JP2013518723A - 缶製造 - Google Patents

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Abstract

ツーピース形金属容器の製造に利用されるのに適した方法及び装置が開示される。特に、かかる方法及び装置により、伸ばし作業と絞り加工（再絞り加工）作業の組み合わせを利用してカップを板金から製作する手法が開示される。その結果として得られたカップは、材料の入って来るゲージに対してカップの底部の厚さが減少するという利点を有する。

Description

本発明は、金属カップの製造に関し、特に、「ツーピース（２部品構成）」形金属容器の製造に適した金属カップ（これには限定されない）に関する。
１９７８年６月２０日に発行された米国特許第４，０９５，５４４号明細書（ナショナル・スチール・コーポレーション（NATIONAL STEEL CORPORATION））は、ツーピース形金属容器の製造に用いられるカップ部分を製造する従来型絞り及び壁しごき（Draw & Wall Ironing:ＤＷＩ）及び絞り及び再絞り（Draw & Re-Draw: ＤＲＤ）のプロセスの詳細を記載している。（米国では、ＤＷＩは、この言い方に代えて、Ｄ＆Ｉと通称されていることに注目されたい）。「ツーピース」という用語は、ｉ）カップ部分及びｉｉ）容器を形成するようカップ部分の開口端に後で取り付けられるクロージャを意味している。
ＤＷＩ（Ｄ＆Ｉ）プロセス（米国特許第４，０９５，５４４号明細書の図６〜図１０に示されている）では、金属シート（薄板金又はシート状金属）のロールから打ち抜かれた平べったい（典型的に）円形のブランクをパンチの作用下で絞りダイに通して絞られ、それにより浅い初段カップが形成される。この初期絞り段の結果としては、ブランクの意図した薄肉化は生じない。しかる後、典型的には密嵌めパンチ又はラムの端フェースに取り付けられているカップをカップの側壁の厚さを減少させるために１つ又は２つ以上の環状壁しごきダイ中に押し込み、その結果、カップの側壁の伸張が得られる。しごきプロセスそれ自体の結果としては、初段カップの公称直径の変化は生じない。
図１は、従来型ＤＷＩ（Ｄ＆Ｉ）プロセスから結果として得られた容器本体の金属の分布状態を示している。図１は、例示に過ぎず、正確に縮尺通りではない。３つの領域は、図１では次のように示されている。
・領域１は、底の非しごき材料を表している。これは、ブランクの到来ゲージとほぼ同一厚さのままであり、即ち、これは、従来型ＤＷＩプロセスの別々の製造作業によっては影響をうけていない。
・領域２は、側壁のしごかれた中間部分を表している。その厚さ（及びかくしてしごきの所要量）は、容器本体に必要な性能で決まる。
・領域３は、側壁の頂部を表している。典型的には、缶製造の際、このしごき頂部は、到来ゲージの厚さの約５０〜７５％である。
ＤＲＤプロセス（米国特許第４，０９５，５４４号明細書の図１〜図５に示されている）では、同じ絞り技術を用いて初段カップを形成する。しかしながら、しごきプロセスを採用するのではなく、この場合、初段カップには１回又は２回以上の再絞り作業を施し、かかる再絞り作業は、カップの直径を次第に減少させ、それによりカップの側壁を伸張させるように作用する。大抵の従来型再絞り作業は、これら自体、結果的にカップ材料の厚さの変化を生じさせるものではない。しかしながら、典型的なＤＲＤプロセスから製造された容器本体の例を挙げると、実際には、完成状態の容器本体の頂部のところが典型的には幾分厚くなっている（１０％以上のオーダ）。この厚肉化は、再絞りプロセスの自然な作用効果であり、これは、大きな直径のカップから小さな直径のカップに再絞りを行う際に圧縮効果が材料に生じることによって説明がつく。
注目されるように、小型又は複合半径絞りダイの使用によりカップの側壁の厚さの減少を達成して絞り及び再絞り段階における伸ばし成形によって側壁を薄くする別の公知のＤＲＤプロセスが存在する。
変形例として、しごきと再絞りの組み合わせを初段カップに用いることができ、それにより、カップの直径と側壁の厚さの両方が減少する。例えば、ツーピース形金属容器（缶）の製造分野においては、容器本体は、典型的には、ブランクを初段カップに絞り、このカップに多数回の再絞り作業を施し、ついには、所望の公称直径の容器本体が得られ、その後、側壁をしごいて所望の側壁厚さ及び高さをもたらすことにより製作される。
しかしながら、商業的に大規模に用いられるＤＷＩ（Ｄ＆Ｉ）及びＤＲＤプロセスには、これらがカップの底の材料の厚さ（及びかくして重量）を減少させるようには作用しないという深刻な問題がある。特に、絞りによっては、絞られている物体の厚さの減少が得られず、しごきは、カップの側壁に作用するに過ぎない。本質的には、ツーピース形容器のカップの製造のための公知のＤＷＩ（Ｄ＆Ｉ）及びＤＲＤプロセスに関し、底の厚さは、ブランクの到来ゲージの厚さと比較して大雑把に言えば不変のままである。この結果、底は、性能上の目的に必要な厚さよりも遙かに厚い場合がある。
金属包装業界は、過酷なほど競合状態にあり、重量減少（軽量化）は、これにより輸送費及び原料費が減少するので主要な目的である。一例を挙げると、典型的なツーピース形金属食品容器を製造するコストの約６５％は、原料費によって占められる。
したがって、金属をカップ部分の費用効果の良い仕方での軽量化の改良が要望されている。本明細書においては、「カップ部分」及び「カップ」は、区別なく用いられていることに注目されたい。
米国特許第４，０９５，５４４号明細書
したがって、本発明の第１の観点では、金属カップの製造方法であって、方法は、
ｉ．伸ばし作業であって、この伸ばし作業は、側壁及び一体の底を備えたカップを用意するステップを有し、カップは、金属シートで形成され、側壁及び底のうちのいずれか一方又はこれら両方に設けられた環状領域をクランプして底の全て又は一部を含む包囲部分を構成するクランプステップを有し、包囲部分内に位置した底の部分のうちの少なくとも幾分かを変形させると共に伸ばして底の表面積を増大させると共に底の厚さを減少させるステップを有し、環状クランプは、伸ばし作業中、クランプされた領域から包囲部分内への金属の流れを制限し又は阻止するようになっており、
ｉｉ．絞り作業を有し、この絞り作業は、カップを絞って伸ばされると共に薄くされた底から材料を外方に引き移すステップを有することを特徴とする方法が提供される。
本明細書における説明の目的上、上述の「絞り作業」を、場合によっては、これが伸ばし作業後に行われることを示すために「伸ばし後絞り作業」と称する。
本発明の方法は、伸ばし作業に先立って金属の損失又は無駄を必要としないで、金属シートの到来ゲージよりも薄い底を備えたカップの製造を達成するという利点（公知のプロセスと比較して）を有する。本発明をツーピース形容器の製造に利用すると、本発明により、既存の製造技術と比較して１，０００個の容器当たり数ドルのオーダのコストの節約を行うことができる。
伸ばし作業は、金属シートの到来ゲージに対してカップの底の薄肉化を達成する上で必要不可欠である。伸ばし作業の結果として生じる底の表面積の増大により、「過剰の材料」が生じる。この「過剰の材料」を次の絞り作業中に外方に引き移す。
最も好ましくは、絞り作業は、伸ばされて薄くされた底の材料を側壁中に引き移す、換言すると、伸ばされて薄くされた底の材料を引っ張って側壁中に移すようになっている。これは、側壁の高さとカップの包囲容積の両方を増大するという利点を有する。背景技術の項で説明したように、側壁の厚さは、容器本体（缶胴）に用いられるカップに固有の性能に影響を及ぼす上で重要である。本発明のこの観点により、材料がカップの性能上重要な部分（即ち、側壁）中に移され、他方、カップの底の厚さ及び重量が最小限に抑えられるという利点が得られる。
底材料を伸ばし作業中、伸ばして薄くするようにするために、伸ばし作業中、クランプされた領域から包囲部分内への金属の流れを制限し又は阻止するのに十分カップをクランプする。クランプ力が不十分である場合、クランプされた領域から（又はクランプされた領域の外側から）の材料は、薄肉化を生じた包囲部分（及びかくして底）ではなく、包囲部分（底の全て又は一部を含む）中に絞られるに過ぎない絞り及び薄肉化は、クランプされた領域から（又はクランプされた領域の外側から）包囲部分内への材料の制限された量の流れを可能にするとき、即ち、金属流れが完全に阻止されるのではなく制限されているときに依然として行うことができるということが判明した。伸ばし後絞り作業の際、底の伸ばされて薄肉化された材料の外方への、そして側壁中へのその後の移動は、添付の図面に示された本発明の実施形態に良好に示されている（特に図１２ｃ及び図１２ｄを参照されたい）。
本発明の方法は、金属容器の製造に利用されるのに特に適しており、最終結果として得られたカップは、容器本体に用いられる。伸ばされたカップに対して実施される絞り作業は、カップ直径の段階的減少及び側壁高さの段階的増大を可能にする２回又は３回以上の絞り段階を有するのが良い。さらに、カップは、しごき作業も又受けるのが良く、それにより側壁が薄肉化されると共にその高さが増大し、それにより最終結果として得られるカップの包囲容積が最大になる。最終結果として得られるカップは、クロージャをカップの開口端に取り付けることにより密閉容器に形成できる。例えば、金属缶蓋を最終結果として得られたカップの開口端に継ぎ合わせることができる。
本発明の方法は、平面で見て丸形と非丸形の両方であるカップに利用するのに適している。しかしながら、本発明の方法は、丸形カップに最も良く役立つ。
従来型ＤＷＩ及びＤＲＤプロセスを用いて製造されたカップ部分の底の材料の量を最小限に抑える一手法は、薄いゲージ開始加工素材を用いることである。しかしながら、１トン当たりのブリキ板の費用は、ゲージが減少するにつれて増大する。この増大は、薄いスチールを圧延し、クリーニングし、そして錫めっきする追加の費用によって説明できる。また、ツーピース形容器の製造中における材料の使用を考慮に入れると、容器を製造するための正味の全体的費用の変化と材料の到来ゲージとの関係は、図２に示されたグラフであるように思われる。このグラフ図は、費用上の観点から判断すると、ゲージが最も薄い材料を求めようとすると、必ずしも費用が減少するわけではないということを実証している。本質的に言えば、所与の側壁厚さの容器について最も安上がりなゲージの材料が存在する。このグラフ図は又、費用曲線に沿って下っている際に容器の頂部及び中間壁部分の厚さが減少するという作用効果を示している。図３は、缶製造の際に通常用いられている形式の英国供給ブリキ板に関する実際のデータに基づく同一のグラフ図である。図３に示されている材料の場合、０．２８５ｍｍは、費用上の理由で最適な厚さを表しており、薄いゲージの材料の使用により、缶製造のための正味の全体的費用が増大している。図３のグラフ図は、０．２８５ｍｍの最適の到来ゲージ厚さから逸脱した場合に１，０００個の缶当たりの全体的費用の増大を百分率で示している。
本発明の最終結果としてのカップは、底が薄い（従って、軽い）という利点を有する。また、用いられる絞り作業に応じて、底から外方に移された状態の伸ばされて薄くなった材料は、側壁の高さを最大にする一因となることができる。このように、本発明は、ツーピース形容器のカップ部分を製造する公知の方法と比較して、金属の量が所与である場合、包囲カップ容積を増大させることができる。追加的に、各容器を製造する費用（単位体積を基準として１トン当たりの費用）が減少する。というのは、本発明により、厚い（及びかくして安価な）到来ゲージ材料をカップを形成するために用いられる金属シートに使用することができるからである。
「環状領域」をクランプするという表現は、側壁及び底のうちのいずれか一方又は両方を環状の仕方で連続的又は間隔を置いてクランプすることを意味している。底ではなく側壁だけをクランプすることが可能であるが（図９参照）、環状クランプは、カップの底に設けられた環状領域をクランプするステップを含むことが好ましい（この場合、包囲部分は、クランプされた領域の半径方向内方に位置した底の部分である）（図６ａ及び図６ｂ参照）。
カップの底の環状領域に圧接している研磨度が非常に高いクランプフェースを有する環状リングの形をしたクランプ要素を有するクランプ手段を用いて試験を行った。しかしながら、表面模様付きのクランプフェースを備えたクランプ要素を用いた場合にクランプ力を減少した状態で同一の伸ばし効果を得ることができるということが判明した。表面模様付けは、クランプフェースの表面を粗くし、それによりクランプ力が所与である場合に、底の環状領域に対するクランプ要素の端効果を高めるという作用効果を有する。したがって、表面模様付クランプ要素は、伸ばし作業中、クランプされた領域からの金属の流れを良好に制限し又は阻止することができる。一例を挙げると、クランプフェースの粗面処理は、当初滑らかなクランプフェースに放電加工（ＥＤＭ）を施すことによって行われ、ＥＤＭは、クランプフェースの表面を侵食して点食を生じた粗面を形成する。
一形態では、クランプは、好都合には、カップの側壁及び底のいずれか一方又は両方の互いに反対側に位置した表面を対応の向かい合った第１及び第２のクランプ要素相互間でクランプすることによって達成できる。例えば、カップの底（側壁ではなく）をクランプする場合を考察すると、第１及び第２のクランプ要素は、好都合には、全体として平坦で滑らかなクランプフェースを有するのが良い。別の例では円筒形のカップの側壁（底ではなく）をクランプする場合を考察すると、第１及び第２のクランプ要素は、好都合には、これに対応した輪郭形状の円筒形クランプフェースを有するのが良い。しかしながら、第１及び第２のクランプ要素の対向したクランプフェースへの幾何学的不連続部の導入により、伸ばし作業中、材料の望ましくない滑り又は絞りを減少させた状態で向上したクランプが提供されることが判明した。これは、底の所与の量の伸ばしを達成するために伸ばし作業中に必要なクランプ力が減少するという利点を有する。「幾何学的不連続部」という用語は、第１及び第２のクランプ要素のそれぞれのクランプフェースに設けられた構造的形状部を意味しており、これら幾何学的不連続部は、クランプ要素をクランプ要素がカップの金属シートの互いに反対側の表面をクランプするために用いる場合、伸ばし力を加えているときにクランプ要素相互間の金属の流れを妨げるよう金属に働く。
一形態では、第１のクランプ要素のフェースに１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部を形成することによって幾何学的不連続部を提供することができ、これらビード、隆起部又は段部は、使用の際、第２のクランプ要素のフェースに設けられた対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部内にクランプされた環状領域の金属を押し込む。凹状形状部は、好都合には、クランプフェースに設けられた切り欠き又は凹部として提供され、対応の１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部を収容するような寸法形状になっている。使用にあたり、第１及び第２のクランプ要素は、側壁又は底の互いに反対側の表面をクランプし、１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部及び対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部の作用効果は、伸ばし力を加えているときに第１のクランプ要素と第２のクランプ要素との間でカップの金属シートが流れるのを妨げることにある。金属の流れのこの妨害は、カップを全体として滑らかなクランプフェースを備えた第１のクランプ要素と第２のクランプ要素との間で単にクランプする場合と比べて、クランプ力は所与の場合に、クランプ作用を向上させることができる。１つ又は２つ以上のビード／隆起部／段部と対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部との間に、金属の締め付け又は圧印を回避するのに十分な隙間を設けることが有益であることが判明した。というのは、これは、次の絞り作業（又は次の任意のしごき作業）中に裂けを受けやすい脆弱な箇所の生成を最小限に抑えるのに役立つからである。所与の量の伸ばしに必要なクランプ力の相当な減少は、第１及び第２のクランプ要素が、使用の際、１つ又は２つ以上のビード／隆起部／段部がクランプされた環状領域の金属を押してこの金属が完全に対応の凹状形状部内によって包囲され又はかかる対応の凹状形状部内に嵌まり込むように構成されている場合に、見受けられた。このクランプ構成の一例が本発明の実施形態の説明に提供されている（これについては、図８ａに示されている実施形態を参照されたい）。
上記段落の説明は、第１のクランプ要素のフェースに設けられた１つ又は２つ以上のビード／隆起部／段部及び第２のクランプ要素のフェースに設けられた対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部に関するものであるが、本発明は、これには限定されない。特に、１つ又は２つ以上のビード／隆起部／段部は、変形例として、第２のクランプ要素のフェースに設けられても良く、対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部は、第１のクランプ要素のフェースに設けられる。別の変形例としては、第１及び第２のクランプ要素のフェースの各々は、ビード／隆起部／段部と対応の凹状形状部の混合形態又は組み合わせを有しても良い。しかしながら、単一のビード／隆起部／段部及び対応の単一の凹状形状部をそれぞれのクランプ要素のクランプフェースに設けると、所与の伸ばし量に必要なクランプ力の相当な減少を達成することができることが判明した（これについては、図７ａ及び図８ａに示されている実施形態を参照されたい）。上記段落に記載されているように、クランプ力の相当な減少は、第１及び第２のクランプ要素が、使用の際、第１又は第２のクランプ要素のクランプフェースに設けられたビード／隆起部／段部がクランプされた環状領域の金属を押してこの金属が完全に第２又は第１のクランプ要素のクランプフェースに設けられた対応の凹状形状部内によって包囲され又はかかる対応の凹状形状部内に嵌まり込むように構成されている場合に、見受けられた（これについては、本発明の実施形態の説明に用いられている表１を参照されたい）。
注目されるように、第１及び第２のクランプ要素は、連続である必要はなく、例えば、セグメント状工具構成を第１及び第２のクランプ要素の各々又はいずれか一方に用いても良い。換言すると、クランプ要素の各々又は一方は、それ自体、２つ又は３つ以上の別々のクランプ部分を有しても良く、これらクランプ部分は、各々、使用の際、カップの金属シートの別個の領域に作用する。
好ましくは、伸ばし作業は、「伸ばし」パンチを用意して「伸ばし」パンチ及びカップのいずれか一方又は両方を互いに近づけて「伸ばし」パンチが包囲部分内に位置する底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばすステップを有する。
「伸ばし」パンチは、その最も単純化された形態では、押されてカップの底に接触すると、底を変形させると共に伸ばす端フェースを備えた単一のパンチである。好ましくは、「伸ばし」パンチの端フェースは、平坦ではない輪郭形状を備え、「伸ばし」パンチ及びカップのうちのいずれか一方又は両方は、互いに近づけられ、その結果、「伸ばし」パンチは、包囲部分内に位置する底の部分の少なくとも幾分かを変形させてこれを対応の非平坦輪郭形状に伸ばすようになっている。好都合には、端フェースは、ドーム状又は部分球形の輪郭を備え、かかる輪郭は、使用の際、包囲部分内に位置する底の部分の少なくとも幾分かを伸ばしてこれを対応のドーム状又は部分球形の輪郭に変形させるよう働く。一例を挙げると、図４は、約４７．５ｍｍ半径（９５ｍｍ直径）のカップのためのドーム状輪郭をした端フェースを備えた単一の「伸ばし」パンチの使用の結果として得られる伸ばしカップの底厚さの変化を示している。材料は、０．０１１５インチ（０．２９ｍｍ）の到来ゲージ厚さを有し、伸ばし作業後における最小底厚さは、０．００８６インチ（０．２２ｍｍ）であり、底厚さの２５％ピーク減少率を表している。図示の例では、伸ばし作業の結果として得られる底の薄肉化度は、底の直径方向に見て非一様であった。パンチの端フェースの輪郭形状を変化させると、底厚さプロフィール及び特に最大底薄肉化の場所に影響を及ぼすことが判明した。一例を挙げると、縦断面で見て、パンチの端フェースは、複合半径を有し又は輪郭形状が長円形であるのが良い。包囲部分を横切って種々の薄肉化レベルを達成することができるようにするため、「伸ばし」パンチは、好ましくは、１つ又は２つ以上の凹状形状部を備えた端フェースを有する。例えば、端フェースは、１つ又は２つ以上の凹部又は切り欠きを有するのが良い（図１１参照）。
単一のパンチの使用の代替手段として、「伸ばし」パンチは、これとは異なり、パンチ組立体から成り、この組立体は、包囲部分の一方の表面に対向した第１の群をなす１つ又は２つ以上のパンチ及び包囲部分の反対側の表面に対向した第２の群をなす１つ又は２つ以上のパンチを含み、伸ばし作業は、第１の群及び第２の群のうちのいずれか一方又は両方を互いに近づけて包囲部分内に位置する底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばすステップを有する。かかるパンチ組立体により、例えば、包囲部分を起伏のある輪郭形状に変形させることができ、それにより、包囲部分を図４に示されている仕方よりも一様な仕方で伸ばすことができる（これについては、図１０に示されている例を参照されたい）。
単一のパンチの使用又はパンチ組立体の使用の別の代替手段として、伸ばし作業は、これに代えて、スピニング加工（絞りスピニング）によって達成できる。例えば、スピニング加工は、回転可能に且つ／或いは回動可能に取り付けられた異形工具の使用を含むのが良く、工具及びカップの包囲部分を互いに接触させ、異形工具及びカップのうちのいずれか一方又は両方を互いに対して回転させると共に／或いは回動させ、その結果、異形工具が包囲部分を次第に付形すると共に伸ばすようになる。
伸ばされたカップに対して行われる絞り作業は、原料の量が所与の場合、容器の高さ及び容積を最大にするという利点を有する。絞り作業は、好都合には、カップを１個のダイ又は一連の（連続して位置する）絞りダイ中で絞り、伸ばされて薄くなった底の材料を好ましくは側壁中に外方に引き移すことにより実施される。引き伸ばされて薄くなった材料が全体として底の中に位置したままであるにせよ側壁中に移されるにせよ、いずれにせよ、作用効果として、金属シートの到来ゲージよりも小さい厚さを備えた底を有するカップが依然として提供される。引き伸ばされて薄くなった材料を側壁中に引き移すと、これは、側壁の高さを増大させると共に結果として伸ばされたカップの底が金属シートの到来ゲージよりも小さな厚さを有するという利点を有する。
ドーム状輪郭を備えた端フェースを有するパンチを用いて包囲部分内に位置する底の部分の少なくとも幾分かを対応のドーム状に伸ばすと共に薄くすることによって伸ばし作業が実施された場所に関する例を考慮すると、伸ばし作業の作用効果（単一の絞り段から成るにせよ多数の絞り段から成るにせよいずれにせよ）として、底の伸ばされて薄くなった材料が次第に引っ張られて外方に移されているときに「ドーム」の高さが減少する。絞り作業は、本質的に伸ばされて薄くなったドームを平べったくするのに十分であるが、これは、本発明にとって必要条件ではない。例えば、炭酸飲料（又は他の加圧製品）用容器として用いられるようになったカップの場合、かかる容器は、一般に、製品からの加圧に抵抗する目的で内方にドーム状になった底を有する。本発明のカップが、かかる容器として用いられるようになっている場合、伸ばし作業の結果として生じる「ドーム」を幾分か保持することが好ましい場合がある。このようにカップの底にドームを保持することは、絞り作業中、包囲部分に隣接して位置するプラグ、インサート又は均等手段の使用により助長可能であり、プラグ又はインサートは、絞り作業中、ドームが平べったくなるのを制限するよう働く。カップに更にしごき作業を施し、「ドーム」を幾分か保持することが望ましい場合、これ又、ドームを平べったくするしごき作業の結果として生じる逆張力を回避するためにプラグ、インサート又は均等手段を用いることが必要な場合がある。代替的に又は追加的に、カップは、その後の二次成形作業を受けて缶内圧力に抵抗するのに必要な所望の最終輪郭形状をカップのドーム状底に提供することが想定される。
絞り作業は、１つ又は一連の絞りダイを有する本体製作装置又はボディメーカ（bodymaker）／プレスを用いて実施できる。代表的には、絞り作業では、カップを１個の絞りダイ又は連続して位置する絞りダイ中で絞り、伸ばされて薄くなった底の材料を外方に、好ましくは側壁中に絞る。これにより、側壁の高さが増大すると共に結果として、伸ばされたカップの底が金属シートの到来ゲージよりも小さな厚さを有する。
好ましくは、伸ばし作業に送り込まれたカップは、伸ばし作業に先立って実施される初期絞り作業により形成され、初期絞り作業は、金属シートをカップ輪郭形状に絞るステップを有する。この場合、伸ばしに続く絞り作業は、再絞り作業である。
この初期絞り作業に関し、好ましくは、まず最初にブランクを金属シート全体から切り取り、次に、ブランクをカップ輪郭形状に絞る。好都合には、初期絞り作業は、まず最初に、金属シートを「絞り」ダイと「絞り」パンチとの間の場所で摺動可能にクランプするステップを有し、「絞り」パンチは、「絞り」ダイを通って動くようになっており、「絞り」パンチ及び「絞り」ダイのうちのいずれか一方又は両方は、互いに同軸に近づけられ、その結果、「絞り」パンチは、金属シートを絞ってこれを「絞り」ダイの成形面に押し付けてカップを形成するようになっている。
「摺動可能にクランプする」という表現は、絞り中におけるクランプ力を選択して金属シートが金属シートに対する絞りダイの変形作用に応答してどのようなクランプ手段として（例えば、絞りパッド）が用いられてもこれに対して摺動することができるようにすることを意味している。この摺動可能なクランプの意図は、この初期絞り作業中に材料が皺になるのを阻止し、又は制限することにある。同じ原理は、伸ばし作業に続く絞り（再絞り）作業に当てはまる。
カップを形成するためのこの初期絞り作業は、「絞り」パンチと「絞り」ダイの組み合わせを用いて従来型カップ成形プレスで単純に実施できる。しかしながら、初期絞り作業は、従来型絞りパンチ／絞りダイ構成の使用には限定されない。例えば、初期絞り作業は、圧縮空気／ガス又は液体を利用して金属シートを絞ってこれを絞りダイ又はモールドに押し付けてカップの形状にする吹込み二次成形ステップを有しても良い。この場合も又、これら同じ変形例を利用すると、伸ばし作業に続く絞り（再絞り）作業を実施することができる。本質的には、初期絞り作業及び絞り（再絞り）作業は、絞り力を及ぼす任意の手段を含む。
本発明の第２の観点は、本発明の方法を実施する装置に関する。かかる装置の特徴のうちの幾つかについては既に上述した。しかしながら、完全を期すため、請求項に記載された装置について以下に簡単に説明する。「装置」という用語は、単一の設備一式だけでなく、ひとまとまりで本発明の特許請求の範囲に記載された方法を実施することができる別々の設備一式（例えば、自動車工場の組み立てラインに類似した設備一式、連続作業は、別々の設備一式によって実施される）の集まりを含む。
本発明の第２の観点によれば、金属カップの製造装置であって、この装置は、
金属シートで形成されたカップをクランプするクランプ手段を有し、カップは、側壁及び一体の底を備え、クランプ手段は、側壁及び底のうちのいずれか一方又はこれら両方に設けられた環状領域をクランプして底の全て又は一部を含む包囲部分を構成するようになっており、
伸ばし作業において包囲部分内に位置した底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばし、それにより底の表面積を増大させると共に底の厚さを減少させるようになった伸ばし工具を有し、クランプ手段は、更に、伸ばし作業中、クランプされた領域から包囲部分中への金属の流れを制限し又は阻止するようになっており、
伸ばされて薄くなった底の材料を外方に引き移すようカップを伸ばす手段を有することを特徴とする装置が提供される。
クランプ手段は、連続環状スリーブの形をしたクランプ要素を含むのが良く、変形例として、クランプ要素は、側壁及び底のうちのいずれか一方又は両方に対して作用するよう環状に分布して配置された別々のクランプ要素部分の集まりであっても良い。
クランプ手段は、好ましくは、第１のクランプ要素及び第２のクランプ要素を含み、第１及び第２のクランプ要素は、カップの側壁及び底のうちのいずれか一方又は両方の互いに反対側の表面をクランプするようになっている。それぞれのクランプフェースは、本発明の方法と関連して上記段落において説明した特徴を有するのが良く、即ち、各クランプフェースには、幾何学的不連続部がなく、或いは、好ましくは各クランプフェースは、カップの底の伸ばし量が所与の場合、クランプ力が減少するという利点を提供するよう幾何学的不連続部を備える。
本発明の方法の説明で指摘したように、好ましくは、クランプ手段は、カップの底に設けられた環状領域をクランプするようになっており、包囲部分は、クランプされた環状領域の半径方向内方に位置した底の部分である。
好ましくは、伸ばし工具は、「伸ばし」パンチから成り、本装置は、「伸ばし」パンチ及びカップのうちのいずれか一方又は両方を互いに近づけて「伸ばし」パンチが包囲部分内に位置する底の部分の少なくとも幾分かを変形させてこれを伸ばすようになっている。本発明の方法との関連で説明したように、「伸ばし」パンチは、単に、伸ばし作業を実施するよう使用の際にカップの包囲部分に押し付けられる端フェースを備えた単一のパンチであっても良い。「伸ばし」パンチとして単一のパンチを用いて試験を行ったが、単一のパンチの端フェースは、ドーム状又は全体として部分球形の輪郭を備え、かかる輪郭は、使用の際、包囲部分を伸ばしてこれを対応のドーム状又は部分球形の輪郭にする。変形例として、縦断面で見て、パンチの端フェースは、複合半径を有し又は輪郭形状が長円形であるのが良い。包囲部分を横切って種々の薄肉化レベルを達成することができるようにするため、「伸ばし」パンチは、好ましくは、１つ又は２つ以上の凹状形状部を備えた端フェースを有する。例えば、端フェースは、１つ又は２つ以上の凹部又は切り欠きを有するのが良い（図１１参照）。
変形実施形態では、「伸ばし」パンチは、パンチ組立体から成り、この組立体は、包囲部分の一方の表面に対向した第１の群をなす１つ又は２つ以上のパンチ及び包囲部分の反対側の表面に対向した第２の群をなす１つ又は２つ以上のパンチを含み、第１の群と第２の群は、使用の際、包囲部分内に位置する底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばすよう互いに近づくことができる（図１０参照）。
本発明の方法の説明で言及したように、絞り作業は、好都合には、カップを１個のダイ又は連続して位置する絞りダイ中で絞り、伸ばされて薄くなった底の材料を外方に、好ましくは側壁中に移し、その結果、絞られたカップの底が金属シートの到来ゲージよりも小さい厚さを有することになる。材料を側壁中に移す場合、これは、側壁の高さも又増大させるという作用効果を有する。絞り手段は、好ましくは、絞りパンチ（又はパンチの連続体）及び対応の絞りダイを含む。
好ましくは、本装置は、最初に金属シートを絞って伸ばし作業のためのカップを形成する手段を更に有する。好都合には、最初に金属シートを絞る手段は、「絞り」ダイ、「絞り」パンチ及び金属シートを「絞り」ダイと「絞り」パンチとの間の位置で摺動可能にクランプする手段を含む。最初の絞り作業を用いて伸ばし作業のためのカップを形成する場合、伸ばしに続く絞り作業は、再絞り作業であるといえる。
さらに、好ましくは、本装置は、側壁の厚さを減少させ、それによりしごき作業で側壁の高さを増大させるために１個の又は一連のしごきダイを更に有する。
本発明の方法及び装置は、特定の金属には限定されない。本発明の方法及び装置は、ＤＷＩ（Ｄ＆Ｉ）及びＤＲＤプロセスに通常用いられる任意の金属に使用するのに特に適している。また、本発明の方法及び装置の実施の結果として得られるカップの最終使用について制限は存在しない。カップは、食品用であれ飲料用であれ又は任意他のもの用であれ、任意形式の容器の製造に使用でき、これらには限定されない。しかしながら、本発明は、特に公知の製造技術と比較して得ることができる費用の節約に関し、食品用容器の製造に用いるのに特に有益である。
従来型ＤＷＩプロセスの結果として生じる背景技術の容器本体の側面立面図であり、容器本体の底及び側壁領域の材料の分布状態を示す図である。 代表的なツーピース形金属容器を製造する正味の全体的費用が薄板金の到来ゲージにつれてどのように変化するかを一般的な見地から示すと共に側壁領域の厚さを減少させる（例えば、しごきにより）ことがどのように正味の全体的費用を押し下げるという効果を有するかを示すグラフ図である。 図２に対応したグラフ図であり、英国供給ブリキ板に関する実際の価格のデータに基づくグラフ図である。 本発明の実施形態を示す図であり、ドーム状の輪郭をした端フェースを有する「伸ばし」パンチ（本発明による）の使用の結果として得られるカップの底厚さの変化を示すグラフ図である。 薄板金ブランクから初段カップを形成するために用いられるカップ製作プレスの構成の側面立面図であり、当初の絞り作業が始まる前の構成の側面立面図である。 初段カップを形成するための初期絞り作業の完了時における図５ａに対応した図である。 本発明の伸ばし作業を実施するために用いられる伸ばしリグの側面立面図であり、伸ばし作業が開始する前の伸ばしリグを示す図である。 伸ばし作業の完了時における図６ａの伸ばしリグを示す図である。 伸ばし作業中、初段カップをクランプするために用いられるクランプ手段の第１の実施形態の断面図である。 図７ａに示されたクランプ手段の使用の結果として得られるカップの底の部分の断面図である。 伸ばし作業中、初段カップをクランプするために用いられるクランプ手段の第２の実施形態の断面図である。 図８ａに示されたクランプ手段の使用の結果として得られるカップの底の部分の断面図である。 カップが伸ばし作業のためにその側壁周りにクランプされている図６ａ及び図６ｂの実施形態の変形実施形態を示す図である。 図６ａ及び図６ｂに示された伸ばしパンチの変形実施形態を示す図である。 伸ばしパンチの端フェースが種々の凹状形状部を有する図６ａ、図６ｂ及び図１０に示されている伸ばしパンチの更に別の実施形態を示す図である。 伸ばされたカップを再絞りするために用いられるボディメーカ組立体の斜視図であり、絞り作業（伸ばし後絞り作業）の開始から終了までのボディメーカ組立体の作動を示す図である。 伸ばされたカップを再絞りするために用いられるボディメーカ組立体の斜視図であり、絞り作業（伸ばし後絞り作業）の開始から終了までのボディメーカ組立体の作動を示す図である。 伸ばされたカップを再絞りするために用いられるボディメーカ組立体の斜視図であり、絞り作業（伸ばし後絞り作業）の開始から終了までのボディメーカ組立体の作動を示す図である。 伸ばされたカップを再絞りするために用いられるボディメーカ組立体の斜視図であり、絞り作業（伸ばし後絞り作業）の開始から終了までのボディメーカ組立体の作動を示す図である。 図１２ａ〜図１２ｄのボディメーカ組立体に用いられる再絞りダイの詳細図である。 薄板金ブランクが平べったいシートから完成品としてのカップになるまでの本発明の方法の種々の段階における薄板金ブランクを示す図である。 ツーピース形容器の一部としての本発明のカップの使用を示す図である。
初期絞り（Initial Drawing ）作業
カップ製作プレス１０が絞りパッド１１及び絞りダイ１２（図５ａ及び図５ｂ参照）を有している。絞りパンチ１３が共通軸線１４で示されているように絞りダイ１２と同軸である。周方向切断要素１５が絞りパッド１１を包囲している。
使用にあたり、金属シート２０の平べったい部分を絞りパッド１１と絞りダイ１２の向かい合った表面相互間の定位置に保持する。０．２８０ｍｍの到来ゲージ厚さ（ｔin‐going）を備えたスチールブリキ板（テンパー４）を金属シート２０に用いた。しかしながら、本発明は、特定のゲージ又は金属には限定されない。金属シート２０のこの部分は、代表的には金属シートのロール（図示せず）から切断されている。金属シート２０のこの部分を位置決めした後、周方向切断要素１５を下方に動かして金属シートから円形の平板状ブランク２１を切り出す。過剰の材料は、図５ａでは符号２２で示されている。
ブランク２１をシート２０から切断した後、絞りパンチ１３を絞りダイ１２中で軸方向下方に動かして平板状ブランクを次第に絞ってこれを絞りダイ１２の成形面１２に押し当てて側壁２４及び一体の底２５を備えたカップ２３の輪郭形状にする。この初期絞り作業は、図５ｂに示されており、この初期絞り作業は、プレス１０から取り出されたとき絞りカップ２３の別個の図を含む。絞りダイ１２の端フェースとその成形面１６との間の接合部のところの半径Ｒ12の詳細図が図５ａに含まれている。従来型絞り作業に関し、半径Ｒ12及び絞りパッド１１によりブランク２１の周囲に加えられる荷重は、絞りパンチ１３が次第に下方に動いてブランクをカップ２３内に伸ばしているときにブランクが絞りパッド１１及び絞りダイ１２の対向した表面相互間で且つ成形面に沿って半径方向内方に摺動することができるよう選択されている。これにより、ブランク２１は、主として、伸ばされる（薄くされる）（又は、より悪いことには、絞りダイの端フェースと絞りダイの成形面１６との間の接合部周りで裂かれる）のではなく、絞られる。半径Ｒ12のサイズに応じて、程度は少ないが、絞りパッド１１により及ぼされるクランプ力の激しさに応じて、カップ２３の肉厚は、ブランク２１の到来ゲージの肉厚からは本質的には変えられず、即ち、生じる伸ばし又は薄肉化は無視できるはずである。しかしながら、本発明の変形実施形態では、絞りパッド１１により加えられる荷重は、絞りと伸ばしの組み合わせが絞りパンチ１３の作用下で起こるほど十分であることが許される。この初期絞り作業の結果として得られるカップ２３は、「初段カップ」とも呼ばれる。
伸ばし（Stretching）作業
図５ａ及び図５ｂに示されている初期絞り作業に続き、絞られたカップ２３を伸ばしリグ３０に移送し、この伸ばしリグの一例が、図６ａ及び図６ｂに示されている。伸ばしリグ３０は、シリンダ３４（図６ａ及び図６ｂ参照）により及ぼされた荷重の作用下で互いに平行な軸線３３に沿って互いに対して動くことができる２つの定盤又はプラテン３１，３２を有している。荷重は、任意従来手段、例えば空気圧により、油圧により又は高圧窒素シリンダにより及ぼされるのが良い。
定盤３１には伸ばしパンチ３５及び環状クランプリング３６の形態をしたクランプ要素が取り付けられている。環状クランプリング３６は、伸ばしパンチ３５の半径方向外方に配置されている。伸ばしパンチ３５は、ドーム状端フェースを備えている（図６ａ及び図６ｂ参照）。
定盤３２には、カップホルダ３７が取り付けられている。カップホルダ３７は、環状端フェース３８及び絞りカップ２３の内径に一致した外径を有する管状インサートである（図６ａ及び図６ｂ参照）。使用にあたり、絞られたカップ２３をカップホルダ３７に取り付けて環状端フェース３８がカップの底２５に設けられている対応の環状領域２６に接触するようにする（図６ａ及び図６ｂ参照）。荷重をシリンダ３４により加えて定盤３１，３２を軸線３３に沿って互いに近づけ、ついには、環状領域２６がクランプリング３６の平坦な表面とカップホルダ３７の環状端フェース３８との間で環状にしっかりとクランプされるようになる。このように、クランプリング３６及びカップホルダ３７を各々、クランプ要素として作用し、環状領域２６は、クランプリング３６の平坦面とカップホルダ３７の環状端フェース３８との間で環状にクランプされる。クランプされた環状領域２６は、カップの包囲部分２７を構成する。図６ａ及び図６ｂに示された実施形態では、環状クランプにより、底２５は、２つの別々の領域、即ち、クランプされた環状領域２６及び包囲部分２７に分離される。
次に、伸ばしパンチ３５をクランプリング３６中で軸方向に動かして包囲部分２７の金属を次第に変形させてこれを伸ばして（薄くして）ドーム状の輪郭形状２８（図６ｂ参照）にする。図示の実施形態では、包囲部分２７は、カップ内に内方（２８）内にドーム状になっている（図６ｂ参照）。この内方ドーム形状は、カップによって占められる容積エンベロープを最小限にし、それにより次のカップの取り扱い作業を助ける。しかしながら、変形実施形態では、包囲部分２７は、これとは異なり、カップの外側で外方にドーム状になっていても良い。
理想的には、この伸ばし作業中に及ぼされるクランプ力は、伸ばし中、クランプされた環状領域２６から（又は、クランプされた領域の外側から、例えば、側壁２４から）包囲部分２７内に流れる材料は殆ど無く又は全く無いようにするのに十分である。これは、ドーム状領域２８内で生じる伸ばし及び薄肉化の量を最大にするのに役立つ。しかしながら、本発明の概要の項で上述したように、包囲部分２７の伸ばし及び薄肉化は、クランプされた環状領域２６から（又はクランプされた領域の外側から）包囲部分内への材料の制限された量の流れを可能にする場合に依然として起こりうることが判明した。
以上を要約すると、底２５のこの伸ばし作業及び結果としての薄肉化は、金属シートの到来ゲージの底厚さよりも小さい底厚さを有するカップ又は容器本体の製造を達成する上で重要である。
図７ａ及び図８ａは、伸ばし作業中、初段カップをクランプするために用いられるクランプリング３６及びカップホルダ３７の２つの実施形態の詳細図である。
図７ａは、クランプリングの半径方向内縁まで開口した幅ｗの環状段部３６１を備えたクランプリング３６のフェースを示している。対応の環状切り欠き３７１がカップホルダ３７のフェースに設けられている。図示の実施形態では、段部３６１及び切り欠き３７１は、１ｍｍの高さｈ及び０．５ｍｍの半径Ｒ361,371を有している。段部３６１及び切り欠き３７１の軸方向に延びる側部ｓ361,371は、クランプするようになった金属シートの厚さｔよりも大きな距離だけ互いに半径方向にオフセットしている（図７ａの距離Δを参照されたい）。これにより、金属シートがクランプ中、締め付けられ又は圧印されるのが回避され、これは、次の絞り作業（又は次の何らかのしごき作業）中に裂けやすい弱くなっている又は弱体化された領域の形成を最小限に抑えるのを助ける。
図７ｂは、図７ａに示されているクランプ構成の使用の結果として生じる対応のカップの底の部分図である。
図８ａは、クランプリングの半径方向内縁及び外縁から離れて位置した環状ビード３６１を備えるクランプリング３６のフェースを示している。対応の環状凹部３７１がカップホルダ３７のフェースに設けられている。この変形実施形態では、ビード３６１は、図７ａの実施形態とは対照的に、凹部３７１により完全に包囲可能であり又は凹部３７１内に完全に位置することができる。換言すると、使用にあたり、図８ａのビード３６１は、クランプされた環状領域２６の金属を押して全体が凹部３７１により包囲され又はこの中に位置するようになる。この実施形態では、ビード３６１は、約０．５ｍｍの高さｈを有し、半径Ｒ361,371は、それぞれ、約０．３ｍｍ及び０．７５ｍｍである。図８ａから理解できるように、図７ａの実施形態と同様、ビード３６１及び凹部３７１は、金属シートがクランプ中、締め付けられ又は圧延されるのを回避するような輪郭形状になっている。図８ｂは、図８ａに示されているクランプ構成の使用の結果として得られる対応のカップの底の部分図である。
クランプ実施形態の両方は、０．２７７ｍｍ及び０．３１０ｍｍのゲージ金属シートに利用されている。しかしながら、この記載は、本発明の方法又は装置の範囲又は利用可能性を制限しようとするものではない。
以下の表１は、両方のクランプ実施形態（図７ａ及び図８ａ）の両方について、絞られたカップ２３の所与の伸ばし量を達成するために伸ばし作業中に必要な軸方向クランプ力を示している。これらクランプ実施形態は、ビード３６１が全体的に凹部３７１によって包囲され又はこの中に位置するようにすることにより（図８ａの実施形態の場合のように）、図７ａのクランプ構成を用いた場合に必要なクランプ力と比較すると必要なクランプ力が約５０％劇的に減少していることを明確に示している。所与の軸方向クランプ力のこの差に関する理由は、ビード３６１が全体として対応の凹部３７１内に延びることができるようにすることにより、伸ばし作業中における金属の流れに対する妨害が大きくなり、それにより向上したクランプ効果が得られるということにある。金属の流れに対するこの妨害は、図８ａの実施形態の方が大きい。というのは、金属の流れは、ビード３６１の両方の軸方向に延びる側部ｓ361によって妨げられ、これに対し、図７ａの実施形態の場合、金属流れは、そのビードの単一の軸方向に延びる側部ｓ361によってのみ妨げられるからである。
〔表１〕
クランプ実施形態 軸方向クランプ力（ｋＮ） 滑り（ｍｍ）
図７ａ ４６〜５３ ０．８５〜１．３
図８ａ ２５〜２９ ０．０５
表１
図９に示されている変形実施形態では、伸ばし作業中にクランプされるのは底２５ではなく側壁２４である。図９は、底に隣接して位置する側壁の環状領域２６がカップホルダ３７０とクランプ要素３６０との間でクランプされている状態を示している。カップホルダ３７０及びクランプ要素３６０のうちのいずれか一方又は両方は、側壁のクランプを容易にすると共に異なるサイズのカップに対応するようセグメント化されるのが良い。側壁２４の環状クランプは、クランプされた環状領域２６の内方に包囲部分２７を構成する（図９参照）。図９には伸ばしパンチ３５も又記載されている。理解を容易にするために図９からは伸ばしリングの他の特徴が省かれていることに注目されたい。
別の変形実施形態では、単一の伸ばしパンチ３５に代えてパンチ組立体３５０（図１０に示されている）が用いられている。パンチ組立体３５０は、
ｉ）中央コアパンチ要素３５１ｂを包囲した環状パンチ要素３５１ａの第１の群３５１及び
ｉｉ）環状パンチ要素３５２ａの第２の群３５２を有している。
理解を容易にするために、図１０は、パンチ組立体３５０及び絞られたカップ２３しか示していない。図１０には示されていないが、使用にあたり、カップの底２５の環状領域２６は、図６ａ及び図６ｂに示された実施形態と同様、伸ばし作業中クランプされる。
使用にあたり、第１のパンチ要素群３５１及び第２のパンチ要素群３５２は、包囲部分２７の対向した表面に向く。伸ばし作業は、第１のパンチ要素群３５１と第２のパンチ要素群３５２の両方を互いに向かって動かして包囲部分２７を変形させると共に伸ばす（薄くする）ことによって実施される。包囲部分２７は、起伏のある輪郭形状２８０（図１０参照）に変形される。
別の実施形態では、単一の伸ばしパンチ３５は、その端フェースに設けられた凹部／切り欠き３５３の形態をした多数の凹状形状部を有している（図１１参照）。図１１に示された実施形態では、単一の環状凹部／切り欠きによって包囲された中央凹部／切り欠きが存在する。しかしながら、凹部／切り欠きの別の形態を利用することができる。
伸ばされたカップに対する絞り（再絞り）作業
図６ａ及び図６ｂに示された本発明の実施形態の場合、底に薄くされると共にドーム状になった領域２８を有する伸ばされたカップをボディメーカ組立体４０に移送する（図１２ａ〜図１２ｄ参照）。ボディメーカ組立体４０は、２つの半部４１，４２（図１２ａ〜図１２ｄでは矢印で示されている）を有する。
ボディメーカ組立体４０の第１の半部４１は、周方向クランプリング４４と同一軸線上に設けられた管状再絞りパンチ４３を有している。図１２ａ〜図１２ｄから理解できるように、クランプリング４４は、スリーブのように再絞りパンチ４３を周方向に包囲している。以下の説明から理解されるように、図１２ａ〜図１２ｄを参照すると、再絞りパンチ４３は、周方向クランプリング４４を通ってこれとは別個独立に動くことができる。
ボディメーカ組立体４０の第２の半部４２は、再絞りダイ４５を有している。再絞りダイ４５は、伸ばされたカップ２３（図１２ａ参照）の内径に一致した外径を備えた管状部分を有している。再絞りダイ４５の軸方向内面には成形面４６が設けられており、この成形面は、環状端フェース４７で終端している（図１２ａ〜図１２ｄ参照）。再絞りダイ４５の環状端フェース４７は、幅が伸ばされたカップの底に設けられている環状領域２６に一致している。
使用にあたり、まず最初に、伸ばされたカップ２３を再絞りダイ４５に取り付ける（図１２ａに示されているように）。次に、図１２ｂに示されているように、ボディメーカ組立体４０の２つの半部４１，４２を互いに対して軸方向に動かして伸ばされたカップの底の環状領域２６が再絞りダイ４５の環状端フェース４７と周方向クランプリング４４の表面との間にクランプされるようにする。
いったんクランプされると、再絞りパンチ４３は、次に、クランプリング４４及び再絞りダイ４５中に軸方向に押し込められ（図１２ｃ及び図１２ｄの矢印Ａを参照されたい）伸ばされたカップの材料を再絞りダイの成形面４６に沿って次第に再絞りする。再絞りパンチ４３及びダイ４５を用いると、次の２つの作用効果が得られる。
ｉ）側壁２４からの材料が半径方向内方に絞られ、次に、再絞りダイ４５の成形面４６に沿って軸方向に絞られる（図１２ｃ及び図１２ｄの矢印Ｂによって示されている）。このように、カップは、直径が減少する（図１２ａと図１２ｄを比較することにより分かる）。
ｉｉ）底のドーム状領域２８内の伸ばされて薄くされた材料が次第に引き出されて底から縮径側壁中に移される（図１２ｃ及び図１２ｄの矢印Ｃによって示されている）。これは、底のドーム状領域２８を平べったくするという作用効果を有する（特に図１２ｄを参照されたい）。
図１２ｄは、再絞りパンチ４３がそのストロークの終わりに達したときの再絞りが行われたカップ２３の最終状態を示している。明確に理解できることとして、底の先のドーム状領域２８は、本質的に平らに引かれており、それにより、底２５の厚さが到来ブランク２１の厚さよりも小さいカップ又は容器本体２３が提供されている。上述したように、底２５のこの厚さの減少及びその結果としての軽量化は、先に実施された伸ばし作業によって可能になる。
図１３の再絞りダイ４５の詳細図に示されているように、再絞りダイ４５の成形面４６と環状端フェース４７の接合部は、１〜３．２ｍｍの半径Ｒ45を備えている。半径Ｒ45を提供することにより、もしそうでなければ成形面４６と環状端フェース４７との接合部のところに存在する尖ったコーナー部がなくなり、それにより、この接合部周りの再絞り時に伸ばされたカップ２３の金属が裂ける恐れが減少する。
また、図１２ａ〜図１２ｄに示された再絞り段階又はステップの実施後に１回又は２回以上の再絞り段階又はステップを別途実施してカップ２３の直径を一段と減少させるのが良い。
注目されるように、図１２ａ〜図１２ｄは、環状端フェースを備えた管状再絞りパンチ４３の使用法を示しているが、変形例として、パンチは、閉じられた端フェースを有しても良い。閉じられた端フェースは、対応の輪郭形状をカップの底にプレス成形するような輪郭形状になっているのが良い。
上述すると共に図１２ａ〜図１２ｄに示された絞り作業は、逆再絞りと呼ばれている。これは、再絞りパンチ４３が伸ばされたカップの輪郭形状を逆にするよう差し向けられるからである。実際、再絞りパンチは、材料の方向を逆にし、伸ばされたカップを裏返しにする。これは、図１２ａ及び図１２ｄのカップ輪郭形状を比較することによって理解できる。このようにカップを逆再絞りすると、次の利点が得られる。
ｉ）伸ばされたカップの底のドーム状領域２８の無制御の座屈が阻止される（特に、閉じられた端フェースを備えた再絞りパンチを用いた場合）。更に、
ｉｉ）ドーム状領域２８から側壁２４への材料の移動量が最大になる。
注目されるように、図１２ａ〜図１２ｄに示された実施形態は、逆再絞りを示しているが、従来型再絞りも又、役に立ち、即ち、再絞りパンチが逆方向に作用して再絞りを逆にし、カップを裏返しにしない場合、役に立つ。
図１４は、
ａ）成形作業を実施する前から、
ｂ）カップ製作プレス１０内で初段カップに形成するまで、そして
ｃ）伸ばしリング３０で実施される伸ばし及び薄肉化作業まで、そしてこれから、
ｄ）ボディメーカ組立体４０の結果として得られる再絞りカップまでの金属ブランク２１の受ける変化を示している。
伸ばされたカップの伸ばされると共に薄くされたドーム状領域２８上の場所が図１４の部分図ｃにＸとして示されている。この図は、Ｘ（部分図ｃ）のところの材料をＸ′（部分図ｄ）に半径方向に引き出す際の再絞り作業の作用効果を示している。この図は、伸ばし（ｔstretch）後（及び再絞り作業後）のこの場所におけるカップの底がブランク２１の到来ゲージ（ｔin-going）と比較して厚さが減少していること、即ち、ｔstretch＜ｔin-goingであることを示している。上述したように、底のこの薄肉化は、伸ばし作業により可能になる。
底が薄くされたカップの側壁２４の高さを最大にするため、再絞りカップは又、しごき作業において一連のしごきダイ（図示せず）に通されて絞られることにより側壁のしごきを受けるのが良い。このしごき作業は、側壁の高さを増大させると共にその厚さを減少させ、それによりカップの包囲容積部を最大にするという作用効果を有する。
図１５は、容器本体１１０を形成するために最終結果としてのカップ２３がかかるしごき作業を受けた状態の容器１００を示している。容器本体１１０は、その接近開口部のところが外方に広げられている（１１１）。缶蓋１２０が継ぎ目パネル１２１を備え、この継ぎ目パネルにより、缶蓋を広がり部分１１１への継ぎ合わせによって容器本体に取り付けることができる。

Claims (28)

  1. 金属カップの製造方法であって、前記方法は、
    ｉ．伸ばし作業（３０）であって、該伸ばし作業は、側壁（２４）及び一体の底（２５）を備えたカップ（２３）を用意するステップを有し、前記カップは、金属シート（２０，２１）で形成され、前記側壁及び前記底のうちのいずれか一方又はこれら両方に設けられた環状領域（２６）をクランプして前記底の全て又は一部を含む包囲部分（２７）を構成するクランプステップ（３６，３７）を有し、前記包囲部分内に位置した前記底の部分のうちの少なくとも幾分かを変形させると共に伸ばして前記底の表面積を増大させると共に前記底の厚さを減少させるステップ（３５）を有し、前記環状クランプは、前記伸ばし作業中、前記クランプされた領域から前記包囲部分内への金属の流れを制限し又は阻止するようになっており、
    ｉｉ．絞り作業（４０）を有し、該絞り作業は、前記カップを絞って前記伸ばされると共に薄くされた底の材料（Ｂ，Ｃ）を外方に引いて移すステップ（４３，４４，４５）を有する、方法。
  2. 前記絞り作業（４０）は、前記伸ばされて薄くされた底の材料を前記側壁（２４）中に引いて移すようになっている、請求項１記載の方法。
  3. 前記伸ばし作業（３０）の前記環状クランプ（３６，３７）は、前記底（２５）に設けられた前記環状領域（２６）をクランプするステップを含み、前記包囲部分（２７）は、前記クランプされた領域の半径方向内方に位置した前記底の部分である、請求項１又は２記載の方法。
  4. 前記伸ばし作業（３０）の前記環状クランプ（３６，３７）は、クランプフェースを備えた１つ又は２つ以上のクランプ要素を用いるステップを含み、前記クランプフェースは、模様付き表面を備えている、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の方法。
  5. 前記伸ばし作業の前記環状クランプは、前記カップの前記側壁及び前記底のいずれか一方又は両方の互いに反対側に位置した表面を、対応する向かい合った第１及び第２のクランプ要素（３６，３７）の間でクランプすることにより実施され、前記第１及び前記第２のクランプ要素の各々は、幾何学的不連続部（３６１，３７１）を備えたクランプフェースを有し、それにより、前記伸ばし作業を行っているときに前記第１のクランプ要素と前記第２のクランプ要素との間における前記カップ（２３）の前記金属の流れを妨げるのを助ける、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の方法。
  6. 前記幾何学的不連続部は、
    ｉ．前記第１のクランプ要素（３６）の前記クランプフェースは、１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部（３６１）を備え、該ビード、隆起部又は段部は、使用の際、前記クランプされた環状領域（２６）の金属を、前記第２のクランプ要素（３７）の前記クランプフェースに設けられた対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部（３７１）内に押し込む構成、
    ｉｉ．前記第２のクランプ要素の前記クランプフェースは、１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部を備え、該ビード、隆起部又は段部は、使用の際、前記クランプされた環状領域の金属を、前記第１のクランプ要素の前記クランプフェースに代わりに設けられた対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部内に押し込む構成、及び
    ｉｉｉ．前記構成（ｉ）と前記構成（ｉｉ）の組み合わせ、
    のうちのいずれか１つを有する、請求項５記載の方法。
  7. 前記第１のクランプ要素（３６）及び前記第２のクランプ要素（３７）は、使用の際、前記第１又は前記第２のクランプ要素の前記クランプフェースに設けられた前記１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部（３６１）が、前記クランプされた環状領域（２６）の金属を押して、該金属が完全に前記第２又は前記第１のクランプ要素の前記対応のクランプフェースに設けられた前記対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部（３７１）内によってその中に包囲されるように構成されている、請求項６記載の方法。
  8. 前記伸ばし作業（３０）は、「伸ばし」パンチ（３５）を用意して前記「伸ばし」パンチ及び前記カップ（２３）のいずれか一方又は両方を互いに近づけて前記「伸ばし」パンチが前記包囲部分（２７）内に位置する前記底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばすステップを有する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の方法。
  9. 前記「伸ばし」パンチ（３５）は、１つ又は２つ以上の凹状形状部（３５３）を備えた端フェースを有する、請求項８記載の方法。
  10. 前記「伸ばし」パンチは、パンチ組立体（３５０）を含み、前記パンチ組立体は、前記包囲部分（２７）の一方の表面に対向した第１の群をなす１つ又は２つ以上のパンチ（３５１）及び前記包囲部分の反対側の表面に対向した第２の群をなす１つ又は２つ以上のパンチ（３５２）を含み、前記伸ばし作業は、前記第１の群及び前記第２の群のうちのいずれか一方又は両方を互いに近づけて前記包囲部分内に位置する前記底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばすステップを有する、請求項８又は９記載の方法。
  11. 前記伸ばし作業前に実施される初期絞り作業（１０）を有し、前記初期絞り作業は、前記伸ばし作業（３０）のために金属シート（２１）を絞ってカップ（２３）を形成する絞りステップ（１１，１２，１３）を有する、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載の方法。
  12. 伸ばし後絞り作業（４０）は、しごき作業を含み、又は前記伸ばし後絞り作業（４０）の次にしごき作業が実施される、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の方法。
  13. 金属カップの製造装置であって、前記装置は、
    金属シート（２０，２１）で形成されたカップ（２３）をクランプするクランプ手段（３６，３７）を有し、前記カップは、側壁（２４）及び一体の底（２５）を備え、前記クランプ手段は、前記側壁及び前記底のうちのいずれか一方又はこれら両方に設けられた環状領域（２６）をクランプして前記底の全て又は一部を含む包囲部分（２７）を構成するようになっており、
    伸ばし作業において前記包囲部分内に位置した前記底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばし、それにより底の表面積を増大させると共に前記底の厚さを減少させるようになった伸ばし工具（３０，３５）を有し、前記クランプ手段は、更に、前記伸ばし作業中、前記クランプされた領域から前記包囲部分中への金属の流れを制限し又は阻止するようになっており、
    前記伸ばされて薄くなった底の材料を外方に引き移すよう前記カップ（４０，４３，４４，４５）を伸ばす手段を有する、装置。
  14. 前記伸ばし手段（４０，４３，４４，４５）は、前記伸ばされて薄くなった底の材料を前記側壁（２４）内に引き移すようになっている、請求項１３記載の装置。
  15. 前記クランプ手段（３６，３７）は、前記カップ（２３）の前記底（２５）に設けられた環状領域（２６）をクランプするようになっている、請求項１３又は１４記載の装置。
  16. 前記クランプ手段（３６，３７）は、クランプフェースを備えたクランプ要素を有し、前記クランプフェースは、模様付き表面を備えている、請求項１３〜１５のうちいずれか一に記載の装置。
  17. 前記クランプ手段は、第１のクランプ要素（３６）及び第２のクランプ要素（３７）を含み、前記第１及び前記第２のクランプ要素は、前記カップの前記側壁及び前記底のうちのいずれか一方又は両方の互いに反対側の表面をクランプするようになっており、前記第１及び前記第２のクランプ要素の各々は、幾何学的不連続部（３６１，３７１）を備えたクランプフェースを有し、それにより、前記伸ばし作業を行っているときに前記第１のクランプ要素と前記第２のクランプ要素との間における前記カップ（２３）の前記金属の流れを妨げるのを助ける、請求項１３〜１５のうちいずれか一に記載の装置。
  18. 前記幾何学的不連続部は、
    ｉ．前記第１のクランプ要素（３６）の前記クランプフェースは、１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部（３６１）を備え、該ビード、隆起部又は段部は、使用の際、前記クランプされた環状領域（２６）の金属を前記第２のクランプ要素（３７）の前記クランプフェースに設けられた対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部（３７１）内に押し込む構成、又は
    ｉｉ．前記第２のクランプ要素の前記クランプフェースは、１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部を備え、該ビード、隆起部又は段部は、使用の際、前記クランプされた環状領域の金属を前記第１のクランプ要素の前記クランプフェースに設けられた対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部内に押し込む構成、又は
    ｉｉｉ．前記構成（ｉ）と前記構成（ｉｉ）の組み合わせのうちのいずれか１つを有する、請求項１７記載の装置。
  19. 前記第１のクランプ要素（３６）及び前記第２のクランプ要素（３７）は、使用の際、前記第１又は前記第２のクランプ要素の前記クランプフェースに設けられた前記１つ又は２つ以上のビード、隆起部又は段部（３６１）が前記クランプされた環状領域（２６）の金属を押し、それにより前記クランプされた環状領域（２６）全体が前記第２又は前記第１のクランプ要素の前記対応のクランプフェースに設けられた前記対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部（３７１）内によって包囲され又は該対応の１つ又は２つ以上の凹状形状部（３７１）内に嵌まり込むように構成されている、請求項１８記載の装置。
  20. 前記伸ばし工具（３０，３５）は、「伸ばし」パンチ（３５）を含み前記装置は、前記「伸ばし」パンチ及び前記カップ（２３）のいずれか一方又は両方を互いに近づけて、使用の際、前記「伸ばし」パンチが前記包囲部分（２７）内に位置する前記底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばす、請求項１３〜１９のうちいずれか一に記載の装置。
  21. 前記「伸ばし」パンチ（３５）は、平坦ではない輪郭形状を備えた端フェースを有し、前記装置は、前記「伸ばし」パンチ及び前記カップ（２３）のうちのいずれか一方又は両方を互いに近づけて、使用の際、前記「伸ばし」パンチが前記包囲部分（２７）内に位置している前記底の部分の少なくとも幾分かを変形させてこれを対応の平坦ではない輪郭形状に伸ばすよう構成されている、請求項２０記載の装置。
  22. 前記「伸ばし」パンチ（３５）は、１つ又は２つ以上の凹状形状部（３５３）を備えた端フェースを有する、請求項２０又は２１記載の装置。
  23. 前記「伸ばし」パンチは、パンチ組立体（３５０）を含み、前記パンチ組立体は、前記包囲部分（２７）の一方の表面に対向した第１の群をなす１つ又は２つ以上のパンチ（３５１）及び前記包囲部分の反対側の表面に対向した第２の群をなす１つ又は２つ以上のパンチ（３５２）を含み、前記第１の群と前記第２の群は、使用の際、前記包囲部分内に位置する前記底の部分の少なくとも幾分かを変形させて伸ばすよう互いに近づく、請求項２０〜２２のうちいずれか一に記載の装置。
  24. 前記装置は、金属シート（２０，２１）を最初に伸ばして前記伸ばし作業のために前記カップを形成する手段を更に有する、請求項１３〜２３のうちいずれか一に記載の装置。
  25. 前記カップ（２３）に対してしごき作業を実施する手段を更に有する、請求項１３〜２４のうちいずれか一に記載の装置。
  26. 請求項１〜２５のうちいずれか一に記載の方法又は装置によって形成されたカップを有する容器本体（１１０）。
  27. 接近開口部を備えたカップを有する容器本体（１１０）であって、前記カップは、金属シートで作られると共に側壁及び一体の底を有し、前記底は、前記底の厚さが前記カップを形成するために用いられる前記金属シートの到来ゲージよりも小さいように伸ばされた底である、容器本体（１１０）。
  28. 前記容器本体の前記接近開口部に取り付けられたクロージャ（１２０）を更に有する、請求項２７記載の容器本体（１１０）を有する容器（１００）。
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