JP2013193113A - タブ付缶蓋のリベット成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パネルとタブ間の結合力を低下させることなく、缶蓋材の高強度化や薄肉化ひいては缶の製造コストの低減が可能なタブ付缶蓋のリベット成形方法を提供する。
【解決手段】缶蓋のパネル１にニップル部３を形成し、このニップル部３をタブ４のインナーランス５に形成されたリベット穴５ａに挿入して、当該ニップル部３をリベット成形して前記パネル１に前記タブ４を接続するタブ付缶蓋のリベット成形方法において、前記ニップル部３を形成する際に、このニップル部３の側壁３ａにニップル段差部３ｂを形成した上で、当該ニップル部３をかしめてリベット成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム缶（以下、アルミ缶と略称する）や鉄缶のタブ付缶蓋のリベット成形方法に関し、特に缶蓋のパネルとタブ間の結合力を低下させることなく、缶蓋材の薄肉化が可能なタブ付缶蓋のリベット成形方法に関するものである。

各種飲料物を収容するアルミ缶や鉄缶に用いられる缶蓋としては、飲み口を開口する際にタブをパネル（缶蓋本体、天板）から取り外すプルタブ方式の缶蓋と、タブをパネルに取り付けたままの状態で飲み口を開口可能なステイオンタブ方式の缶蓋とがある。プルタブ方式のタブはパネルから分離して捨てられ回収し難いため、環境問題の観点などから、近年においてはステイオンタブ方式の缶蓋が広く用いられている。

ステイオンタブ方式の缶蓋でタブをパネルに接続するには、従来よりパネルに形成したニップル部をタブのリベット穴に挿入して、リベット成形する方法が一般的に用いられている。従い、この様な従来例に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法につき、以下図５も参照しながら説明する。図５は従来例１に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法を工程順に説明するための模式的断面図であって、図（ａ）は張出工程、図（ｂ）は絞り工程、図（ｃ）はかしめ工程を示す。

従来技術１に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法は、先ず張出工程にてパネル２１にニップル部を形成するため、予備的な張出部２２を成形する張出成形を行う（図５（ａ）参照）。次いで、絞り工程にて、前記張出部２２を所定の形状を有するニップル部２３にするための絞り加工を行う（図５（ｂ）参照）。そして最後に、前記ニップル部２３をかしめて拡径する結果、かしめ深さｄが形成されてタブ２４と接続されたリベット２６が成形される（図５（ｃ）参照）。

この様な従来技術１に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法では、板厚０．２２ｍｍ以下の薄手材の様な難成形材を張出成形する場合、絞り工程を含めて３工程必要であったが、従来技術２では、張出工程での工具形状を規定することによって、２工程で割れを生じることなく成形可能となる事例が開示されている（特許文献１参照）。

一方、タブの縁部下面とパネルとが離間すると、パネルとタブとの密着性が低下し、タブ回りの発生を抑えることが出来なくなるため、従来技術３では、パネル上面を基準として、タブのインナーランス（中央部）の下面がタブの縁部下面より高くなる様に前記タブを予め塑性変形しておき、塑性変形されたタブのリベット穴に前記ニップル部を挿入してリベット成形することが提案されている（特許文献２参照）。

更に、従来技術４では、上記従来技術３と同一の課題を解決するため、タブに設けられるリベット孔に係止用凹陥部が形成され、この凹陥部にリベット上端部に形成した係止用凸部が食い込み状態に係合された開缶用タブ付き缶蓋が提案されている（特許文献３参照）。

一方、缶の製造コスト低減のため、缶蓋材を薄肉化する要求が強い。しかしながら、図５を用いて説明した従来技術１に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法では、ニップル部２３の中央部の母材（板材）が、上下の金型で板厚方向に圧縮されることにより、前記母材が半径方向外側に塑性流動して、リベット２６のかしめ部が形成されるような機構を利用している。

このため、５０００系アルミニウム合金等の高強度板材からなる缶蓋材を厚み０．１８〜０．２３ｍｍに薄肉化すると、リベット２６の材料の厚みも少なくなるため、かしめ加工時の塑性流動も減少し、かしめ深さｄが十分確保できなくなる。尚、かしめ部の品質はこの他の因子にも依存し、具体的には、最終のかしめ工程では図６に矢印で示す如く、パネル母材がリベット２６の中心から径外方向に塑性流動して移動する（逃げる）傾向が生じる。この板材の移動傾向も、缶蓋材を前記の通り高強度化して薄肉化するほど強くなる。これらの複数の理由のため、結果的にかしめ深さｄが浅くなり、パネル２６とタブ２４間の結合力が低下するという問題があった。

特開２００７−２８３３６４号公報 特許第４５１５００１号公報 特開２００６−１７６１４６号公報

従って、本発明の目的は、パネルとタブ間の結合力を低下させることなく、缶蓋材の高強度化や薄肉化、ひいては缶の製造コストの低減が可能なタブ付缶蓋のリベット成形方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法が採用した手段は、缶蓋のパネルにニップル部を形成し、このニップル部をタブのインナーランスに形成されたリベット穴に挿入して、当該ニップル部をリベット成形して前記パネルに前記タブを接続するタブ付缶蓋のリベット成形方法において、前記ニップル部を形成する際に、このニップル部の側壁にニップル段差部を形成した上で、当該ニップル部をかしめてリベット成形することを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法が採用した手段は、請求項１に記載のタブ付缶蓋のリベット成形方法において、前記ニップル部の形成が、前記缶蓋のパネルに張出部を形成する張出工程と前記張出部を絞り込む絞り工程とからなり、前記絞り工程において、段差が夫々周設された絞り金型と絞りパンチを用いて当該ニップル部の側壁に前記ニップル段差部を形成することを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法によれば、缶蓋のパネルにニップル部を形成し、このニップル部をタブのインナーランス（中央部）に形成されたリベット穴に挿入して、当該ニップル部をリベット成形して前記パネルに前記タブを接続するタブ付缶蓋のリベット成形方法において、前記ニップル部を形成する際に、このニップル部の側壁にニップル段差部を形成した上で、当該ニップル部をかしめてリベット成形するので、前記ニップル段差部の存在により、前記ニップル部側壁の母材がリベットの中心から径外に塑性流動して逃げるのを阻止されるため、深いかしめ深さが確保される。

その結果、パネルとタブ間の結合力を低下させることなく、缶蓋材の高強度化や薄肉化、ひいては缶の製造コストの低減が可能となる。更に、前記かしめ加工時に、前記ニップル部側壁の母材が、前記ニップル段差部の存在によりリベット部の中心から径外に塑性流動して逃げるのを阻止されるため、缶蓋のパネルに肉余りが生じ難くパネルの平坦度が向上する上、蓋の剛性も高まり、更には蓋に設けられたスコア部（溝部）の開缶性が良くなる効果も得られる。

また、本発明の請求項２に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法によれば、前記ニップル部の形成が、前記缶蓋のパネルに張出部を形成する張出工程と前記張出部を絞り込む絞り工程とからなり、前記絞り工程において、段差が夫々周設された絞り金型と絞りパンチを用いて当該ニップル部の側壁に前記ニップル段差部を形成するので、前記張出部の絞り込みと前記ニップル部のニップル段差部の形成が、一回の絞り加工によって同時成形可能となる。

本発明の実施の形態に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法を工程順に説明するための模式的断面図であって、図（ａ）は張出工程、図（ｂ）は絞り工程、図（ｃ）はかしめ工程を示す。 図１に示したリベット成形方法により製造されたタブ付缶蓋に係り、図（ａ）はその平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明の実施例に係り、かしめ工程の進行に伴い図１（ｃ）のＡ部相当においてリベットが形成される様子を示す解析図である。 本発明の実施例に係り、比較例と実施例におけるタブのかしめ深さｄを比較して示す図である。 従来例１に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法を工程順に説明するための模式的断面図であって、図（ａ）は張出工程、図（ｂ）は絞り工程、図（ｃ）はかしめ工程を示す。 図５のかしめ工程において、パネル母材が塑性流動して移動する状態を説明するための模式的断面図である。

先ず、本発明の実施の形態に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法について、以下添付図１，２を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法を工程順に説明するための模式的断面図であって、図（ａ）は張出工程、図（ｂ）は絞り工程、図（ｃ）はかしめ工程を示す。図２は図１に示したリベット成形方法により製造されたタブ付缶蓋に係り、図（ａ）はその平面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。

本発明の実施の形態に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法は、ステイオンタブ方式のタブ付缶の缶蓋１０において、タブ４をパネル（缶蓋天板）１にリベット６を形成して取り付ける方法に関する。そして、このタブ付缶蓋１０のリベット成形方法は、図１に示す如く、パネル１にニップル部３を形成し、このニップル部３をタブ４のインナーランス５に形成されたリベット穴５ａに挿入して、当該ニップル部３をリベット成形してパネル１にタブ４を接続している。

パネル１及びタブ４は、アルミニウム合金（以下、アルミ合金と略称する）によって構成されている。このうち、パネル１はアルミニウム薄板（以下、アルミ薄板と略称する）によって構成され、缶蓋の大きさなどによっても相違するが、一般的に、板厚０．２３〜０．５ｍｍ、好ましくは０．２３〜０．３３ｍｍの範囲のものが用いられる。また、タブ４の板厚は、０．３０〜０．４０ｍｍの範囲のものが用いられている。アルミ薄板としては、イージーオープンタイプの缶蓋に使用されているアルミ薄板は全て適用可能であり、例えば、アルミと他の物質との合金用金属、特に、マグネシウム、マンガンなどを少量含む５０００系アルミ合金板が好適である。

本発明の実施の形態に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法は、図１に示す通り、張出工程（図（ａ）参照）、絞り工程（図（ｂ）参照）及びかしめ工程（図（ｃ）参照）の３工程からなり、ニップル部３を形成する際に、このニップル部３の側壁３ａにニップル段差部３ｂを形成した上で、ニップル部３をかしめてリベット６を成形するものである。

即ち、先ず張出工程において、パネル１をパネル支持部１３上に載置し、張出金型１２によりパネル２を押圧して把持した状態で、張出パンチ１１を図１の下方から上方向にプレスして張出部２を形成する。次いで、絞り工程において、段差１５ａが周設された絞り金型１５と段差１４ａが周設された絞りパンチ１４を用いて、パネル１の張出部２にニップル部３を形成するとともに、このニップル部３の側壁３ａにニップル段差部３ｂを形成する。

この絞り工程後のニップル部３の形状は、その後のかしめ工程にてタブ１を確実にかしめ、リベット成形するために必要な形状であるため、使用するタブ１の形状によってほぼ規定され、張出工程に比べ形状の変更代が小さい。リベット成形とはニップル部３を押し潰し、このニップル部３をタブ４のインナーランス５に形成されたリベット穴５ａの径よりも拡径することによって、タブ４をパネル１に固定する成形方法であるから、かしめた後のリベット６が十分な径を得るためには、絞り工程後のニップル部３形状は円柱状であることが好ましい。

そして、段差１５ａ，１４ａが夫々周設された絞り金型１５と絞りパンチ１４を用いて当該ニップル部３の側壁３ａにニップル段差部３ｂを形成するので、張出部２の絞り込みとニップル段差部３ｂの形成が、一回の絞り工程において同時成形可能である。

その際、絞りパンチ１４や絞り金型１５の縦断面における角部や隅部のＲは小さい方が好ましい、またタブ４をパネル１に固定するに十分な絞り高さｈも必要となる。つまり、絞り工程を一工程で成形する場合、非常に厳しい張出成形を行うことになる。そのため、予備成形として前記張出加工を行った後、絞り加工を行うことによってニップル部３を形成し、急激な成形による割れを防止している。尚、絞り加工の工程は必ずしも１工程で完結する必要はなく、次に述べるリベット６の形状やパネル１を形成する素材の特性、板厚に合わせて数工程で絞り工程を行っても良い。

そして、最後のかしめ工程において、縦断面が凸形状を有するリベットピン１６上にパネル１のニップル部３を載置し、このニップル部３をタブ４のインナーランス５に形成されたリベット穴５ａに挿入した後、リベットパンチ１７によりニップル部３をかしめて拡径する結果、絞り深さｄが形成されてリベット６が成形され、パネル１にタブ４が接続される。その際、ニップル段差部３ｂの存在により、ニップル部３の側壁３ａの材料がリベット６の中心から径外方向に塑性流動して逃げるのを阻止されるため、深いかしめ深さｄが確保される。

本発明の実施の形態に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法によって製造される缶蓋１０は、図２に示す如く、円形のパネル１と、溝状の主スコア１８に囲まれた開口片１９と、主スコア１８の内側に沿うように溝状に形成された補助スコア１８ａと、その先端４ａが開口片１９のパネル中心ＣＰ側に重なるように配置され、パネル１と一体成形されているリベット６によりパネル中心ＣＰに固定されたタブ４とを備えている。

タブ４は中央部にインナーランス５を有しており、このインナーランス５に形成されているリベット穴５ａを介してリベット６に固定されている。そして、タブ４の後端４ｂが引き起こされることにより、タブ４の先端４ａが主スコア１８に囲まれた開口片１９を押圧し、この押圧動作によって主スコア１８が切断され、飲み口が開口される。

タブ４の後端４ｂ側には、開口動作の際、後端４ｂを引き起こすために指などを挿入するための指孔４ｃが設けられている。また、タブ４のうち、リベット６を基準にして開口片１９と反対側には半円弧状の空間部２０が形成されている。インナーランス５を含むタブ４のうち、空間部２０と指孔４ｃ以外の部分は連続するように一体成形されている。

図２（ｂ）に示す様に、インナーランス５は平板状に形成されており、空間部２０を介してその両側には、内側にカールするように形成されたタブ縁部４ｄが設けられている。そして、リベット穴５ａを有するインナーランス５がパネル１の上面中央部に形成されたリベット６に挟みつけられることによって、タブ４とパネル１とが固定される。

本発明の実施の形態に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法によって製造される缶蓋１は、前記かしめ工程において、ニップル部３の側壁３ａの母材が、ニップル段差部３ｂの存在によりリベット６の中心から径外方向に塑性流動して逃げるのを阻止されるため、かしめ深さｄが大きくなりパネル１とタブ４の結合が強固になるほか、缶蓋のパネル１に肉余りが生じ難く、パネル１の平坦度が向上する上、高剛性のものが得られる。更には、パネル１に設けられた主スコア１８の開缶性が良好なものが得られる。

次に、下記の材料特性を有する５０００系アルミニウム合金である、ＪＩＳ５１８２の冷延板を缶蓋、タブの素材として、上記実施の形態に係るリベット成形方法に従ってタブ付缶蓋を製造する解析を行った実施例につき、以下図３，４を参照しながら説明する。図３は本発明の実施例に係り、かしめ工程の進行に伴い図１（ｃ）のＡ部相当においてリベットが形成される様子を示す解析図、図４は本発明の実施例に係り、比較例と実施例におけるタブのかしめ深さｄを比較して示す図である。

＜材料特性＞
・引張強さ：６０ＭＰａ
・耐力 ：３００ＭＰａ
・伸び ：１０％

本解析において、金型、パンチ、支持部及びタブは剛体として扱い、これら剛体とパネル間の摩擦係数は０．１５と仮定した。そして、パネル１の素材厚さ＝０．２３０ｍｍ、タブ４の素材厚さ＝０．３５ｍｍとして解析し、得られたタブ４のかしめ深さｄを成形良否の指標とした。解析ソフトには、ＡＢＡＱＵＡＳ Ｓｔａｎｄａｒｄ（SIMULIA社製）を使用した。

先ず実施例では、上記実施の形態に係るリベット成形方法に従って張出工程及び絞り工程に相当する加工の解析に続き、かしめ工程における解析を行い下記の解析結果を得た。即ち、リベットピン１６上に載置されたパネル１のニップル部３が、タブ４のインナーランス５に形成されたリベット穴５ａに挿入され、リベットパンチ１７を圧下してニップル部３のプレスを開始する（図３（ａ）参照）。このとき、ニップル部３の側壁３ａに形成されたニップル段差部３ｂが、図３（ａ）の如くリベットピン１６の縦断面における角部に合致する、あるいは前記角部よりも若干上に位置する様に配設するのが、かしめ深さｄを深くする点から好ましい。

リベットパンチ１７を徐々に圧下すると、ニップル部３頂部が下方に変形していくが、その際、ニップル段差部３ｂの母材は、リベットパンチ１７の圧下によりリベット中心から径外に向かう矢印方向に塑性流動する（図３（ｂ）参照）。リベットパンチ１７を更に圧下すると、ニップル部３がリベットピン１６との間に挟まれて平滑面に近づく（図３（ｃ）参照）。更に、リベットパンチ１７を圧下していくとニップル部３が徐々に薄肉化していき、その分のニップル部３の母材が径外方向に移動してかしめ深さｄが徐々に発達して、パネル１にリベット６が形成されて来る（図３（ｄ）参照）。

また更に圧下を進行させてリベット６を厚さ０．１０ｍｍまで薄肉化すると、それに相当分のリベット６母材が更に径外方向に移動して、かしめ深さｄが十分に発達したリベット６が形成され、タブ４とパネル１が接続される（図３（ｅ）参照）。このときのかしめ深さｄは０．２３ｍｍであった。

一方、比較例では、記述の従来技術に係るリベット成形方法に従い、絞り工程においてニップル部３の側壁３ａにニップル段差部３ｂを設けることなくタブ付缶蓋を製造する以外は、上記実施例と全く同一条件で解析した。その結果、かしめ深さｄは０．１５ｍｍであった。

即ち、実施例では、絞り工程においてニップル部３の側壁３ａにニップル段差部３ｂを設けたため、このニップル段差部３ｂの存在により、ニップル部３の側壁３ａの母材がリベット６の中心から径外方向に塑性流動して逃げるのを阻止され、図４に示す如く比較例に比べて１．５３倍の深いかしめ深さｄが確保されることになる。

以上説明した通り、本発明に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法によれば、前記ニップル段差部の存在により、前記ニップル部の側壁の母材がリベットの中心から径外に塑性流動して逃げるのを阻止されるため、深いかしめ深さが確保される。そのため、パネルとタブ間の結合力を低下させることなく、缶蓋材の高強度化や薄肉化、ひいては缶の製造コストの低減が可能となる。

尚、本発明に係るタブ付缶蓋のリベット成形方法は、ビール缶などの陽圧缶或いはコーヒ缶などの負圧缶などのステイオンタブ型の開缶構造を有する缶であれば、何れの缶の製造にも適用可能である。また、缶素材はアルミ缶や鉄缶、或いは鉄缶にアルミ蓋を取り付けた鉄−アルミ複合缶等からなるものでも、缶蓋材、タブ材にアルミニウム合金を用いたものであれば何れも適用できる。この際、缶蓋材、タブ材には、周知の通り、前記缶の用途に応じて、ＪＩＳの５０５２、５２５１、５０２１、５０４２、５０８２、５１８２などの５０００系アルミニウム合金が適用できる。また、缶胴には、３００４、３１０４などの３０００系アルミニウム合金が適用できる。

本発明によれば、パネルとタブ間の結合力を低下させることなく、缶蓋材の高強度化や薄肉化、ひいては缶の製造コストの低減が可能なタブ付缶蓋のリベット成形方法を提供できる。従って、缶蓋材の高強度化や薄肉化を目的とする種々の缶の、アルミニウム合金製タブ付缶蓋のリベット成形に適用できる。

ＣＰ：パネル中心，
ｄ：かしめ深さ，
ｈ：絞り高さ，
１：パネル， ２：張出部，
３：ニップル部， ３ａ：側壁， ３ｂ：ニップル段差部，
４：タブ， ４ａ：先端， ４ｂ：後端，
４ｃ：指孔， ４ｄ：タブ縁部，
５：インナーランス， ５ａ：リベット穴，
６：リベット，
１０：（タブ付）缶蓋， １１：張出パンチ， １２：張出金型，
１３：パネル支持部，
１４：絞りパンチ， １４ａ：段差，
１５：絞り金型， １５ａ：段差，
１６：リベットピン， １７：リベットパンチ，
１８：主スコア， １８ａ：補助スコア，
１９：開口片， ２０：空間部

Claims (2)

1. 缶蓋のパネルにニップル部を形成し、このニップル部をタブのインナーランスに形成されたリベット穴に挿入して、当該ニップル部をリベット成形して前記パネルに前記タブを接続するタブ付缶蓋のリベット成形方法において、
   前記ニップル部を形成する際に、このニップル部の側壁にニップル段差部を形成した上で、当該ニップル部をかしめてリベット成形することを特徴とするタブ付缶蓋のリベット成形方法。
2. 前記ニップル部の形成が、前記缶蓋のパネルに張出部を形成する張出工程と前記張出部を絞り込む絞り工程とからなり、前記絞り工程において、段差が夫々周設された絞り金型と絞りパンチを用いて当該ニップル部の側壁に前記ニップル段差部を形成することを特徴とする請求項１に記載のタブ付缶蓋のリベット成形方法。