JP2000211624A - 缶及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 缶底の薄肉化を図ることができるとともに、
缶底に変形を生じることなく十分な缶強度を確保するこ
とができる缶及びその製造方法を提供することを目的と
している。 【解決手段】 缶底３に形成されたドーム部４の周縁に
は、缶胴２の外部側へ缶軸方向へ突出した環状凸部（リ
ム）５が形成されている。環状凸部５の内周壁（インナ
ーウォール）５ｂには、円弧状の内側凹部７と各内側凹
部７の間に配置された縦リブ７ａとが円周方向に交互に
設けられており、全体として花びら状に形成されてい
る。また、ドーム部４の中心４ａとインナーウォール５
ｂとの間の部分には複数の成形加工部８が成形されると
ともに円環状に配置されている。このため、内周壁５ｂ
の剛性は高められ、缶を薄肉にしても、十分な強度を有
した缶が成形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、缶底に、缶胴の内
部側へ凹むドーム部と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外
方に突出する環状凸部とを形成した構成の缶及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、飲料用に用いる缶としては、有底
円筒状に形成した缶胴の開口部に、缶蓋を固定して構成
するアルミ合金製の２ピース缶が知られている。この２
ピース缶の缶胴を製造するには、先ず、絞り装置を用い
てアルミ合金製の素板を打ち抜き・絞り加工してカップ
状部材を成形する。次いで、このカップを保持しつつ内
部にパンチスリーブを挿入して再絞り・しごき加工を施
すとともに、パンチスリーブと同軸上に対向配置した先
端が半球面状のドーム成形部との間にカップの底部を挟
みつつ底部の周縁部に絞って、図１５に示す底部形状の
缶胴５１を得る。

【０００３】従って、缶胴５１の缶底５３には、缶胴５
１の内部側へ球面状に凹んだドーム部５５と、このドー
ム部５５の周縁に連なり缶胴５１の外部側へ缶軸方向に
突出した環状凸部（リム）５７とが形成される。この環
状凸部５７は、缶胴５１を直立させた際に接地する脚と
なり、缶胴５１の直立安定性及び支持強度を向上させ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、省資
源化や低コスト化の観点から缶の薄肉化が図られてお
り、缶強度が低下することに起因して種々の不都合が生
じている。その一つとして、内容物封入後の内圧の作用
によって缶底５３の環状凸部５７が、図１６の鎖線で示
すように下方へ突出しつつ半径方向外方へ変形する、い
わゆるボトムグロースのものがある。このボトムグロー
スを生じさせる要因の一つに、環状凸部５７の内周壁で
あるインナーウォール５７ａの剛性不足がある。インナ
ーウォール５７ａは、一方の周縁が、凹曲面部であるカ
ウンターシンクＲ部５９を介してドーム部５５に連なる
とともに、他方の周縁が、環状凸部５７の先端であるノ
ーズ部５７ｂに連なっている。缶底５３に内圧が作用す
ると、薄肉のインナーウォール５７ａの円周方向、及び
缶軸方向にひずみが生じ、特に缶軸方向のひずみ（伸
び）が大きくなると、環状凸部５７を下方、及び半径方
向外方へ変形させることになる。

【０００５】そして、ボトムグロースが生じれば、缶の
全高が高くなり、製品出荷前では、搬送コンベア上で引
っ掛かったり、梱包を困難としたりするなどの問題を発
生させた。また、缶の薄肉化に伴い缶底の落下強度が不
足するという問題がある。すなわち、缶が落下すると、
その衝撃により、落下時の衝撃に弱い部位である缶底５
３のドーム部５５の周辺部が膨出して、最悪の場合破損
に至ることになる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、缶の薄肉化、特に缶底の薄肉化を図ることが
できるとともに、缶底に変形を生じることなく十分な缶
強度を確保することができる缶及びその製造方法を提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、缶底に、缶胴の内部側に凹むドーム部
と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸
部とを形成した構成の缶であって、前記ドーム部に連な
る環状凸部の内周壁には、缶胴の内部側へ円周方向断面
円弧状に凹む複数の内側凹部と、各内側凹部の間に配置
される縦リブとが円周方向に交互に形成され、前記内側
凹部は一定の曲率で湾曲しており、該内側凹部の上端部
における接線と該内側凹部の下端部における接線とのな
す角度をθとしたとき、８５° ≦ θ ≦ １０３°
となるように、より望ましくは９８° ≦ θ ≦ １
０３°となるようにθを設定していることを特徴とす
る。

【０００８】本発明によれば、前記環状凸部の内周壁の
円周方向に、複数の円弧状に凹んだ内側凹部と、各内側
凹部の間に配置される縦リブとを交互に設け、内周壁の
円周方向の断面形状が花びら状になるように形成したこ
とにより、内周壁の剛性、特に缶軸方向の応力に対する
剛性が高められることになり、内圧の作用によっても内
周壁に缶軸方向のひずみ（伸び）が生じなくなり、環状
凸部の下方、及び半径方向外方への変形が阻止される。
このため、缶が薄肉に形成されても、十分な強度を有す
るため省資源化、低コスト化を実現することができる。

【０００９】そして、前記内側凹部は一定の曲率で湾曲
しており、該内側凹部の上端部における接線と該内側凹
部の下端部における接線とのなす角度をθとしたとき、
８５° ≦ θ ≦ １０３°となるように、より望ま
しくは９８° ≦ θ ≦１０３°となるようにθを設
定することによって、缶の耐圧強度や落下強度を向上さ
せて、十分な缶強度を確保することができる。

【００１０】また、前記内周壁の最短径をＤ１とし、前
記ドーム部の最長径をＤ３としたとき、１．０１ ≦
Ｄ３／Ｄ１ ≦ １．１５となるように前記内側凹部を
設けることによって、缶強度を更に高めることができ
る。

【００１１】更に、内周壁における内側凹部が形成され
ている部分の断面視円周方向での、該内側凹部が形成さ
れた範囲は、内周壁の円周方向全体に対して、６３％〜
９９％とすることにより、前記環状凸部の内周壁部分は
十分な剛性を得ることができる。因みに、前記内側凹部
を前記内周壁の最短径を形成する半径方向内側に突出し
た部分よりドーム部側に設けるとともに、該突出部分か
ら缶軸方向に延ばした接線に対して缶胴の内部側に、２
０°〜５０°の角度で形成させることにより、該内側凹
部は安定して形成されるとともにボトムグロースの発生
は防止され、缶の耐圧強度は向上される。

【００１２】更に、前記ドーム部の該ドーム部中心と内
周壁との間の部分に、缶胴の内部側へ凹んだ成形加工部
を内側凹部と同じ数だけ形成するとともにドーム部中心
を基準に円環状に配置したことにより、該加工部分の強
度は増し、形成される缶のボトムグロースは低減され
る。因みに、この成形加工部は、前記内周壁の最短径を
Ｄ１とし、前記円環状に配置された成形加工部の円環径
をＤ２としたとき、０．６５ ≦ Ｄ２／Ｄ１ ≦０．
９となるように設けることによって、ドーム部の強度を
高めることができるとともに、安定した加工を行うこと
ができる。

【００１３】このような缶は、缶底に、缶胴の内部側に
凹むドーム部と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突
出する環状凸部とを形成した構成の缶を製造する製造方
法であって、缶胴の上端を、ベースに当接させて該缶胴
の缶軸方向の移動を規制させつつ、円周方向に複数設け
られ、半径方向外向き円弧状に形成された先端凸部と缶
軸線方向に突起した先端角部とを有する半径方向に移動
可能な複数の第１ポンチ爪の、該先端凸部を前記環状凸
部の内周壁に当接させるとともに前記先端角部をドーム
部中心と前記内周壁との間の部分に当接させ、一方、環
状凸部の外方には、その先端内側が環状凸部外周壁に沿
った形状を有する複数の第２ポンチ爪の該先端を当接さ
せて、前記第１ポンチ爪を半径方向外方に移動させるこ
とで、前記環状凸部の内周壁に、缶胴の内部側へ円周方
向断面円弧状に凹む複数の内側凹部と、各内側凹部の間
に配置される縦リブとを円周方向に交互に形成するとと
もに、前記ドーム部の、該ドーム部中心と前記内側凹部
との間の部分に、缶胴の内部側へ凹んだ複数の成形加工
部を円環状に配置させることを特徴とする缶の製造方法
により製造することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
缶蓋を図面を参照して説明する。図１は本発明の缶の底
部近傍の側方断面図であり、図２及び図１５は図１のう
ち、環状凸部近傍の拡大断面図である。また、図３は図
１の缶を底部側から見た平面図である。

【００１５】図１に示す缶１において、缶胴２の缶底３
には、缶胴２の内部側へ凹むドーム部４が形成されてい
る。また、ドーム部４の周縁には、缶胴２の外部側へ缶
軸方向に突出した環状凸部（リム）５が形成されてい
る。

【００１６】環状凸部５は、先端のノーズ部５ａと、ノ
ーズ部５ａより半径方向内側の内周壁（インナーウォー
ル）５ｂと、ノーズ部５ａより半径方向外方の外周壁
（アウターウォール）５ｃとからなる。インナーウォー
ル５ｂは、環状の凹曲面部（カウンターシンクＲ部）６
を介してドーム部４に連なり、ノーズ部５ａはアウター
ウォール５ｃを介して缶胴２に連なる。また、インナー
ウォール５ｂの下方には半径方向内側に突出した内側突
出部５ｄが形成されており、該内側突出部５ｄにおいて
ドーム部の最短径（ドーム径）Ｄ１が形成されている。

【００１７】インナーウォール５ｂには、缶胴２の内部
側へ凹む内側凹部７が円周方向に複数形成されている。
内側凹部７はそれぞれ円周方向断面円弧状に形成されて
おり、図２に示すように、内側突出部５ｄよりドーム部
側に位置するカウンターシンクＲ部６近傍に形成され、
下辺７ａはノーズ部５ａの先端に達しないようにインナ
ーウォール５ｂの中間部に設けられている。この内側凹
部７は、該内側凹部７が形成されていない状態である破
線で示した７’より半径方向外方に向かって缶胴２の内
部側に押し込まれるように形成されており、内側突出部
５ｄから缶軸線方向に延ばした接線である線Ｌに対して
角度αを有している。内側凹部７は、この角度αが、２
０°≦α≦５０°になるように形成されている。

【００１８】図３に示すように、内側凹部７は、それぞ
れが平面視円弧状に形成されており、缶胴２の内部側に
凹むように複数形成されている。これら内側凹部７の間
には縦リブ７ａが形成されており、内側凹部７と縦リブ
７ａとは円周方向に交互に形成されている。そして、内
側凹部７と縦リブ７ａとはそれぞれ滑らかに連続するよ
うに設けられており、インナーウォール５ｂは、円周方
向断面視花びら状に形成されている。この内側凹部７
は、インナーウォール５ｂの内側凹部７が形成された部
分の断面視円周方向における、インナーウォール５ｂの
円周方向全体に対して、６３％〜９９％の範囲で加工さ
れている。

【００１９】また、内側凹部７に連なるように、ドーム
部４の、該ドーム部４の中心４ａと内側凹部７との間に
位置する部分には成形加工部８が形成されている。この
成形加工部８は内側凹部７に対応するように同じ数が形
成されており、図３に示すようにドーム部４の中心４ａ
を基準として円環状に配置されている。そして該成形加
工部８では、もとのドーム部４の形状から缶胴２の内部
側に折れ曲がるように変曲点Ｐが形成されており、変曲
点Ｐは直径Ｄ２を有している。つまり直径Ｄ２は円環状
に配置された成形加工部８の円環径である。このとき成
形加工部８は、前記ドーム径Ｄ１に対して、０．６５
≦ Ｄ２／Ｄ１ ≦ ０．９となる位置に形成されてい
る。

【００２０】ところで、十分な缶強度を確保するために
は、缶底３の寸法や角度が重要な要素となる。これにつ
いて、図１５を用いて更に詳細に説明する。先ず、内側
凹部７の水平方向先端部である底部７ｂが形成されてお
り、この底部７ｂにおいてドーム部の最長径Ｄ３が形成
されている。このＤ３は、１．０１≦Ｄ３／Ｄ１≦１．
１５となるように設定されている。また、缶１の最大外
径、すなわち缶胴２の径をＤ（図示略）とすると、この
Ｄとドーム部の最長径Ｄ３とは、０．６０≦Ｄ３／Ｄ≦
０．８５となるように設定されている。最適値として
は、缶１の直立安定性等も考慮して、Ｄが６６．３ｍｍ
のときにＤ１は４５．０ｍｍ、Ｄ３は４７．７ｍｍとな
っている。

【００２１】内側凹部７は、一定の曲率で、すなわち曲
率半径Ｒ２で湾曲している。この内側凹部７の上端部、
すなわち曲率半径が変化する部分には、変曲点Ｐ１が形
成されており、また内側凹部７の下端部、すなわち曲率
半径が変化する部分には、変曲点Ｐ２が形成されてい
る。内周凹部７は、変曲点Ｐ１を境として曲率半径がＲ
１１をなすドーム部４の部分に連なっており、また、変
曲点Ｐ２を境としてインナーウォール５ｂ（曲率半径Ｒ
１）に連なっている。なお、インナーウォール５ｂは、
ノーズ部５ａを変曲点として、曲率半径Ｒ３をなすアウ
ターウォール５ｃの部分に連なっている。変曲点Ｐ１に
おける接線ｌ１と変曲点Ｐ２における接線ｌ２は、角度
θをなしており、このθは、８５°≦θ≦１０３°、よ
り望ましくは、９８°≦θ≦１０３°となるように設定
されている。また、変曲点Ｐ２における接線ｌ２の傾き
β（＝９０°−α）は、４０°≦β≦７０°の範囲に設
定されており、最適値は５７°となっている。

【００２２】板厚ｔは、０．２ｍｍ≦ｔ≦０．３ｍｍの
範囲、最適には０．２６ｍｍに設定されており、Ｒ１、
Ｒ２、Ｒ３は各々、２ｔ≦Ｒ１≦７ｔ、２ｔ≦Ｒ２≦１
２ｔ、３ｔ≦Ｒ３≦１０ｔの範囲に設定されている。但
し、各々の範囲内における下限値近傍では、缶１を塗装
する際に塗装被膜の欠陥を生じ、また、各々の上限値近
傍では、耐圧不足を生じてしまうおそれがある。そのた
め、最適値は、ｔが０．２６ｍｍの場合に、Ｒ１は１．
０ｍｍ、Ｒ２は１．１ｍｍ、そしてＲ３は１．５ｍｍと
なっている。

【００２３】ノーズ部５ａからドーム部４の中心４ａま
での缶軸方向の距離、すなわちドーム部４の最大高さは
Ｈ１（図示略）、ノーズ部５ａから変曲点Ｐ１までの缶
軸方向の距離はＨ２、そしてノーズ部５ａから曲率半径
Ｒ２の中心までの缶軸方向の距離はＨ３である。これら
Ｈ１、Ｈ２及びＨ３は、次のような関係となるようにす
なわち、０．１≦Ｈ３／Ｈ１≦０．４、１．４≦Ｈ２／
Ｈ３≦２．０の範囲内に設定されている。最適値は、Ｈ
１は１１．５ｍｍ、Ｈ３は２．９ｍｍとなっている。Ｈ
２は、上記範囲内であればよい。上記のように各々の寸
法や角度を設定することが、十分な缶強度を確保しつ
つ、直立安定性や塗装性等の他の要件を満たす上で望ま
しい。

【００２４】このような缶１は、図４に示すような装置
によって形成される。図４において、製造装置１０は、
缶胴２の上端に当接して缶胴２の缶軸方向の移動を規制
するベース１１と、ベース１１に垂直な軸線方向で前後
移動可能となった成形機構１２と、ベース１１と成形機
構１２との間に内側凹部７の未だ形成されていない缶
（ワーク）１３を供給するターレット機構１４とによっ
て概略構成されている。

【００２５】缶胴２は、絞り加工により素板から有底円
筒状のカップを成形する絞り工程と、カップにパンチス
リーブを挿入して再絞り加工及びしごき加工を施すとと
もに、缶底３をパンチスリーブとドーム成形部とで挟ん
でドーム部４を成形する再絞り・しごき加工及び缶底成
形工程と、缶胴２の外面を印刷する印刷工程と、缶胴２
の開口上端部（ネック）を形成するネッキング工程とを
順次経て製造されて行く。本実施形態では、このうちネ
ッキング工程の中の一工程に製造装置１０が設けられて
いる。

【００２６】ベース１１は、製造装置１０の図示してい
ないフレームに固設されており、一側面がワーク１３の
上端を当接する当接面１１ａとなっている。ワーク１３
は、上端をベース１１の当接面１１ａに当接すること
で、缶軸方向の上端側への移動が規制されることにな
る。

【００２７】成形機構１２は、第１ポンチ爪１５と、該
第１ポンチ爪１５の内方に前記缶胴２の缶軸方向に前後
移動可能に設けられ、前記第１ポンチ爪１５の先端に当
接して該第１ポンチ爪１５の先端を外方に移動させる拡
径部材１６と、該拡径部材１６の内方に前記缶胴２の缶
軸方向に前後移動可能に設けられ、前記ドーム部４に当
接して支持するドーム支持部材１７と、第１ポンチ爪１
５の外方に配置された第２ポンチ爪１８と、該第２ポン
チ爪１８の先端に当接して該第２ポンチ爪１８の先端を
内方に移動させる縮径部材１９とにより概略構成されて
いる。

【００２８】第１ポンチ爪１５及び第２ポンチ爪１８
は、バネ鋼、ダイス鋼等からなる円筒の先端側を複数本
に分割して形成したもので、第１ポンチ爪１５のリング
状の基端１５ａを第２ポンチ爪１８の内部に装着して、
該第２ポンチ爪１８の環状の基端１８ａに取り付けてあ
る。

【００２９】図４、図６に示すように、第１ポンチ爪１
５先端１５ｂは、その中間部１５ｃに比べて半径方向の
幅が大きく形成されており、中間部１５ｃとともに弾性
変形することによって半径方向に移動可能になってい
る。第１ポンチ爪１５の先端１５ｂには、半径方向外側
に向かって先端凸部１５ｄが形成されており、該先端凸
部１５ｄから半径方向内側に向かうほど先端側に平面状
に傾斜する傾斜面１５ｅが形成されている。また、該傾
斜面１５ｅの先端側には、缶胴２のドーム部４側に向か
って先端角部１５ｇが突設されている。また、先端面１
５ｆと内面１５ｊとは平面状に形成されており、内面１
５ｊの基端１５ａ側に位置する部分には中間部１５ｃと
内面１５ｊとを結ぶように、先端側にいくほど半径方向
内側に向くように曲面状に傾斜する内側傾斜面１５ｈが
形成されている。

【００３０】この第１ポンチ爪１５は、図８に示すよう
に円環状に複数個（図８では１６個）設置されており、
それぞれが離間して設けられている。第１ポンチ爪１５
の先端１５ｂの外側の先端凸部１５ｄの断面輪郭形状
は、それぞれが円弧状に形成されており、インナーウォ
ール５ｂより小さい曲率を有している。また、隣接する
第１ポンチ爪１５どうしの面は平面状に形成されてい
る。そして第１ポンチ爪１５は、破線で示した１５’と
の間を半径方向に弾性変形するようになっている。

【００３１】図４、図７に示すように、第２ポンチ爪１
８の先端１８ｂは、その中間部１８ｃに比べて半径方向
の幅を大きく形成してあり、中間部１８ｃとともに弾性
変形して半径方向に移動可能になっている。第２ポンチ
爪１８の先端１８ｂには先にいくほど半径方向外側に向
かって傾斜されている傾斜曲面１８ｄが形成されてい
る。第２ポンチ爪１８の先端外側には、先にいくほど半
径方向外側に向かって曲面状に傾斜する外側傾斜面１８
ｅが形成されている。

【００３２】この第２ポンチ爪１８は、図９に示すよう
に円環状に複数個（図９では１６個）設置されており、
破線で示した１８’との間を弾性変形されるようになっ
ている。このとき、各第２ポンチ爪１８は、破線で示し
た１８’のように拡がった状態ではそれぞれは離間する
ようになっており、実線１８で示した状態では隣接する
各第２ポンチ爪１８どうしは当接されている。この隣接
する第２ポンチ爪１８どうしの当接面は平面状に形成さ
れているととともに、第２ポンチ爪１８の先端１８ｂの
外面及び内面１８ｆの断面輪郭形状はそれぞれが円弧状
に形成されており、特に内面１８ｆは缶胴のアウターウ
ォール５ｃの輪郭形状に沿った曲率を有している。

【００３３】拡径部材１６の内部には小径孔部１６ｂが
形成されており、この小径孔部１６ｂにはリング状のブ
ッシュ２０が装着されている。ブッシュ２０の内部には
ボルト２１が摺動可能に装着されており、ボルト２１に
は前記ドーム支持部材１７がねじ込まれている。ドーム
支持部材１７はＴ字状の断面形状を有するもので、この
ドーム支持部材１７の先端面１７ａは凸曲面状に形成さ
れている。拡径部材１６の小径孔部１６ｂに装着された
ブッシュ２０は、その先端にフランジ２０ａが形成され
ており、このフランジ２０ａが前記小径孔部１６ｂに係
止することにより、ブッシュ２０の基端１５ａ（１８
ａ）側への移動が規制されている。拡径部材１６、ドー
ム支持部材１７、ブッシュ２０及びボルト２１で構成さ
れる空間内にはリング２２とスプリング２３とが装着さ
れており、このスプリング２３によってドーム支持部材
１７とボルト２２とが先端１５ｂ（１８ｂ）側へ付勢さ
れるようになっている。

【００３４】図１０に示すように、ターレット機構１４
には、成形機構１２の軸線と平行な回転軸３０により回
転自在となった把持板３１が設けられている。把持板３
１の円周方向には、缶胴２を保持可能としたポケット部
３２が等間隔で複数設けられている。ポケット部３２
は、例えばバキュームにより缶胴２を吸着保持するよう
になっている。上述した成形機構１２は、任意のポケッ
ト部３２の位置に、このポケット部３２に把持された缶
胴２と同軸上で配置されている。

【００３５】ターレット機構１４は、把持板３１を回転
させることで、ポケット部３２に把持されたワーク１３
を成形機構１２へ供給するとともに、成形機構１２にて
成形の施された缶１を、成形機構１２から移動して、次
の工程へ受渡しするようになっている。

【００３６】このように構成された製造装置１０を用い
ての缶１の製造方法を説明する。先ず、缶底３を成形し
たワーク１３を、ターレット機構１４により、ベース１
１と成形機構１２との間に供給し、上端部をベース１１
の当接面１１ａに当接して、成形機構１２と同軸上に位
置決めする。

【００３７】次いで、成形機構１２を不図示の円周カム
によりベース１１側へ移動させ、第１ポンチ爪１５の先
端１５ｂが、缶底３の環状凸部５のインナーウォール５
ｂからドーム部４にかけた部位に当接する位置で停止さ
せるとともに、第２ポンチ爪１８の先端１８ｂが、アウ
ターウォール５ｃに当接する位置で停止させる。この
際、ドーム支持部材１７は、スプリング２３によって、
第１、第２ポンチ爪１５、１８の先端１５ｂ、１８ｂよ
り前方に付勢されているため、第１、第２ポンチ爪１
５、１８の先端１５ｂ、１８ｂより先に缶底３のドーム
部４に、先端面１７ａが当接し、その反力により、スプ
リング２３を圧縮して基端１５ａ（１８ａ）側へ後退す
る。

【００３８】従って、この状態で、ワーク１３は、スプ
リング２３で付勢されたドーム支持部材１７によって、
ベース１１側へ押し付けられて、ベース１１とドーム支
持部材１７とで挟持される。また、この状態で、ドーム
支持部材１７の先端面１７ａが、ドーム部４に当接する
ことで、成形工程におけるドーム部４の変形が規制され
ることになる。これにより、所望の形状のドーム部４が
得られ、内容物封入後の内圧に十分に対抗できる耐圧強
度が確保される。

【００３９】次に、不図示の円周カムにより、拡径部材
１６と縮径部材１９とを、ベース１１側にさらに移動さ
せる。これにより、拡径部材１６の外周傾斜面１６ａは
第１ポンチ爪１５の内側傾斜面１５ｈに沿って押し付け
るように摺動され、除々に第１ポンチ爪１５を拡径させ
ながら内面１５ｊに当接し、先端１５ｂは半径方向外方
に拡径され、例えば図８に示すように１５’から１５に
移動される。

【００４０】同様に、縮径部材１９の先端内面の傾斜面
１９ａは第２ポンチ爪１８の外側傾斜面１８ｅに沿って
押し付けるように摺動され、除々に第２ポンチ爪１８を
縮径させながら外周面１８ｇに当接し、先端１８ｂは半
径方向内方に縮径され、例えば図９に示すように１８’
から１８に移動される。

【００４１】そして、図５に示すように、第１ポンチ爪
１５の先割れ状の先端１５ｂを拡径させるとともに、第
２ポンチ爪１８の先端１８ｂを縮径させることによっ
て、第２ポンチ爪１８の傾斜曲面１８ｄはアウターウォ
ール５ｃに当接して環状凸部５を外側から支持し、第１
ポンチ爪１５の先端凸部１５ｄは環状凸部５のインナー
ウォール５ｂからドーム部４にかけての領域を缶胴２の
内側に凹ませるように押圧し、この領域に円周方向に複
数の断面円弧状の内側凹部７を成形させる。このとき押
圧されていない部分は縦リブ７ａとなる。そして、それ
と同時に、第１ポンチ爪１５の先端角部１５ｇはドーム
部４の周辺部に当接されてそこを押圧し、その部分に円
環状の成形加工部８を形成させる。

【００４２】このとき、隣接する各第２ポンチ爪１８は
当接しあって、その円環状の形状を安定させたまま環状
凸部５のアウターウォール５ｃを外側から支持するた
め、第１ポンチ爪１５によるインナーウォール５ｂの押
圧は安定して行われるとともに、環状凸部５に作用す
る、外方に拡がろうとする力と内方に縮まろうとする力
とが相殺して環状凸部５が内外何れかの方向に無理に変
形する（逃げる）ことがなくなる。

【００４３】内側凹部７が成形された後、拡径部材１６
及び縮径部材１９を後退させることにより、第１、第２
ポンチ爪１５、１８は弾性力により半径方向内側及び外
側に移動される。次いで、成形機構１２を缶底３から離
れる方向へ後退させる。このとき、ドーム支持部材１７
は、スプリング２３の付勢力により、前方に移動し缶底
３を押圧し続けるから、万一、缶底３から第１、第２ポ
ンチ爪１５、１８が円滑に離れていない場合にも、缶底
３から各ポンチ爪１５、１８を確実に引き離すことがで
きる。次いで、前記ドーム支持部材１７は、次の缶底３
の押圧に備えて待機位置に戻される。以上により、缶底
３への内側凹部７の成形は終了される。

【００４４】内側凹部７の成形が終了した缶１は、ター
レット機構１４の把持板３１を回転させることにより、
ベース１１と成形機構１２との間から移動し、次工程へ
と受け渡される。このようにして、缶底３に内側凹部７
を容易に形成することができる。ここで、第１、第２ポ
ンチ爪１５、１８は、鋼製の円筒の一体物の先端側にス
リット加工を施すだけで容易に製作される。従って、機
構が簡単で、メンテナンスが容易な上に、第１、第２ポ
ンチ爪１５、１８の半径方向への移動が、その弾性変形
によっているから、作動が確実で長期間にわたって安定
して使用することができる。

【００４５】このように、環状凸部５のインナーウォー
ル５ｂの円周方向に、断面円弧状に凹んだ複数の内側凹
部７と、各内側凹部７の間に配置される縦リブ７ａとを
交互に設け、インナーウォール５ｂの円周方向の断面形
状が花びら状になるように形成したことにより、インナ
ーウォール５ｂの剛性、特に缶軸方向の応力に対する剛
性が高められることになり、内圧の作用によってもイン
ナーウォール５ｂに缶軸方向のひずみ（伸び）が生じな
くなり、環状凸部５の下方、及び半径方向外方への変形
が阻止される。

【００４６】また、内側凹部７は、内側突出部５ｄから
缶軸線方向に延ばした接線である線Ｌに対して缶胴２の
内部側に２０°〜５０°の角度で凹ませることが好まし
い。２０°以下ではボトムグロースを低減させるといっ
た所望の効果が得られず、５０°以上では環状凸部５の
インナーウォール５ｂとアウターウォール５ｃとの距離
が近くなり、直立安定性が低下するとともに加工時に該
環状凸部５が破断したりするためである。

【００４７】また、内側凹部７が加工される部分、つま
り、インナーウォール５ｂが第１ポンチ爪１５によって
押圧される部分は、インナーウォール５ｂの内側凹部７
が形成された部分の断面視円周方向における、インナー
ウォール５ｂの円周方向の全周に対して、６３％〜９９
％の範囲に形成させることが望ましい。このことを図１
２を用いて説明する。

【００４８】図１２のグラフにおいて、縦軸は、缶１に
内容物を封入し内圧を変化させて落下試験を行った場合
の破損した時の内圧を示す耐圧強度を、横軸は、インナ
ーウォール５ｂの円周方向範囲に対する第１ポンチ爪１
８によってインナーウォール５ｂが押圧された範囲の割
合であるインナーウォール加工量を表す。図１２のよう
に、インナーウォール加工量を６３％以上にした場合、
耐圧強度は約６７５ｋＰａ以上の高い数値を示すが、６
３％以下にした場合、インナーウォール５ｂは十分な剛
性が得られず、所望の効果を得ることができない。そし
て、加工量を大きくすればするほど、耐圧強度は増加す
る。また、本実施形態の製造方法においては、複数の第
１ポンチ爪１５によって缶底３を拡げるように加工する
ため、実際に加工可能なインナーウォール加工量の上限
は９９％である。（言い換えると、縦リブ７ａは少なく
とも１％形成される。）このため、インナーウォール５
ｂの加工量を６３％〜９９％と設定することにより、缶
１は十分な耐圧強度を得ることができる。

【００４９】なお内側凹部７が形成される数、つまり第
１、第２ポンチ爪１５、１８の数は１２箇所〜４８箇所
とすることが好ましい。１２箇所以下では、所望の効果
を得るためのインナーウォール加工量を得るためには、
１つのポンチ爪がインナーウォール５ｂを押圧すべき領
域が大きすぎ、内側凹部７は安定して形成されず、缶底
３は十分な強度を得ることができない。一方、４８箇所
以上では設置される各ポンチ爪１５、１８の数が多すぎ
るため、該ポンチ爪１５、１８をスリット加工によって
加工する際、安定して形成されない。

【００５０】次に、第１ポンチ爪１５の先端角部１５ｇ
を、ドーム部４の周辺部に当接させてそこを押圧し、円
環状に複数の成形加工部８を形成させることにより、缶
１のボトムグロースは大幅に低減されることを図１１、
図１３を用いて説明する。

【００５１】図１３は、インナーウォール５ｂに内側凹
部７を形成させるとともにドーム部４の周辺部を押圧し
た場合と、インナーウォール５ｂのみを押圧した場合と
のボトムグロースを比較した結果である。縦軸は缶１に
作用させる内圧を示しており、横軸はそのときに生じた
ボトムグロースを示している。

【００５２】図１３において、線（サンプル）Ａはイン
ナーウォール５ｂに内側凹部７及び縦リブ７ａを花びら
状に設けるとともに第１ポンチ爪１５の先端角部１５ｇ
によってドーム部４周辺部を押圧し成形加工部８を形成
した場合である。線（サンプル）Ｂは、図１１のように
傾斜面４０ｅの距離が短い第１ポンチ爪４０を用いてド
ーム部４を押圧せず（成形加工部８を設けず）インナー
ウォール５ｂのみを先端凸部４０ｇによって押圧して内
側凹部７を形成した場合である。線（サンプル）Ｃは内
側凹部７、成形加工部８ともに形成していないものであ
る。

【００５３】缶１に作用させる内圧が０〜４ｋｇ／ｃｍ
² 程度までの範囲では、サンプルＡ、Ｂ、Ｃの各サンプ
ルに生じるボトムグロースには大きな違いは見られな
い。内圧が４ｋｇ／ｃｍ² 以上になると、ボトムグロー
スは缶底３に加工を施したサンプルＡとサンプルＢとに
大きな改善が見られる。特に、成形加工部８が形成され
ているサンプルＡに関しては、ボトムグロースは大幅に
低減されている。

【００５４】例えば作用させる内圧が６．３ｋｇ／ｃｍ
² である場合、缶底３に加工を施していないサンプルＣ
に関しては、ボトムグロースは約１．３５ｍｍであった
のに対し、サンプルＢは約１．０５ｍｍであり、サンプ
ルＡは約０．７５ｍｍであった。

【００５５】このように、環状凸部５のインナーウォー
ル５ｂの円周方向に、複数の内側凹部７と縦リブ７ａと
を設け、インナーウォール５ｂの円周方向の断面形状が
花びら状になるように形成したことにより、インナーウ
ォール５ｂの剛性、特に缶軸方向の応力に対する剛性が
高められることになり、内圧の作用によってもインナー
ウォール５ｂに缶軸方向のひずみ（伸び）であるボトム
グロースが生じなくなり、環状凸部５の下方、及び半径
方向外方への変形が阻止される。このため、缶１が薄肉
に形成されても、十分な強度を有する。

【００５６】さらに、環状凸部５のインナーウォール５
ｂに連なるドーム部４の、該ドーム部４の中心４ａとイ
ンナーウォール５ｂとの間の部分に、缶胴２の内部側へ
凹んだ複数の成形加工部８を形成するとともに、該成形
加工部８は中心４ａを基準に円環状に配置されたことに
より、加工部分の強度が増されるため、形成される缶１
のボトムグロースは、図１３に示したように、同じ内圧
を作用させたとき、加工を施さない場合に比べて約１／
２程度まで低減される。

【００５７】なお、このときの耐圧強度はサンプルＢが
７．０２ｋｇ／ｃｍ² であったのに対し、サンプルＡは
６．８５ｋｇ／ｃｍ² であった。つまり、成形加工部８
を形成していないサンプルＢのほうが、耐圧強度に関し
ては強度が高いという結果を得た。

【００５８】次に、成形加工部８を形成する位置を検証
した実験について説明する。図１４は、成形加工部８を
形成した位置と耐圧強度との関係を示した図である。図
１４において、横軸はドーム径Ｄ１に対する成形加工部
８の直径Ｄ２の割合であるＤ２／Ｄ１を示しており、縦
軸は耐圧強度を示している。また、線Ｂ’は、図１１に
示したような第１ポンチ爪４０を用いて加工させた、成
形加工部８が形成されていないサンプルＢ’についての
耐圧強度を示しており、点Ａ’は内側凹部とともに成形
加工部８を形成させたサンプルＡ’についての耐圧強度
を示している。

【００５９】Ｄ２／Ｄ１が０．６５より小さい場合、つ
まり形成される成形加工部８がドーム部４の中心近傍に
形成された場合、耐圧強度に関してサンプルＡ’とＢ’
との間には顕著な違いが見られない。Ｄ２／Ｄ１を０．
６５以上にした場合、つまり成形加工部８を環状凸部５
側に形成させる場合、図１４に示すように耐圧強度は徐
々に増し、成形加工部８が形成される位置がドーム部４
の半径方向外方に位置させるにつれて耐圧強度は高くな
る。しかしながら領域ＭのようにＤ２／Ｄ１が大きすぎ
る場合、加工時にドーム部４は破断し加工不可能とな
る。

【００６０】このように、Ｄ２／Ｄ１が０．６５〜０．
９となるように成形加工部８を形成させることにより、
耐圧強度は高くなる。

【００６１】更に、内側凹部７は、変曲点Ｐ１における
接線と変曲点Ｐ２における接線のなす角度θが、８５°
≦θ≦１０３°に設定されていることが望ましく、この
範囲内でも、９８°≦θ≦１０３°となるように設定さ
れていればより望ましい。このことを、表１及び図１６
を用いて説明する。

【００６２】

【表１】

【００６３】表１、及び図１６のグラフに示すように、
θが８５°より小さい場合、例えば８０°の場合では、
耐圧強度には特に問題なくとも落下強度が低く、缶強度
として良好な結果が得られない。逆に、θが１０３°よ
り大きい場合、例えば１０５°の場合では、落下強度は
高値であるが耐圧強度が極端に下がってしまい、こちら
も缶強度として良好な結果が得られない。この図から明
らかなように、耐圧強度が９３０〜９５０ｋＰａで落下
強度が２０ｃｍ以上といった、比較的良好な缶強度を得
ることができるのは、８５°≦θ≦１０３°に設定した
場合である。その中でも、９８°≦θ≦１０３°に設定
した場合には、耐圧強度が９３０〜９５０ｋＰａで落下
強度が２５〜３０ｃｍといった、非常に良好な缶強度が
得られる。

【００６４】なお、落下強度とは、内圧を４ｋｇ／ｃｍ
²に設定した缶を、約５ｃｍ毎に高さを変えてその位置
から鉄板の上に落とし、ドーム部が完全に反転するまで
の到達高さとしている。また、耐圧強度は、缶内に加圧
エアーを送り込む方法で測定した。すなわち、缶内に加
圧エアーを送り込むと、缶の内圧が上昇して、ある時点
でドーム部が外方へ反転するように瞬間的に飛び移り変
形を起こし、この飛び移り変形と同時に缶の内圧が急激
に低下する。この低下する寸前の缶内圧値、すなわち缶
内圧値の最高値を、耐圧強度とするものである。

【００６５】そして、上述した製造方法では、環状凸部
５を成形した後の缶底３に、拡径部材１６及び縮径部材
１９を当接させ、環状凸部５との成形とは別途に内側凹
部７を成形するので、平面方向の応力と厚み方向の応力
とはインナーウォール５ｂに同時に作用されず、環状凸
部５と同時に内側凹部７を成形した場合に生じやすい過
酷な塑性変形による内側凹部７での亀裂は生じない。ま
た、第１ポンチ爪１５を拡径させるとともに、環状凸部
５のアウターウォール５ｃに、該アウターウォール５ｃ
の形状に沿った第２ポンチ爪１８を当接させて環状凸部
５が外方から支持されることにより、環状凸部５の外方
への変形が防止される。

【００６６】さらに、ネッキング工程の一部で加工が行
えるため、新たな製造ラインを増設することなく、内側
凹部７を形成することができる。

【００６７】また、上述のような製造方法では、第１、
第２ポンチ爪１５、１８は、鋼製の円筒の一体物の先端
側にスリット加工を施すだけで容易に製作される。従っ
て、機構が簡単で、メンテナンスが容易な上に、第１、
第２ポンチ爪１５、１８の半径方向への移動が、その弾
性変形によっているから、作動が確実で長期間にわたっ
て安定して使用することができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明の缶及びその製造方法は、以下の
ような効果を有するものである。 （１） 前記環状凸部の内周壁の円周方向に、複数の円
弧状に凹んだ内側凹部と、各内側凹部の間に配置される
縦リブとを交互に設け、内周壁の円周方向の断面形状が
花びら状になるように形成したことにより、内周壁の剛
性、特に缶軸方向の応力に対する剛性が高められること
になり、内圧の作用によっても内周壁に缶軸方向のひず
み（伸び）が生じなくなり、環状凸部の下方、及び半径
方向外方への変形が阻止される。このため、缶が薄肉に
形成されても、十分な強度を有するため省資源化、低コ
スト化を実現することができる。 （２） 前記内側凹部を前記内周壁の最短径を形成する
半径方向内側に突出した部分よりドーム部側に設けると
ともに、該突出部分から缶軸方向に延ばした接線に対し
て缶胴の内部側に、２０°〜５０°の角度で形成させる
ことにより、該内側凹部は安定して形成されるとともに
ボトムグロースの発生は防止され、缶の耐圧強度は向上
される。 （３） 内周壁における内側凹部が形成されている部分
の断面視円周方向での、該内側凹部が形成された範囲
は、内周壁の円周方向全体に対して、６３％〜９９％と
することにより、前記環状凸部の内周壁部分は十分な剛
性を得ることができる。 （４） 前記ドーム部の該ドーム部中心と内周壁との間
の部分に、缶胴の内部側へ凹んだ成形加工部を内側凹部
と同じ数だけ形成するとともにドーム部中心を基準に円
環状に配置したことにより、該加工部分の強度は増し、
形成される缶のボトムグロースは低減される。 （５） 成形加工部は、前記内周壁の最短径をＤ１と
し、前記円環状に配置された成形加工部の円環径をＤ２
としたとき、０．６５ ≦ Ｄ２／Ｄ１ ≦ ０．９と
なるように設けることによって、ドーム部の強度を高め
ることができるとともに、安定した加工を行うことがで
きる。 （６） 内側凹部は一定の曲率で湾曲し、該内側凹部の
上端部における接線と該内側凹部の下端部における接線
とのなす角度をθとしたとき、８５° ≦ θ≦ １０
３°となるように、より望ましくは９８° ≦ θ ≦
１０３°となるようにθを設定することによって、缶
の耐圧強度や落下強度を向上させて、十分な缶強度を確
保することができる。 （７） 内周壁の最短径をＤ１とし、ドーム部の最長径
をＤ３としたとき、１．０１ ≦ Ｄ３／Ｄ１ ≦
１．１５となるように内側凹部を設けることによって、
缶強度を更に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 缶の底部を断面にした要部側面図である。

【図２】 図１における環状凸部近傍の拡大図である。

【図３】 缶を缶底側から見た図である。

【図４】 缶が製造される様子を説明する図である。

【図５】 缶が製造される様子を説明する図である。

【図６】 第１ポンチ爪を説明する図である。

【図７】 第２ポンチ爪を説明する図である。

【図８】 第１ポンチ爪が拡径及び縮径される様子を説
明する図である。

【図９】 第２ポンチ爪が拡径及び縮径される様子を説
明する図である。

【図１０】 ターレット機構を回転軸方向から見た図で
ある。

【図１１】 内周壁部分が押圧される様子を説明する図
である。

【図１２】 耐圧強度とインナーウォール加工量との関
係を説明する図である。

【図１３】 缶内圧とボトムグロースとの関係を説明す
る図である。

【図１４】 耐圧強度と成形加工部の形成位置との関係
を説明する図である。

【図１５】 図１における環状凸部近傍の拡大図であ
る。

【図１６】 耐圧強度及び落下強度と角度θとの関係を
説明する図である。

【図１７】 従来の缶を説明する図である。

【図１８】 ボトムグロースを説明する図である。

【符号の説明】

１ 缶 ２ 缶胴 ３ 缶底 ４ ドーム部 ４ａ ドーム部中心 ５ 環状凸部（リム） ５ａ ノーズ部 ５ｂ 内周壁（インナーウォール） ５ｃ 外周壁（アウターウォール） ５ｄ 内側突出部 ６ 凹曲面部（カウンターシンクＲ部） ７ 内側凹部 ７ａ 縦リブ ８ 成形加工部 １０ 製造装置 １１ ベース １２ 成形機構 １３ ワーク（缶） １４ ターレット機構 １５ 第１ポンチ爪 １５ｂ 第１ポンチ爪先端 １５ｄ 先端凸部 １５ｇ 先端角部 １６ 拡径機構 １７ ドーム支持部材 １８ 第２ポンチ爪 １８ｂ 第２ポンチ爪先端 １９ 縮径部材 Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ 変曲点 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 曲率半径 Ｄ１ ドーム径 Ｄ２ 成形加工部直径 Ｄ３ ドーム部の最長径 ｌ１、ｌ２ 接線 α 角度 θ 角度

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 缶底に、缶胴の内部側に凹むドーム部
   と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸
   部とを形成した構成の缶であって、 前記ドーム部に連なる環状凸部の内周壁には、缶胴の内
   部側へ円周方向断面円弧状に凹む複数の内側凹部と、各
   内側凹部の間に配置される縦リブとが円周方向に交互に
   形成され、 前記内側凹部は一定の曲率で湾曲しており、該内側凹部
   の上端部における接線と該内側凹部の下端部における接
   線とのなす角度をθとしたとき、 ８５° ≦ θ ≦ １０３° であることを特徴とする缶。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の缶であって、 前記θは、 ９８° ≦ θ ≦ １０３° であることを特徴とする缶。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の缶であって、 前記内周壁の最短径をＤ１とし、前記ドーム部の最長径
   をＤ３としたとき、 １．０１ ≦ Ｄ３／Ｄ１ ≦ １．１５ であることを特徴とする缶。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の缶で
   あって、 前記内周壁の内側凹部が形成された部分の断面視円周方
   向において、前記内側凹部が形成された範囲は、内周壁
   の円周方向全体に対して、 ６３％〜９９％ であることを特徴とする缶。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の缶で
   あって、 前記ドーム部の、該ドーム部中心と内周壁との間の部分
   には、缶胴の内部側へ凹んだ成形加工部が内側凹部と同
   じ数だけ形成されるとともにドーム部中心を基準に円環
   状に配置されていることを特徴とする缶。
6. 【請求項６】 缶底に、缶胴の内部側に凹むドーム部
   と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸
   部とを形成した構成の缶を製造する製造方法であって、 缶胴の上端を、ベースに当接させて該缶胴の缶軸方向の
   移動を規制させつつ、 円周方向に複数設けられ、半径方向外向き円弧状に形成
   された先端凸部と缶軸線方向に突起した先端角部とを有
   する半径方向に移動可能な複数の第１ポンチ爪の、該先
   端凸部を前記環状凸部の内周壁に当接させるとともに前
   記先端角部をドーム部中心と前記内周壁との間の部分に
   当接させ、 一方、環状凸部の外方には、その先端内側が環状凸部外
   周壁に沿った形状を有する複数の第２ポンチ爪の該先端
   を当接させて、 前記第１ポンチ爪を半径方向外方に移動させることで、
   前記環状凸部の内周壁に、缶胴の内部側へ円周方向断面
   円弧状に凹む複数の内側凹部と、各内側凹部の間に配置
   される縦リブとを円周方向に交互に形成するとともに、 前記ドーム部の、該ドーム部中心と前記内側凹部との間
   の部分に、缶胴の内部側へ凹んだ複数の成形加工部を円
   環状に配置させることを特徴とする缶の製造方法。