JP2018149591A - キャップシェル成形用ダイ、キャップシェル成形装置、およびキャップシェル成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップ本体を薄肉化しても、漏れを生じたり缶本体から外れたりするのを防ぐとともに雌ネジ部を形成するときに口金部に変形が生じるのを防止する。【解決手段】ダイ孔２ａが形成されたダイ本体２を備え、ダイ孔２ａに挿入されるパンチとの間で金属板を絞り加工することにより、キャップに製造される有底筒状のキャップシェルを成形するキャップシェル成形用ダイ１であって、ダイ孔２ａの内周面２ｂと、パンチの挿入方向Ｆに対向するダイ本体２の端面２ｃとの交差稜線部には、ダイ孔２ａの中心線Ｏに沿った断面において凸曲線状をなす面取部２ｄが形成され、この面取部２ｄがなす凸曲線は、この凸曲線とダイ本体２の端面２ｃとの接点における凸曲線の曲率半径Ｒ１が、この凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点における凸曲線の曲率半径Ｒ２よりも大きくされる。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばボトル缶用のキャップに製造される有底筒状のキャップシェルを成形するキャップシェル成形用ダイ、このキャップシェル成形用ダイを備えたキャップシェル成形装置、および該キャップシェル成形用ダイを用いたキャップシェル成形方法に関するものである。

このようなボトル缶用のキャップとして、例えば特許文献１には、天板部、および天板部の周縁部から略垂下してなる周壁部を備えるキャップ本体と、天板部の内面に配設されたライナーとが備えられ、周壁部には、周方向に延び、かつ径方向内方に凹むスリット部がブリッジを介して周方向に複数形成された破断容易部が備えられ、このスリット部には当該周壁部を厚さ方向に貫通するスリットが形成され、周壁部をボトル缶の口金部に形成された雄ネジ部に螺合するとともに、周壁部の開放端部を雄ネジ部のボトル缶の缶軸方向下端に連設された膨出部に巻き込ませることにより、ボトル缶の口金部に螺着されるボトル缶用キャップが記載されている。

このようなボトル缶用キャップのキャップ本体を製造するには、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる圧延板材を円板状に打ち抜き、円形のダイ孔を有するダイにこの円板状板材の外周部を挟み込んで支持して、上記ダイ孔に円柱状のパンチを挿入することにより上記円板状板材を絞り込んで有底円筒状（カップ状）のキャップシェル（キャップ素体）を成形する。その後に、このキャップシェルの周壁部にスリット部やブリッジを形成する。

ここで、特許文献１には、上記圧延板材を打ち抜いた元板厚０．２１ｍｍ〜０．２５ｍｍ、外径６５．０ｍｍ〜６５．８ｍｍの円板状板材に絞り加工を施して、肉厚０．２１ｍｍ〜０．３０ｍｍ、外径３８．２ｍｍ〜３８．８ｍｍ、天板部の外面から周壁部の開放端までの中心線方向における長さ１７．６ｍｍ〜１７．８ｍｍのキャップシェルを形成することが記載されており、すなわち円板状板材に絞り加工を施して有底円筒状のキャップシェルに成形すると、天板部の肉厚は元板厚と略等しいので、周壁部の肉厚が元板厚と等しいか元板厚よりも厚肉化することが示唆されている。

また、上述のように製造されたキャップ本体は、天板部の内面にライナーが配設された後、このライナーの下面が口金部開口端のカール部に当接させられるように口金部に被せられ、天板部の外周縁が所定の荷重で缶軸方向に押圧されて絞り加工されることにより、外周側に向かうに従い下端側に延びる段部が外周縁に形成されてライナーがカール部に密着し、缶本体内を封止する。さらに、そのまま周壁部を内周側に押圧して口金部の雄ネジ部に倣うように成形することにより雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成されるとともに、上述のように周壁部の開放端部が口金部の上記膨出部に巻き込ませられ、缶本体の口金部に取り付けられてキャッピングされる。

特開２００６−３４７６００号公報

ところで、近年ではボトル缶の軽量化による省資源化、省エネルギー化を目的として、ボトル缶の缶本体に成形されるアルミニウム等の板材の元板厚を薄肉化することが要求されてきている。ところが、こうして元板厚を薄くしてボトル缶の缶本体を薄肉化したときに、キャップ本体の元板厚が厚いままで、上述のように天板部の肉厚も元板厚と略等しく厚いと、キャッピングの際の絞り加工において大きな荷重が必要となり、薄肉化によって強度が減った缶本体に缶軸方向の座屈が生じるおそれがある。そこで、ボトル缶の缶本体の薄肉化に伴い、キャップのキャップ本体も薄肉化する必要がある。

しかしながら、こうしてキャップ本体を薄肉化した場合に、キャップ本体の周壁部の肉厚が薄くなりすぎると、内圧がかかった飲料缶等において内圧が高くなった際にキャップ本体が持ち上がって変形して密封性が損なわれ、ボトル缶を落下させてしまったときに漏れが生じたり、場合によってはキャップ本体が缶本体から外れてしまったりするおそれがある。その一方で、特許文献１に記載された示唆に基づいて、周壁部の肉厚が元板厚と等しいか元板厚よりも厚肉化するように円板状の板材から有底円筒状のキャップシェルに絞り加工されると、特にキャッピングの際に雌ネジ部を形成するときの缶軸に対する径方向の荷重が大きくなり、この径方向において口金部に変形が生じるおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、ボトル缶の缶本体の薄肉化に伴ってキャップ本体を薄肉化した場合でも、内圧が高くなった際に密封性が損なわれて漏れを生じたりキャップ本体が缶本体から外れてしまったりするのを防ぐことができるとともに、キャッピングの際に周壁部に雌ネジ部を形成するときに口金部に変形が生じるのを防止することが可能なボトル缶用キャップに製造されるキャップシェルを成形するためのキャップシェル成形用ダイと、このキャップシェル成形用ダイを備えたキャップシェル成形装置および該キャップシェル成形用ダイを用いたキャップシェル成形方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のキャップシェル成形用ダイは、ダイ孔が形成されたダイ本体を備え、上記ダイ孔に挿入されるパンチとの間で金属板を絞り加工することにより、キャップに製造される有底筒状のキャップシェルを成形するキャップシェル成形用ダイであって、上記ダイ孔の内周面と、上記パンチの挿入方向に対向する上記ダイ本体の端面との交差稜線部には、上記ダイ孔の中心線に沿った断面において凸曲線状をなす面取部が形成されており、この面取部が上記断面においてなす凸曲線は、この凸曲線と上記ダイ本体の端面との接点における該凸曲線の曲率半径が、この凸曲線と上記ダイ孔の内周面との接点における該凸曲線の曲率半径よりも大きくされていることを特徴とする。

また、本発明のキャップシェル成形装置は、このようなキャップシェル成形用ダイと、上記ダイ孔に挿入されるパンチと、このパンチの外周を取り囲むように配設され、上記ダイ本体の端面との間で上記金属板を挟み込んで保持する上部ダイと、上記パンチの外周の上記挿入方向とは反対側に配設され、上記ダイ孔との間で上記キャップシェルの周壁部の開放端部を切断するトリムカッターとを備えることを特徴とする。さらに、本発明のキャップシェル成形方法は、このようなキャップシェル成形用ダイにおける上記ダイ本体の端面に金属板を保持し、上記ダイ孔にパンチを挿入して上記金属板を絞り加工することにより、キャップに製造される有底筒状のキャップシェルを成形することを特徴とする。

このようなキャップシェル成形用ダイ、キャップシェル成形装置、およびキャップ成形方法において、ダイ本体の面取部が上記断面においてなす凸曲線は、この凸曲線とダイ本体の上記端面との接点における該凸曲線の曲率半径が、この凸曲線とダイ孔の内周面との接点における該凸曲線の曲率半径よりも大きくされているので、絞り加工時のダイ本体の上記端面からダイ孔への板材の材料流れ性が向上し、キャップ本体の周壁部となる有底筒状のキャップシェルの周壁部のうちパンチ挿入方向側（天板部となる部分側）では材料がより大きく引き延ばされて薄肉部が形成される一方、パンチ挿入方向とは反対側（開放端部側）では絞り加工により肉厚が開放端部側に向かうに従い厚肉化して厚肉部が形成され、それぞれの肉厚が制御される。なお、天板部となる部分の肉厚は、元板厚と略変わらずに一定である。

従って、キャッピングの際にキャップ本体の中心線に対する径方向の荷重をそれほど大きくしなくても、上記薄肉部に雌ネジ部を成形することができ、薄肉化したボトル缶でもキャッピングの際の口金部の径方向の変形を防止することができる。その一方で、この薄肉部の最薄部の肉厚は上述のように制御されるので、薄肉部が必要以上に薄くなることもなく、薄肉部においても周壁部に十分な強度が確保することができて、内圧がかかった飲料缶等において内圧が高くなった場合でも、キャップ本体が持ち上がって変形することにより密封性が損なわれて漏れを生じたり、キャップ本体が缶本体から外れてしまったりするのを防ぐことができる。ここで、この薄肉部の最薄部の肉厚は、元板厚と略等しい天板部の肉厚よりも薄く、かつ例えば天板部の肉厚の９２％以上の範囲である。

ここで、上記断面において、上記面取部がなす凸曲線と上記ダイ孔の内周面との接点における該凸曲線の曲率半径は、０．７ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲とされるのが望ましい。この面取部がなす凸曲線とダイ孔の内周面との接点における凸曲線の曲率半径が上記範囲を上回ると、キャップシェル成形装置においてダイ孔とトリムカッターとの間で開放端部を切断できなくなって、キャップシェルの高さ（キャップハイト）が規格値を超えてしまうおそれがあり、逆に上記範囲を下回ると、曲率半径が大きなダイ本体の上記端面側の凸曲線部分がダイ孔の中心線方向に長くなり、材料流れ性が高くなりすぎてシェルキャップのパンチ挿入方向とは反対側に厚肉部を成形することが困難となるおそれがある。

また、上記断面において、上記面取部がなす凸曲線とダイ本体の上記端面との接点における凸曲線の曲率半径は、１．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲とされるのが望ましい。この面取部がなす凸曲線とダイ本体の端面との接点における凸曲線の曲率半径が上記範囲を上回っても、やはり材料流れ性が高くなりすぎてシェルキャップのパンチ挿入方向とは反対側に厚肉部を成形することが困難となるおそれがあり、逆に上記範囲を下回ると、反対に材料流れ性が損なわれて薄肉部を確実に成形することが困難となるおそれがある。

さらに、上記断面において、上記面取部がなす凸曲線とダイ孔の内周面との接点と、上記ダイ本体の上記端面との上記中心線方向の間隔、すなわちダイ孔の中心線方向における上記面取部の長さは、０．８ｍｍ〜１．４ｍｍの範囲とされるのが望ましい。この面取部の長さが上記範囲を下回ると、面取部がなす凸曲線とダイ本体の端面との接点における凸曲線の曲率半径を小さくせざるを得なくなって材料流れ性が損なわれるおそれがあり、逆に上記範囲を上回ると、キャップシェル成形装置においてダイ孔とトリムカッターとの間で開放端部を切断できなくなるおそれがある。

以上説明したように、本発明によれば、ボトル缶等のキャップに製造される有底筒状のキャップシェルにおいて、その周壁部に一定の範囲で天板部よりも薄肉の薄肉部を成形することができ、このようなキャップシェルから成形されたキャップをボトル缶の口金部にキャッピングするときの荷重を抑えて口金部の変形を防ぐとともに、内圧がかかった飲料缶等において内圧が高くなった場合でも漏れを生じたり、キャップが外れてしまったりするのを防止することができる。

本発明のキャップシェル成形用ダイの一実施形態を示す（ａ）ダイ孔の中心線に沿った断面図、（ｂ）図（ａ）におけるＸ部分の拡大断面図である。 本発明のキャップシェル成形装置の一実施形態を示す断面図であって、成形される板材が保持される前の状態を示す図である。 本発明のキャップシェル成形装置の一実施形態を示す断面図であって、成形される板材が円板状に切断されて保持された状態を示す図である。 本発明のキャップシェル成形装置の一実施形態を示す断面図であって、円板状の板材に絞り加工を行い、トリムカッターによって開放端部が切断された状態を示す図である。 図４におけるトリムカッターの先端部周辺の拡大図である。 図１に示す実施形態により成形されるキャップシェルの断面図である。

図１は、本発明の一実施形態のキャップシェル成形用ダイ１を示すものであり、図２ないし図５は、この図１に示す実施形態のキャップシェル成形用ダイ１を備えたキャップシェル成形装置１０を示すものであり、図６は、これら図１ないし図５に示す実施形態のキャップシェル成形用ダイ１およびキャップシェル成形装置１０によって成形されたキャップシェル２１を示すものである。

本実施形態におけるキャップシェル成形用ダイ１は、ダイ本体２がダイス鋼のような硬質な鋼材等の金属材料によりダイ中心線Ｏを中心とする円環状に形成され、この円環の内周部の円形孔はダイ孔２ａとされている。このようなキャップシェル成形用ダイ１は、図２ないし図５に示すようなキャップシェル成形装置１０の下型１１に取り付けられて、キャップシェル成形装置１０の上型１２に設けられたパンチ１３との間でアルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料よりなる圧延板材Ａに絞り加工を行い、図６に示すような有底円筒状のキャップシェル２１を成形する。

そして、このキャップシェル成形用ダイ１において、上記ダイ本体２のダイ孔２ａの内周面２ｂとパンチ１３側を向く端面２ｃとの交差稜線部には、ダイ中心線Ｏに沿った断面において図１（ａ）に示すように凸曲線状をなす面取部２ｄが形成されており、この面取部２ｄがなす凸曲線の曲率半径は、図１（ｂ）に示すように上記断面において、この凸曲線とダイ本体２の上記端面２ｃとの接点における曲率半径Ｒ１が、この凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点における曲率半径Ｒ２よりも大きくされている。ここで、本実施形態では、この面取部２ｄの断面がなす端面２ｃ側の凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂ側の凸曲線はともに円弧であって互いに接しており、曲率半径Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ一定の大きさとされている。

さらに、本実施形態では、ダイ孔２ａのダイ中心線Ｏに沿った断面において、面取部２ｄがなす凸曲線とダイ本体２の上記端面２ｃとの接点における凸曲線の曲率半径Ｒ１は１．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲とされるとともに、この凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点における曲率半径Ｒ２は０．７ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲とされている。また、同断面において、面取部２ｄがなす凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点と、ダイ本体２のパンチ挿入方向Ｆ（図１ないし図５における下向き方向）に対向する上記端面２ｃとのダイ中心線Ｏ方向の間隔、すなわちダイ中心線Ｏ方向における面取部２ｄの長さＬは０．８ｍｍ〜１．４ｍｍの範囲とされている。

キャップシェル成形装置１０は、上述のような金属材料よりなる元板厚が例えば０．２３５ｍｍの上記圧延板材Ａから円板状のブランク材Ｂを打ち抜くとともに、このブランク材Ｂに絞り加工を行う。このキャップシェル成形装置１０の下型１１は、中央部に上記キャップシェル成形用ダイ１を備えるとともに、このキャップシェル成形用ダイ１の外周にはキャップシェル成形用ダイ１のダイ本体２を取り囲むようにして上型１２との間で圧延板材Ａからブランク材Ｂを円板状に打ち抜く円環状のカットエッジダイ１４が配設されている。カットエッジダイ１４の上型１２側を向く端面１４ａの内周部には、ダイ中心線Ｏを中心とする円筒面状の内周面１４ｂと、この内周面１４ｂに垂直でキャップシェル成形用ダイ１の端面２ｃから僅かに突出する端面１４ｃとの交差稜線部に、円環状のカットエッジ１４ｄが形成されている。

また、上型１２は、下型１１に対してダイ中心線Ｏ方向に相対的に離接可能に設けられている。この上型１２は、内周部のパンチ挿入方向Ｆ側（図２ないし図５における下側）に上記パンチ１３と、このパンチ挿入方向Ｆとは反対側に円筒状のトリムカッター１５を備えるとともに、これらパンチ１３とトリムカッター１５の外周には、下型１１のカットエッジダイ１４との間で上記圧延板材Ａからブランク材Ｂを打ち抜くとともに、打ち抜かれたブランク材Ｂの外周部をキャップシェル成形用ダイ１の上記端面２ｃとの間で挟み込んで保持する円筒状の上部ダイ１６を備え、さらにこの上部ダイ１６の外周には、ブランク材Ｂが打ち抜かれる際にブランク材Ｂとなる部分の外周の圧延板材Ａを押さえるやはり円筒状の板押さえ１７を備えている。

パンチ１３はトリムカッター１５と一体にダイ中心線Ｏ方向に進退可能とされ、そのパンチ挿入方向Ｆを向く先端面１３ａはダイ中心線Ｏに垂直な平面とされるとともに、外周面１３ｂはダイ中心線Ｏを中心とした円筒面であり、これら先端面１３ａと外周面１３ｂとの交差稜線部にはダイ中心線Ｏに沿った断面が凸円弧状をなす面取りが施されている。また、外周面１３ｂの外径は、キャップシェル成形用ダイ１のダイ本体２におけるダイ孔２ａの内周面２ｂとの間でブランク材Ｂの絞り加工が可能な適正なクリアランスが設けられるように設定されている。

さらに、トリムカッター１５は、やはりそのパンチ挿入方向Ｆを向く先端面１５ａがダイ中心線Ｏに垂直な平面とされるとともに、外周面１５ｂはダイ中心線Ｏを中心とした円筒面であり、ただしこれら先端面１５ａと外周面１５ｂとの交差稜線部は垂直に交差してトリムカットエッジ１５ｃとされている。また、このトリムカッター１５の外周面１５ｂとキャップシェル成形用ダイ１のダイ本体２におけるダイ孔２ａの内周面２ｂとの間のクリアランスは、パンチ１３の外周面１３ｂとダイ孔２ａの内周面２ｂとのクリアランスよりも小さく設定されており、成形されたキャップシェル２１の開放端部を上記トリムカットエッジ１５ｃとダイ孔２ａの内周面２ｂとの間で切断可能とされている。

さらにまた、上部ダイ１６も、パンチ挿入方向Ｆを向く先端面１６ａがダイ中心線Ｏに垂直な平面とされるとともに、外周面１６ｂはカットエッジダイ１４の内周に嵌合可能な外径のダイ中心線Ｏを中心とした円筒面であり、これら先端面１６ａと外周面１６ｂとの交差稜線部は垂直に交差していて、この交差稜線部とカットエッジダイ１４の上記カットエッジ１４ｄとの間で圧延板材Ａを切断して円板状のブランク材Ｂに打ち抜くとともに、こうして打ち抜かれたブランク材Ｂを先端面１６ａとキャップシェル成形用ダイ１のダイ本体２における端面２ｃとの間で挟み込んで保持する。

さらに、板押さえ１７も、パンチ挿入方向Ｆを向く先端面１７ａがダイ中心線Ｏに垂直な平面とされ、この先端面１７ａの外径は、カットエッジダイ１４の突出した上記端面１４ｃの外径よりも大きく、これら板押さえ１７の先端面１７ａとカットエッジダイ１４の上記端面１４ｃとの間で、ブランク材Ｂが打ち抜かれる前の圧延板材Ａを挟み込んで保持する。なお、これらパンチ１３およびトリムカッター１５と、上部ダイ１６と、板押さえ１７とは、互いに独立してパンチ挿入方向Ｆに進退可能とされている。

次に、本実施形態のキャップシェル成形用ダイ１を備えたこのようなキャップシェル成形装置１０によって圧延板材Ａからキャップシェル２１を成形するときの本発明のキャップシェル成形方法の一実施形態について説明する。本実施形態では、まず図２に示すように上型１２において、板押さえ１７の先端面１７ａから上部ダイ１６の先端面１６ａをパンチ挿入方向Ｆとは反対側に後退させるとともに、この上部ダイ１６の先端面１６ａからパンチ１３の先端面１３ａをパンチ挿入方向Ｆとは反対側に後退させた状態で、板押さえ１７と下型１１のカットエッジダイ１４との間に圧延板材Ａを配設する。

次いで、図３に示すように上部ダイ１６を前進させて、その先端面１６ａをカットエッジダイ１４のカットエッジ１４ｄよりもパンチ挿入方向Ｆに突出させ、カットエッジ１４ｄとの間で圧延板材Ａを切断して円板状のブランク材Ｂに打ち抜くとともに、打ち抜かれたブランク材Ｂの外周部を先端面１６ａとキャップシェル成形用ダイ１のダイ本体２における端面２ｃとの間で挟み込んで保持する。

さらに、この状態からパンチ１３およびトリムカッター１５を前進させてパンチ１３をキャップシェル成形用ダイ１のダイ本体２におけるダイ孔２ａに挿入し、図４に示すようにブランク材Ｂをパンチ１３とダイ孔２ａとの間で絞り加工して有底円筒状に成形する。そして、さらにパンチ１３およびトリムカッター１５を前進させると、トリムカッター１５のトリムカットエッジ１５ｃがダイ孔２ａに挿入されて、図５に示すようにキャップシェル２１の開放端部が切断され、図６に示すような円板状の天板部２１ａとその外周に円筒状の周壁部２１ｂとが一体に成形されたダイ中心線Ｏ方向に所定の高さを有するキャップシェル２１が得られる。

このように成形されたキャップシェル２１は、パンチ１３およびトリムカッター１５、上部ダイ１６、板押さえ１７がパンチ挿入方向Ｆとは反対側に後退させられてキャップシェル成形用ダイ１およびカットエッジダイ１４から離間した後にダイ孔２ａから取り出され、周壁部２１ｂの天板部２１ａ側にナールやフックが形成されるとともに、周壁部２１ｂの天板部２１ａとは反対側にはビードやスリット、ブリッジが形成されてキャップ本体とされる。

さらに、こうして周壁部２１ｂにナールやフック、ビードやスリット、ブリッジが形成されたキャップ本体は、天板部２１ａの裏面にライナーが配設された後、飲料等が充填されたボトル缶の口金部に被せられて天板部２１ａの外周が絞り加工され、次いで周壁部２１ｂの中央にネジ加工が施されて雌ネジ部が成形されるとともに、天板部２１ａとは反対側が口金部下端の膨出部に巻き込まれ、口金部にキャッピングされてボトル缶のキャップとされる。

ここで、上記構成のキャップシェル成形用ダイ１、キャップシェル成形装置１０、およびキャップシェル成形方法では、キャップシェル成形用ダイ１のダイ本体２におけるダイ孔２ａの内周面２ｂとパンチ１３側を向く端面２ｃ、すなわちパンチ挿入方向Ｆに対向する端面２ｃ、あるいはパンチ挿入方向Ｆとは反対側を向く端面２ｃとの交差稜線部に形成される断面凸曲線状の面取部２ｄの曲率半径が、この凸曲線とダイ本体２の上記端面２ｃとの接点における曲率半径Ｒ１が、この凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点における曲率半径Ｒ２よりも大きくされているので、絞り加工時の圧延板材Ａよりなる円板状のブランク材Ｂの材料流れ性が向上する。

このため、キャップ本体の周壁部となる有底筒状のキャップシェル２１の周壁部２１ｂのうち天板部２１ａ側であるパンチ挿入方向Ｆ側では材料がより大きく引き延ばされることになり、ブランク材Ｂの元板厚と略等しい肉厚の天板部２１ａよりも薄肉の薄肉部２２が形成される。一方、周壁部２１ｂのパンチ挿入方向Ｆとは反対側では絞り加工によって肉厚が薄肉部２２から離れるに従い厚肉化して天板部２１ａよりも肉厚が厚い厚肉部２３が形成される。

そして、これら薄肉部２２と厚肉部２３の肉厚および薄肉部２２が最も薄肉となる部分のダイ中心線Ｏ方向の位置は、ブランク材Ｂの元板厚と上記面取部２ｄの曲率半径Ｒ１、Ｒ２によって制御される。例えば、ダイ中心線Ｏ方向における高さが１７．６ｍｍ〜１７．８ｍｍのキャップ本体において、薄肉部２２が最も薄肉となる部分の位置は天板部２１ａからダイ中心線Ｏ方向に１０ｍｍ以内の範囲とされ、この薄肉部２２が最も薄肉となる部分の肉厚は天板部２１ａの肉厚の９２％以上とされる。

従って、上記キャッピングの際にキャップ本体の中心線に対する径方向の荷重をそれほど大きくしなくても、キャップシェル２１の薄肉部２２から形成される部分に雌ネジ部を成形することができ、薄肉化したボトル缶でも口金部の径方向の変形を防止することができる。その一方で、この薄肉部２２の最薄部の肉厚は上述のように制御されるので、薄肉部２２が必要以上に薄くなることもなく、薄肉部２２においても周壁部２１ｂに十分な強度が確保することができ、内圧がかかった飲料缶等において内圧が高くなった場合でも、キャップ本体が持ち上がって変形することにより密封性が損なわれて漏れを生じたり、キャップ本体が缶本体から外れてしまったりするのを防ぐことができる。

ここで、上記面取部２ｄがなす凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点における該凸曲線の曲率半径Ｒ２が大きすぎると、キャップシェル成形装置１０においてダイ孔２ａとトリムカッター１５との間でキャップシェル２１の開放端部を切断できなくなり、キャップシェル２１のダイ中心線Ｏ方向の高さ（キャップハイト）が規格値を超えてしまうおそれがある。一方、逆にこの曲率半径Ｒ２が小さすぎると、大きな曲率半径Ｒ１の上記端面２ｃ側の凸曲線部分がダイ中心線Ｏ方向に長くなり、材料流れ性が高くなりすぎてキャップシェル２１のパンチ挿入方向Ｆとは反対側の周壁部２１ｂに厚肉部２３を成形することが困難となるおそれがある。このため、上記曲率半径Ｒ２は０．７ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲とされるのが望ましい。

また、上記面取部２ｄがなす凸曲線とダイ本体２のパンチ挿入方向Ｆに対向する上記端面２ｃとの接点における凸曲線の曲率半径Ｒ１が大きすぎても、やはり材料流れ性が高くなりすぎて厚肉部２３を成形することが困難となるおそれがある一方、この曲率半径Ｒ１が小さすぎると、逆に材料流れ性が損なわれてキャップシェル２１の周壁部２１ｂのパンチ挿入方向Ｆ側に薄肉部２２を確実に成形することが困難となるおそれがある。このため、上記曲率半径Ｒ１は１．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲とされるのが望ましい。

さらに、上記面取部２ｄがなす凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点と、ダイ本体２のパンチ挿入方向Ｆに対向する上記端面２ｃとのダイ中心線Ｏ方向の間隔、すなわちダイ中心線Ｏ方向における面取部２ｄの長さＬが長すぎると、やはりキャップシェル成形装置１０においてダイ孔２ａとトリムカッター１５との間でキャップシェル２１の開放端部を切断できなくなるおそれがあり、この長さＬが短すぎると、面取部２ｄがなす凸曲線と上記端面２ｃとの接点における凸曲線の曲率半径Ｒ２を小さくせざるを得なくなって材料流れ性が損なわれるおそれがある。このため、上記長さＬは０．８ｍｍ〜１．４ｍｍの範囲とされるのが望ましい。

なお、本実施形態では、面取部２ｄの断面がなす凸曲線は、端面２ｃ側の凸曲線とダイ孔２ａの内周面２ｂ側の凸曲線がともに円弧であって、それぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２は一定の大きさとされているが、例えば内周面２ｂ側から端面２ｃ側に向けて曲率半径が漸次大きくなるような凸曲線であってもよい。また、ダイ本体２の上記端面２ｃとの接点における上記凸曲線の曲率半径Ｒ１が、ダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点における上記凸曲線の曲率半径Ｒ２よりも大きくされていれば、間に直線部が形成されていてもよい。

次に、本発明の実施例を挙げて本発明の効果を実証する。本実施例では、上記実施形態に基づき、ダイ本体２のダイ孔２ａの内周面２ｂと端面２ｃとの交差稜線部に形成された断面凸曲線状の面取部２ｄにおいて、曲率半径Ｒ１が１．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で、曲率半径Ｒ２が０．７ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲であり、さらに長さＬが０．８ｍｍ〜１．４ｍｍの範囲とされた３種のキャップシェル成形用ダイ１を製造し、これらのキャップシェル成形用ダイ１を備えたキャップシェル成形装置１０によってアルミニウム合金よりなる元板厚０．２３５ｍｍの圧延板材Ａから１０個ずつのキャップシェル２１を成形した。これらを実施例１〜３として表１に曲率半径Ｒ１、Ｒ２および長さＬを示す。

また、これら実施例１〜３に対する比較例として、面取部の断面がなす凸曲線が半径Ｒ１．４ｍｍで一定の１／４円弧であり、従って長さＬも１．４ｍｍであるキャップシェル成形用ダイも製造し、同様にキャップシェル成形装置によって１０個ずつのキャップシェルを成形した。これを比較例１として同じく表１に曲率半径Ｒおよび長さＬを示す。そして、これら実施例１〜３と比較例１とで、ダイ中心線Ｏ方向のキャップシェルの高さを周壁部の周方向に等間隔に４点測定し、その平均値からトリム性を評価した。この結果も表１に併せて示す。

なお、上述のようにダイ中心線Ｏ方向における高さが１７．６ｍｍ〜１７．８ｍｍのキャップ本体に成形されるキャップシェルでは、その高さの規格値は１７．９２ｍｍ、上限値は１７．９８ｍｍであり、トリム性の評価では平均値が規格値を上回ったものが１０個中１個でもあった場合をバツ印、そうでないものを丸印とした。

この表１の結果より、比較例１では面取部が半径Ｒ１．４ｍｍで一定の断面１／４円弧であったため、トリムカッター１５による周壁部の切断ができないものやバリが発生したものがあり、１０個中３個で平均値が規格値を上回ってしまった。これに対して、実施例１〜３においては平均値が規格値を上回るものはなく、またいずれも１０個すべてが上限値を下回る高さであった。

１ キャップシェル成形用ダイ
２ ダイ本体
２ａ ダイ孔
２ｂ ダイ孔２ａの内周面
２ｃ ダイ本体２のパンチ挿入方向Ｆに対向する端面
２ｄ 面取部
１０ キャップシェル成形装置
１１ 下型
１２ 上型
１３ パンチ
１４ カットエッジダイ
１５ トリムカッター
１６ 上部ダイ
１７ 板押さえ
２１ キャップシェル
２１ａ 天板部
２１ｂ 周壁部
２２ 薄肉部
２３ 厚肉部
Ｏ ダイ中心線（ダイ孔２ａの中心線）
Ｆ パンチ挿入方向
Ａ 圧延板材
Ｂ ブランク材
Ｒ１ 面取部２ｄがダイ中心線Ｏに沿った断面においてなす凸曲線とダイ本体２のパンチ挿入方向Ｆに対向する端面２ｃとの接点における該凸曲線の曲率半径
Ｒ２ 面取部２ｄがダイ中心線Ｏに沿った断面においてなす凸曲線とダイ本体２のダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点における該凸曲線の曲率半径
Ｌ 面取部２ｄのダイ中心線Ｏ方向の長さ（ダイ中線Ｏに沿った断面において面取部２ｄがなす凸曲線とダイ本体２のダイ孔２ａの内周面２ｂとの接点と、ダイ本体２のパンチ挿入方向Ｆに対向する端面２ｃとのダイ中心線Ｏ方向の間隔）

Claims (6)

1. ダイ孔が形成されたダイ本体を備え、上記ダイ孔に挿入されるパンチとの間で金属板を絞り加工することにより、キャップに製造される有底筒状のキャップシェルを成形するキャップシェル成形用ダイであって、
   上記ダイ孔の内周面と、上記パンチの挿入方向に対向する上記ダイ本体の端面との交差稜線部には、上記ダイ孔の中心線に沿った断面において凸曲線状をなす面取部が形成されており、
   この面取部が上記断面においてなす凸曲線は、この凸曲線と上記ダイ本体の端面との接点における該凸曲線の曲率半径が、この凸曲線と上記ダイ孔の内周面との接点における該凸曲線の曲率半径よりも大きくされていることを特徴とするキャップシェル成形用ダイ。
2. 上記断面において、上記面取部がなす凸曲線と上記ダイ孔の内周面との接点における該凸曲線の曲率半径が、０．７ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１に記載のキャップシェル成形用ダイ。
3. 上記断面において、上記面取部がなす凸曲線と上記ダイ本体の端面との接点における該凸曲線の曲率半径が、１．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のキャップシェル成形用ダイ。
4. 上記断面において、上記面取部がなす凸曲線と上記ダイ孔の内周面との接点と、上記ダイ本体の端面との上記中心線方向の間隔が、０．８ｍｍ〜１．４ｍｍの範囲とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のキャップシェル成形用ダイ。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のキャップシェル成形用ダイと、
   上記ダイ孔に挿入されるパンチと、
   このパンチの外周を取り囲むように配設され、上記ダイ本体の端面との間で上記金属板を挟み込んで保持する上部ダイと、
   上記パンチの外周の上記挿入方向とは反対側に配設され、上記ダイ孔との間で上記キャップシェルの周壁部の開放端部を切断するトリムカッターとを備えることを特徴とするキャップシェル成形装置。
6. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のキャップシェル成形用ダイにおける上記ダイ本体の端面に金属板を保持し、上記ダイ孔にパンチを挿入して上記金属板を絞り加工することにより、キャップに製造される有底筒状のキャップシェルを成形することを特徴とするキャップシェル成形方法。

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