曲面部的曲率半径比位于罐轴线上的圆顶顶部小得多且呈凹曲线状(当圆顶顶部的曲率半径为48mm时，第2凹曲面部的曲率半径为3.0～5.0mm)。根据这种现有技术，若摔下罐容器而在罐底的地面接触部分施加荷重，则因上述的水锤现象，容易从位于锥形部与圆顶部的外周缘之间的曲率半径小的第2凹曲面部开始产生圆顶部反转的现象。因此，如现有技术般的罐底的形状存在无法提高抗摔强度的问题。
并且，根据上述的现有技术，通过在底部进行圆顶部和环状凸部的成形之后，在上述的环状凸部的内周壁实施再塑成形来形成上述的第1凹曲面部和锥形部，但第1凹曲面部利用辊压成形工具的成形面成形曲面。在这种辊压成形中，第1凹曲面部的曲面不得不成为大到能够辊压成形的曲率半径，而无法进一步加深使环状凸部的内周面朝向与罐轴线正交的径向的外侧凹陷的凹陷量。因此，即便实施再塑成形，也存在无法有效地改善抗压强度的问题。
本发明是为了应对这种情况而提出的。即，其课题在于通过改进罐容器中的罐底的形状来获得更高的抗摔强度和抗压强度等。
用于解决技术课题的手段
为了解决这种课题，本发明的罐容器具备以下结构。
一种罐容器，其特征在于，具备罐身和罐底，所述罐底在中央具备沿罐轴线的方向朝向所述罐容器的内侧凹陷的圆顶部，并且具备以在所述圆顶部的外周围形成环状的支撑部的方式朝向所述罐容器的外侧突出的环状凸部，所述圆顶部具有：中央圆顶部，位于罐轴线上且具有被设定的曲率半径；及外周圆顶部，在该中央圆顶部的外侧连续地形成，并且曲率中心位于罐轴线上且具有比所述中央圆顶部的曲率半径小的曲率半径。
一种罐容器的制造方法，所述罐容器具备罐身和罐底，所述罐容器的制造方法的特征在于，所述罐底中，在中央形成沿罐轴线的方向朝向所述罐容器的内侧凹陷的圆顶部，并且形成以在所述圆顶部的外周围形成环状的支撑部的方式朝向所述罐容器的外侧突出的环状凸部之后，从所述罐容器的内侧沿罐轴线方向将具有沿所述圆顶部的曲面的加工面的成形工具相对于所述圆顶部抵接来进行塑性加工时，所述成形工具的加工面在罐轴线上具有曲率中心且具有比所述圆顶部中央的曲率半径小的曲率半径，在观察包括罐轴线的沿着罐轴线方向的纵截面时，所述成形工具的加工面具有为所述圆顶部的从罐轴线至最外部的垂直于罐轴线的半径以上的半径。
发明效果
具有这种特征的罐容器及其制造方法，即使是减薄了板厚的铝合金罐容器，也能够通过改进罐容器的底部的形状来提供具有更高的抗摔强度和抗压强度的罐容器。
附图说明
图1是本发明的实施方式的罐容器的主要部分纵剖视图(包括罐轴线O的沿罐轴线O方向剖切的纵剖视图)。
图2是图1中的主要部分放大图。
图3是说明本发明的实施方式的罐容器的制造方法的说明图包括罐轴线O的沿罐轴线O方向剖切的纵剖视图)。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。以下说明中，不同的图中的相同符号表示相同功能的部位，并适当省略各图中的重复说明。并且，图1及图3的剖视图中以省略板厚的记载的线图表示截面形状。
如图1所示般，本发明的实施方式的罐容器1具有罐身1A和罐底1B，关于罐身1A和罐底1B，在观察包括罐轴线O的沿着罐轴线O方向的纵截面时，绕罐轴线O的全周具有相同的形状。其中，罐底1B具备圆顶部10和环状凸部20，在图示的例子中，在环状凸部20的外侧具备与罐身1A相连的外壁部30。
圆顶部10设置于罐底1B的中央，具有沿罐轴线O的方向朝向罐容器1的内侧凹陷成圆顶状的形状的曲面。该圆顶部10具有：中央圆顶部11，其位于罐轴线上且具有被设定的曲率半径R1；及外周圆顶部12，其在中央圆顶部11的外侧连续地形成，并且曲率中心位于罐轴线O上且具有比中央圆顶部11的曲率半径R1小的曲率半径R2。中央圆顶部11的曲率半径R1和外周圆顶部12的曲率半径R2如图所示般，均在罐轴线O上具有曲率中心，外周圆顶部12的曲率中心比中央圆顶部11的曲率中心位于上侧。
环状凸部20以在圆顶部10的外周围形成环状的支撑部21的方式形成为朝向沿罐容器1的罐轴线方向的外侧突出。支撑部21是使罐容器1接触地面的部位。
如图2所示般，在罐底1B，从环状凸部20的支撑部21至圆顶部10的外周缘部10A的内周面22具有内周面22向远离罐轴线O的方向倾斜而与圆顶部10的外周缘部(外周圆顶部12的外周缘部)10A相连的凹部22A。
形成于环状凸部20的内周面22的凹部22A从内周面22的最内部22B(内周面22中离罐轴线O最近的部位)朝向上方而向远离罐轴线O的方向倾斜，圆顶部10的外周缘部(外周圆顶部12的外周缘部)10A相对于内周面22的最内部22B(内周面22中离罐轴线O最近的部位)位于远离罐轴线O的方向。由此，与内周面22的最内部22B相切且与罐轴线O平行的虚线L1与外周圆顶部12相交。
具有这种罐底形状的罐容器1通过在罐底1B预成形具有圆顶部10和支撑部21的环状凸部20之后，利用如图3所示般的成形工具T(内工具T1及外工具T2)进行修整成形(再塑成形)而形成。此时，圆顶部10的成形和环状凸部20的成形均通过成形工具T来加工。在图3所示的例子中，利用具备内工具T1和外工具T2的成形工具T，同时进行圆顶部10的成形和环状凸部20的成形，但也可以分别单独进行。
内工具T1是从罐容器1的内侧对圆顶部10的曲面实施成形加工的，其具有沿圆顶部10的曲面的加工面S。该加工面S在罐轴线O上具有曲率中心且具有比预成形的圆顶部的曲率半径R1小的曲率半径R2，并且具有为圆顶部10的从罐轴线O至最外部的垂直于罐轴线O的半径以上的工具半径r。
在圆顶部10的成形加工中，对在预成形中成形为曲率半径R1的圆顶部10，从罐容器1的内侧沿罐轴线O方向抵接内工具T1的加工面S。由此，在圆顶部10中抵接加工面S的部分P成形加工出曲率半径R2(R2＜R1)的外周圆顶部12的曲面，未抵接内工具T1的加工面S而未成形加工的部分成为曲率半径R1的中央圆顶部11。
此时，内工具T1仅将加工面S的外周的部分P抵接到圆顶部10而进行成形加工，因此可以将加工面S中除了未被抵接到圆顶部10的中央部分之外设为中空状。
外工具T2具有用于成形加工罐底1B的环状凸部20的吸盘C。通过内工具T1朝向下方的按压，如上述般进行圆顶部10的成形，并且环状凸部20进入到吸盘C，由此根据吸盘C的模具形状进行环状凸部20的成形加工。
经成形加工的环状凸部20的内周面22如图2所示般，经过内周面22中的最外部22C(内周面22中最远离罐轴线O的部位)的凹陷而到达圆顶部10的外周缘部(外周圆顶部12的外周缘部)10A。该最外部22C是通过利用成形工具T进行压缩而被塑性加工的弯曲部。由此，能够将最外部22C的曲面的曲率半径设定为比现有技术中的第1凹曲面部的曲率半径小(例如，0.7mm以下)。
如此形成的最外部22C相对于内周面22中的最内部22B，能够向远离罐轴线O的方向凹陷得更深。其中，若将与最外部22C相切且与罐轴线O平行的虚线作为L2，则为了提高罐底1B的抗压强度，上述的虚线L1与虚线L2之间的距离d(凹部22A的深度)优选设定为0.3mm～1.0mm。并且，通过利用压缩进行的塑性加工形成最外部22C时，从支撑面21A至最外部22C的高度h成为成形高度。为了提高罐底1B的抗压强度，该高度h优选设为2.0mm～4.0mm。
内周面22的最外部22C为通过压缩而被塑性加工的弯曲部，因此无需如现有技术般的辊压成形。因此，在环状凸部20的内周面22不存在通过辊压成形形成曲面时产生的辊压成形痕。由此，能够避免在内周面22因加热灭菌时等产生的辊压成形痕(由铝氧化膜破损引起的变黑)导致的美观降低。
具有这种罐底形状的本发明的实施方式与上述的现有技术和将圆顶部形成为同一种曲率半径的罐相比具有更高的抗摔强度。表1表示将中央圆顶部11的曲率半径R1设为42mm且将外周圆顶部12的曲率半径R2设为35mm的实施例、将具有上述的现有技术的罐底形状的比较例1、将圆顶部设为同一种曲率半径42mm的比较例2进行了摔落试验的结果(实施例及比较例1、比较例2的板厚等的条件设为相同，摔落高度设为了25cm。)。
[表1]
实施例 比较例1 比较例2
0/20 3/3 4/4
表1的结果表示，实施例的20个中出现圆顶部的反转的个数为零，比较例1的3个中出现圆顶部的反转的个数为3个，比较例2的4个中出现圆顶部的反转的个数为4个。根据该结果可知，本发明的实施例与上述的现有技术和将圆顶部形成为同一种曲率半径的罐相比具有更高的抗摔强度。
本发明的实施方式具有高抗摔强度的理由在于，通过将外周圆顶部12的曲率半径R2设为小于中央圆顶部11的曲率半径R1，将圆顶部10的外周缘部上的曲面的切线角度立起。由罐容器摔落时引起的水锤现象所导致的圆顶部的反转从圆顶部的外周缘部开始出现，因此通过将此处的切线角度立起，使相对于水锤现象的压力的阻力变大。
并且，本发明的实施方式与上述的现有技术相比具有更高的罐底抗压强度。这里的罐底抗压强度是指因罐容器内的压力上升而至罐底的凹状完全反转为止的屈曲强度。上述的凹部22A在罐底1B进行圆顶部10和环状凸部20的预成形之后，通过成形工具T形成。通过将该凹部22A的内周面22的倾斜角度倾斜成适当的角度，能够使环状凸部20的内周面22中的最外部22C向远离罐轴线O的方向凹陷得更深，进而能够提高上述的屈曲强度。
以上，参考附图对本发明的实施方式进行了详细叙述，但具体结构并不限于这些实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内的设计的变更等，也包含于本发明中。
符号说明
1-罐容器，1A-罐身，1B-罐底，10-圆顶部，10A-外周缘部，11-中央圆顶部，12-外周圆顶部，20-环状凸部，21-支撑部，21A-支撑面，22-内周面，22A-凹部，22B-最内部，22C-最外部，30-外壁，O-罐轴线。

Claims (7)

1.一种罐容器，其特征在于，具备罐身和罐底，
关于所述罐身和所述罐底，在观察包括罐轴线的沿着所述罐轴线方向的纵截面时，绕所述罐轴线的全周具有相同的形状，
所述罐底在中央具备沿罐轴线的方向朝向所述罐容器的内侧凹陷的圆顶部，并且具备以在所述圆顶部的外周围形成环状的支撑部的方式朝向所述罐容器的外侧突出的环状凸部，
所述圆顶部具有：
中央圆顶部，其位于罐轴线上且具有被设定的曲率半径；及
外周圆顶部，其在该中央圆顶部的外侧连续地形成，并且曲率中心位于罐轴线上且具有比所述中央圆顶部的曲率半径小的曲率半径，
就从所述支撑部至所述外周圆顶部的外周缘部的内周面而言，所述外周缘部位于比所述内周面的最内部远离所述罐轴线的方向。
2.根据权利要求1所述的罐容器，其特征在于，
所述外周圆顶部的曲面是通过工具的抵接形成的成形加工面。
3.根据权利要求1所述的罐容器，其特征在于，
所述内周面的最外部是通过压缩而被塑性加工的弯曲部。
4.根据权利要求1所述的罐容器，其特征在于，
所述内周面不存在辊压成形痕。
5.根据权利要求3所述的罐容器，其特征在于，
所述内周面不存在辊压成形痕。
6.一种罐容器的制造方法，所述罐容器具备罐身和罐底，所述罐容器的制造方法的特征在于，
关于所述罐容器的所述罐身和所述罐底，在观察包括罐轴线的沿着所述罐轴线方向的纵截面时，绕所述罐轴线的全周具有相同的形状，
所述罐底中，在中央形成沿罐轴线的方向朝向所述罐容器的内侧凹陷的圆顶部，并且形成以在所述圆顶部的外周围形成环状的支撑部的方式朝向所述罐容器的外侧突出的环状凸部之后，
从所述罐容器的内侧沿罐轴线方向将具有沿所述圆顶部的曲面的加工面的成形工具相对于所述圆顶部抵接来进行塑性加工时，
所述成形工具的加工面在罐轴线上具有曲率中心且具有比所述圆顶部中央的曲率半径小的曲率半径，在观察包括罐轴线的沿着罐轴线方向的纵截面时，所述成形工具的加工面具有为所述圆顶部的从罐轴线至最外部的垂直于罐轴线的半径以上的半径，
就从所述支撑部至所述圆顶部的外周缘部的内周面而言，所述外周缘部位于比所述内周面的最内部远离所述罐轴线的方向。
7.根据权利要求6所述的罐容器的制造方法，其特征在于，
将所述成形工具作为内工具，并使用对所述环状凸部进行成形加工的外工具，
通过抵接所述内工具进行的所述圆顶部的成形加工，所述环状凸部的内周面通过压缩而被塑性加工。
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