JP2022119587A - 缶蓋及びその缶蓋用シェル製造方法並びに製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックリング現象が生じた場合でも亀裂の発生を防止する。【解決手段】チャック壁部を形成するとともに、パネルポンチとダイセンターとの間で金属板の中央部を挟持した状態でダイコアリング及び圧力スリーブに対して上昇移動することで、パネルポンチの外周部の凹部に金属板の一部を落とし込んでカウンターシンク部を形成し、カウンターシンク部の内側にパネル部を形成しており、凹部の底面に、カウンターシンク部の底部の内側屈曲部を形成するための凹状屈曲面を形成するとともに、パネルポンチの外周縁において凹部に接する仮想面を水平面に対して±２０°の範囲に形成しておき、上昇移動の際に凹部の凹状屈曲面からパネルポンチの外周縁までの間でカウンターシンク部の下面を下方から押圧するように成形し、カウンターシンク部の底部における外側屈曲部の外面の曲率半径を０．２１ｍｍ以下に形成する。【選択図】 図１

Description

本発明は、缶胴の開口端部に巻締められる缶蓋及び缶蓋用シェル製造方法並びに製造装置に関する。

従来の飲料用缶蓋は、中央の円盤状のパネル部と、その外周部のカウンターシンク部と、さらにその外周にチャック壁部を介して連設されたカール部とを備えており、パネル部に開口部を形成するためのスコアが形成され、開口操作のためのタブが設けられる。また、近年では、薄肉化の要請に伴い、ほぼストレートテーパ形状のチャック壁部に代えて、縦断面を凹凸二つの湾曲部の連続形状とするチャック壁部とすることにより、パネル部の直径を小さくした形状も増えてきている。

例えば、特許文献１には、チャック壁が、その下側部分で半径方向内方に向けて凸となる湾曲部と、上側部分で半径方向内方に凹（半径方向外方に向けて凸）となる湾曲部を連続させた形状に形成されている。この場合、全体直径が（Ｄ４）＝約５６．８９６ｍｍの缶蓋と、（Ｄ８）＝５９．３６０ｍｍの缶蓋とが開示されている。当業者の公称径でいうと、前者が公称径２００、後者は公称径２０２である。
また、カウンターシンク部の外壁の内径が２００径で（Ｄ２）＝約４９．７０８ｍｍ、２０２径で（Ｄ６）＝４８．５１４ｍｍ、カウンターシンク部の内底面の曲率半径は２００径で約０．２５４ｍｍ、２０２径で約０．２２９～０．２７９ｍｍとされている。なお、板厚は、缶蓋に成形する前のブランクで約０．２１５９ｍｍとされている。なお、括弧内の符号は当該公報で用いられている符号である（特許文献２においても同様）。

一方、このような缶蓋を製造する方法として、特許文献２が開示されている。この特許文献２では、環状の外側の圧力スリーブ（５５）と、ダイのコアリング（９８）の上側部分（９９）との間でカップ部分（Ｃ）を挟持しつつ、この上側部分（９９）に形成された、傾斜したまたは円錐台状の表面（１５６）及び曲線状の環状の表面（１５８）と、内側の圧力スリーブ（８０）の対応表面（１４３，１４４）との間でチャック壁を形成している。また、ダイの中心ポンチ（６５）と円形のパネルポンチ（１１８）との間にカップ部分（Ｃ）の中央部分を挟持しつつ上下移動させることで、パネルポンチ（１１８）の外周部に形成した凹状の表面（１１６，１６８）により、カウンターシンクが形成される。

特許第４６４７２０７号公報 特許第５６４９１８９号公報

ところで、特許文献１記載の缶蓋用シェルは、耐圧強度自体は特に問題ないものの、缶内圧が上昇してカウンターシンク部が反転するバックリング現象が生じた際に、図９に示すように、パネル部の一部が持ち上がって角状に突出し、その角部Ｅの先端に亀裂Ｆが生じて、飲料物が噴出する不具合がある。

このバックリング現象の経緯を図１０の（ａ）～（ｅ）に順に模式的に記載した。同図及び図９において、符号Ｊはパネル部、符号Ｋはカウンターシンク部、Ｍはチャック壁部を示す。この缶蓋おいて、内圧の上昇に伴い、同図（ｂ）に示すようにパネル部Ｊの一部が持ち上がり、上面側に破線で示すように角部Ｅが形成される。この角部Ｅはカウンターシンク部Ｋの底部を通過するようにチャック壁部Ｍの途中まで進行することから、同図（ｃ）（ｄ）に示すように材料の余剰ができて下面側にも角部Ｇが形成される。そして、材料が張りつめたときに最大の張力が発生し、下面側の角部Ｇの周囲で過大な引っ張り応力が発生して、上面側の角部Ｅの先端が引き裂かれる。この図１０において、矢印はカウンターシンク部Ｋの底部の位置の変遷を示している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、バックリング現象が生じた場合でも亀裂の発生を防止できる缶蓋及び缶蓋用シェル製造方法並びに製造装置を提供することを目的とする。

本発明の缶蓋は、中央の円盤状のパネル部と、その外周部に連続し、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部と、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部と、該チャック壁部の外周縁から半径方向外方に広がるショルダー部と、該ショルダー部に連続し、外周縁部を半径方向内方に向けて折り返してなるカール部とを備える缶蓋用シェルであって、
前記チャック壁部は、半径方向内方に向けて凸となる第１湾曲部と、その上方で半径方向内方に凹（半径方向外方に向けて凸）となる第２湾曲部とを連続させた形状であり、
前記カウンターシンク部の底部は、外側屈曲部の外面の曲率半径が、内側屈曲部の外面の曲率半径よりも小さく、０．２１ｍｍ以下である。

この缶蓋は、カウンターシンク部の底部の外側屈曲部の外面の曲率半径が内側屈曲部よりも小さく、０．２１ｍｍ以下に形成されていることから、缶胴に巻き締められた状態で内圧によりバックリングが生じて、前述した上面側に角部が生じたとしても、その角部がカウンターシンク部の底部を通過することを外側屈曲部によりせき止められ、下面側の角部の長さ（図１０のＢ参照）を大きくとることができ、この上面側の角部の周囲に生じる引っ張り応力が緩和され、亀裂の発生が防止される。なお、この外側屈曲部の外面の曲率半径は、０．１９ｍｍ以下がさらに好ましい。

本発明の缶蓋用シェル製造方法は、一組の上型と下型との間で金属板を挟むようにプレス成形することにより、中央の円盤状のパネル部と、その外周に連続し、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部と、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部と、該チャック壁部の外周縁から半径方向外方に広がるショルダー部と、該ショルダー部に連続し、外周縁部を半径方向内方に向けて折り返してなるカール形状部と、を備える缶蓋用シェルを製造する方法であって、
前記下型のダイコアリングと前記上型の圧力スリーブとの間で前記金属板を挟みながら、半径方向内方に向けて凸となる第１湾曲部と、その上方で半径方向内方に凹（半径方向外方に向けて凸）となる第２湾曲部とを連続させた形状に前記チャック壁部を形成するとともに、
該チャック壁部の半径方向内側で前記下型のパネルポンチと前記上型のダイセンターとの間で前記金属板の中央部を挟持し、その挟持状態を維持したまま、その外側で前記金属板を挟持している前記ダイコアリング及び前記圧力スリーブに対して相対的に上昇移動することで、前記パネルポンチの外周部で半径方向外方に開放状態の凹部に金属板の一部を落とし込んで前記第２湾曲部の内周縁に連続する前記カウンターシンク部を形成し、該カウンターシンク部の内側に前記パネル部を形成しており、
前記凹部の底面に、前記カウンターシンク部の底部の内側屈曲部を形成するための凹状屈曲面を形成するとともに、前記パネルポンチの外周縁において前記凹部に接する仮想面を水平面に対して±２０°の範囲で形成しておき、前記上昇移動の際に前記凹部の前記凹状屈曲面から前記パネルポンチの外周縁までの間で前記カウンターシンク部の下面を下方から押圧するように成形することにより、前記カウンターシンク部の底部における外側屈曲部の外面の曲率半径を内側屈曲部の外面の曲率半径より小さく、０．２１ｍｍ以下に形成する。

カウンターシンク部を形成するときに、パネルポンチの凹状屈曲面から外周縁に達するフランジ面によって下方から押し上げるようにしているので、カウンターシンク部の底部が半径方向外方にあるダイコアリング内周面とフランジ面がつくる隅部に押しやられることにより、外側屈曲部の曲率半径を内側屈曲部の曲率半径より小さく形成することができる。
この場合、前記凹状屈曲面の外周端と前記凹部における前記パネルポンチの外周縁との間に水平面に対する傾斜角度が±２０°のフランジ面を有してもよい。

本発明の缶蓋用シェル製造装置は、一組の上型と下型との間で金属板を挟むようにプレス成形することにより、中央の円盤状のパネル部と、その外周部に連続し、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部と、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部と、該チャック壁部の外周縁から半径方向外方に広がるショルダー部と、該ショルダー部に連続し、外周縁部を半径方向内方に向けて折り返してなるカール部とを備える缶蓋用シェルを製造する装置であって、
前記上型と前記下型との中央部に、前記パネル部を成形するためのダイセンターとパネルポンチとが対向状態に設けられるとともに、これらダイセンターとパネルポンチとの外側に、半径方向内方に向けて凸となる第１湾曲部と、その上方で半径方向内方に凹（半径方向外方に向けて凸）となる第２湾曲部とを連続させた形状の前記チャック壁部を形成する圧力スリーブとダイコアリングとが対向状態に設けられており、
前記凹部は、半径方向外方が開放状態とされ、前記カウンターシンク部の底部の内側屈曲部を形成するための凹状屈曲面を有し、前記パネルポンチの外周縁において前記凹部に接する仮想面が水平面に対して±２０°の範囲に形成されている。
この缶蓋用シェル製造装置において、前記凹状屈曲面の外周端と前記凹部における前記パネルポンチの外周縁との間に水平面に対する傾斜角度が±２０°のフランジ面を有していてもよい。

本発明によれば、内圧上昇によりバックリング現象が生じたとしても、亀裂の発生を抑制し、液漏れを防止することができる。

本発明の一実施形態の缶蓋の要部を示す縦断面図である。 （ａ）に缶蓋用シェル、（ｂ）に缶蓋を示す縦断面図である。 本発明の缶蓋用シェル成形装置の実施形態の要部を示す縦断面図である。 図３の上型と下型との間で金属板を打ち抜いた状態を示す要部を拡大した断面図である。 図４の状態からさらに上型が下降し、外側圧力スリーブとダイコアリングとの間に金属板を挟持した状態を示す断面図である。 図５の状態からカール形状部を成形した状態を示す断面図である。 図６に示す状態からシェルの成形が完了した状態を示す断面図である。 図５から図６への変遷をさらに局部的に詳細に（ａ）から（ｃ）の順に示した拡大部である。 従来の缶蓋に生じたバックリング及び亀裂を示す模式図である。 従来の缶蓋におけるバックリング現象を順に説明する模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
まず、缶蓋１０となる前の缶蓋用シェル１について説明する。
この缶蓋用シェル１は、アルミニウム合金により、図１及び図２に示すように、その中央部分に配置される円板状をなすパネル部２と、パネル部２の外周縁からコーナー部３を介して連続し下方に向けた環状凹部４を形成するカウンターシンク部５と、カウンターシンク部５の外周縁から上方に向けてほぼ拡径しながら延在するチャック壁部６と、チャック壁部６の外周縁から半径方向外方に広がるショルダー部７と、ショルダー部７に連続し、外周縁部を下向きに折り曲げてなるカール形状部８ａとから構成されている。

パネル部２は、全体としては円板状に形成され、その中心にタブ５０が取り付けられるとともに、上面に、このタブ５０を起こすことによって開口され飲み口となるスコア（図示略）等が形成される。コーナー部３は、パネル部２の外周縁とカウンターシンク部５の内周縁との間を凸状の屈曲面により連結する形状である。

カウンターシンク部５では、コーナー部３に連なる内側壁部１２が鉛直下方に向かうに従ってわずかに拡径するように延びており、その内側壁部１２の下縁から内側屈曲部１５及びその外側に外側屈曲部１６が直接もしくは若干の幅の平面又は円弧面を介して連続している。これら屈曲部１５，１６は、その両方でカウンターシンク部５の底部を形成しているが、外側屈曲部１６の外面の曲率半径Ｒ１が内側屈曲部１５の外面の曲率半径Ｒ２より小さく形成されている。缶蓋用シェルの外面で、外側屈曲部１６の曲率半径Ｒ１は０．１３ｍｍ以上０．２１ｍｍ以下、好ましくは０．１６ｍｍ以上０．１９ｍｍ以下、内側屈曲部１５の曲率半径Ｒ２は０．２３ｍｍ以上０．６０ｍｍ以下、好ましくは０．２３ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下に形成されている。
そして、その外側屈曲部１６から上方に向けて若干拡径しながら外側壁部１７が延びており、これら内側壁部１２、内側屈曲部１５、外側屈曲部１６、外側壁部１７によって縦断面がほぼＵ字状の断面のカウンターシンク部５が構成されている。
なお、内側壁部１２及び外側壁部１７が下方に向かうにしたがって徐々に接近するように傾斜していることにより、環状凹部４は、下方に向かうにしたがって徐々に幅が狭くなっている。

チャック壁部６は、カウンターシンク部５の外側壁部１７の上端縁に連続し半径方向内方に向けて凸となるように湾曲した第１湾曲部１８と、第１湾曲部１８の上端縁に直接もしくは若干の幅の平面又は円弧面を介して連続し半径方向外方に向けて凸となるように湾曲した第２湾曲部１９とからなる形状とされており、これら第１湾曲部１８及び第２湾曲部１９の連続形状により、全体としては上方に向けて拡径する形状とされている。

ショルダー部７は、チャック壁部６の第２湾曲部１９の上端縁（外周縁）に連続し、上方に向けて凸となるように湾曲しながら拡径して半径方向外方に延びている。この場合、チャック壁部６の第２湾曲部１９は、その内周面（缶蓋１としては外面）を斜め上方に向けた状態に湾曲していることから、全体としては下方から上方に向かうにしたがって漸次拡径する形状とされており、この第２湾曲部１９に連続するショルダー部７も下方から上方に向けて拡径している。
カール形状部８ａは、ショルダー部７の外周縁に連続して半径方向外方に広がり、その外周縁部を下方に折り曲げてなる形状とされている。このカール形状部８ａは、その後、カーリング工程を経ることにより、下方に向けた外周縁部を半径方向内方に向けて折り返してなる形状のカール部８に形成される。
また、パネル部２に飲み口となるスコア等が形成されるとともに、パネル部２の中心に開口のためのタブ５０が取り付けられ、カール部８の裏面にライニング材５１が設けられることにより、缶蓋１０となる。

一方、この缶蓋１０が巻き締められる缶体４０は、有底筒状の胴部（図示略）から縮径したネック部４１の上端に、屈曲部４２を介して外向きのフランジ部４３が連続して形成された形状とされている。
この缶体４０に缶蓋１０が被せられると、缶体４０の屈曲部４２に缶蓋１０のショルダー部７における外周面（缶蓋１０としては内面）側の凹面が対向するように配置され、フランジ部４３の上面にショルダー部７からカール部８にかけた裏面が対向して配置される。そして、その状態で、缶蓋１０のカール部８を缶体４０のフランジ部４３と一体に巻き込みながら円周方向に沿って巻き締めると、カール部８の巻き込み部の中に折り返された状態のフランジ部４３が入り込んで缶蓋１０と缶体４０とが相互に相手を挟み込んでなる二重巻き締め部（図示略）が形成される。

このように構成される缶蓋１０において、公称径が２０２（巻き締め部の最外径が５３．９ｍｍ～５４．５ｍｍ、巻き締め前の缶蓋１のカール部８の最外径Ｄ１が５９．１ｍｍ～５９．５ｍｍ）の場合は、カウンターシンク部５の最下端の直径Ｄ２が４６．５ｍｍ～４７．０ｍｍ、ショルダー部７あるいはカール部８の最頂面からカウンターシンク部５の内底面までの深さＰが６．１ｍｍ～６．６ｍｍ、カウンターシンク部５の最下端からパネル部２の下面までの高さＨ１が１．８ｍｍ～２．３ｍｍとされる。板厚Ｔは０．２０３ｍｍ～０．２１３ｍｍである。
また、第１湾曲部１８外面の曲率半径Ｒ３は０．９ｍｍ～３．０ｍｍ、第２湾曲部１９外面の曲率半径Ｒ４は０．６ｍｍ～３．０ｍｍに設定される。また、ショルダー部７外面の曲率半径Ｒ５は１．２ｍｍ～３．０ｍｍに設定される。そして、ショルダー部７外面と第１湾曲部１８外面との共通接線Ａがパネル部２外面となす角度θ１が４５°～７０°とされている。

公称径が２００（巻き締め部の最外径が５１．９ｍｍ～５２．５ｍｍ、巻き締め前の缶蓋１のカール部８の最外径Ｄ１が５６．８ｍｍ～５７．２ｍｍ）の場合は、カウンターシンク部５の最下端の直径Ｄ２が４４．１ｍｍ～４４．５ｍｍ、ショルダー部７あるいはカール部８の最頂面からカウンターシンク部５の内底面までの深さＰが６．１ｍｍ～６．６ｍｍ、カウンターシンク部５の最下端からパネル部２の下面までの高さＨ１が１．８ｍｍ～２．３ｍｍとされる。板厚Ｔは０．２０３ｍｍ～０．２１３ｍｍである。
また、第１湾曲部１８外面の曲率半径Ｒ３は０．９ｍｍ～３．０ｍｍ、第２湾曲部１９外面の曲率半径Ｒ４は０．６ｍｍ～３．０ｍｍに設定される。また、ショルダー部７外面の曲率半径Ｒ５は１．２ｍｍ～３．０ｍｍに設定される。そして、ショルダー部７外面と第１湾曲部１８外面との共通接線Ａがパネル部２外面となす角度θ１が４５°～７０°とされる。

この缶蓋用シェル１のパネル部２に飲み口となるスコア等が形成され、パネル部２の中心に開口のためのタブ５０が取り付けられ、カール部８の裏面にライニング材５１（図１には略）が設けられることにより、図２（ｂ）に示す缶蓋１０となる。

この実施形態の缶蓋用シェル１を製造する装置１１は、図３に示すように、プレス機（図示略）に上型１２と下型１３とが取り付けられてなり、これら上型１２と下型１３との間に金属板９を配置し、これを円形に打ち抜きながら缶蓋用シェル１を成形するものである。
その要部を図４～図８に示している。

上型１２には、シェル１のパネル部２の表面を形成するためのダイセンター２３と、ダイセンター２３を囲むように環状のブランクドローダイ２４とが設けられるとともに、このブランクドローダイ２４とダイセンター２３との間に、内側圧力スリーブ２５及び外側圧力スリーブ２６が設けられている。この場合、内側圧力スリーブ２５の先端部２５ａはダイセンター２３側に配置され、外側圧力スリーブ２６の先端部２６ａはブランクドローダイ２４側に配置されており、これら内側圧力スリーブ２５の先端部２５ａと外側圧力スリーブ２６の先端部２６ａとは、ダイセンター２３の軸心と同心上に二重のスリーブ状に配置される。

一方、下型１３には、上型のダイセンター２３に対向して、シェル１のパネル部２の裏面を形成するための円形のパネルポンチ３３と、ブランクドローダイ２４との間で金属板９を打ち抜く環状のカットエッジダイ３４とが設けられるとともに、このカットエッジダイ３４とパネルポンチ３３との間に、上型のブランクドローダイ２４に対向する下部圧力スリーブ３５と、内側圧力スリーブ２５及び外側圧力スリーブ２６に対向するダイコアリング３６とが設けられている。この場合、下部圧力スリーブ３５の先端部３５ａはカットエッジダイ３４側に配置され、ダイコアリング３６の先端部３６ａはパネルポンチ３３側に配置されており、これら下部圧力スリーブ３５の先端部３５ａとダイコアリング３６の先端部３６ａとが、パネルポンチ３３の軸心（前述したダイセンター２３の軸心と同軸）と同心上に二重のリング状に配置される。

パネルポンチ３３の外周部には、カウンターシンク部５を形成するための凹部６０が形成されている。この凹部６０は、内周縁から順に、パネルポンチ３３の上面から屈曲する凸状屈曲面６１と、凸状屈曲面６１の内周縁から連続する縦壁面６２と、縦壁面６２の下端から凹状に屈曲する凹状屈曲面６３と、凹状屈曲面６３の内周縁からパネルポンチ３３の外周縁まで延びるフランジ面６４とにより形成されている。
縦壁面６２は、垂直か、又はその上端縁から下端縁に向かうにしたがって漸次拡径するように傾斜しており、その傾斜角度θ２は垂直面に対して０°～２０°の範囲に設定される。フランジ面６４は、水平面に対する傾斜角度θ３が±２０°の範囲の傾斜面に形成されている。
この場合、縦壁面６２の上端縁の外径Ｄ３は公称径２０２で４４．３ｍｍ～４５．７ｍｍ、公称径２００では４２．２ｍｍ～４３．６ｍｍ、凹部６０の最大深さＨ２が１．９ｍｍ～２．３ｍｍ、凹状屈曲面６３の曲率半径が０．５ｍｍ～１．２ｍｍ、凸状屈曲面６１の曲率半径が０．５ｍｍ～１．２ｍｍとされる。なお、縦壁面６２は縦断面でストレート状に形成したが、わずかに湾曲する曲線状であってもよい。

このようにパネルポンチ３３の外周部に形成された凹部６０は、その外側に配置されるダイコアリング３６との間に空所を形成している。そして、ダイコアリング３６の内周面から凹状屈曲面６３の外周縁までの半径方向の距離をＮ（ｍｍ）とすると、凹状屈曲面の曲率半径Ｒｆ（ｍｍ）は０．４×Ｎ以上０．８５×Ｎ以下に形成される。

次に、以上のように構成された缶蓋用シェル成形装置１１により缶蓋用シェル１を成形する方法について説明する。
アルミニウム合金等からなる金属板９を缶蓋用シェル成形装置１１の上型１２と下型１３との間に配置して、両型１２，１３を閉じるように上型１２を下降させると、まず、図４に示すように、金属板９を上型１２のブランクドローダイ２４と下型の下部圧力スリーブ３５との間に挟持するとともに、ブランクドローダイ２４とカットエッジダイ３４との間で金属板９を円形に打ち抜く。
さらに上型１２を下降させると、図５に示すように、ブランクドローダイ２４と下部圧力スリーブ３５との間で挟持されている外周縁部よりも内側で、外側圧力スリーブ２６とダイコアリング３６との間に金属板９を環状に挟持し、その挟持状態でさらに上型１２を下降すると、図６に示すように、金属板９の外周縁部をブランクドローダイ２４と下部圧力スリーブ３５との間で挟持しながら絞り加工し、ダイコアリング３６の先端外周部で屈曲するようにカール形状部８ａを成形する。一方、外側圧力スリーブ２６の内側では、内側圧力スリーブ２５が下降してダイコアリング３６との間で金属板９を挟持することにより、上側湾曲部１９及び下側湾曲部１８を有するチャック壁部６を成形しつつ、ダイセンター２３とパネルポンチ３３との間で金属板９の中央部を挟持する。
次いで、図７に示すように、ダイセンター２３及びパネルポンチ３３を若干上昇させるように、内側圧力スリーブ２５及びダイコアリング３６に対して相対的に移動しながらパネル部２及びカウンターシンク部５を成形する。

このカウンターシンク部５の成形工程を図８によりさらに詳細に説明すると、前述したようにパネルポンチ３３の外周部に凹部６０が形成されていることから、ダイセンター２３とパネルポンチ３３とが金属板９を挟持した状態で図８（ａ）から同図（ｂ）に示すように、内側圧力スリーブ２５及びダイコアリング３６に対して相対的に上昇移動すると、金属板において凹部６０の上方に配置されている部分が下方からの支持がないため、凹部６０内に落とし込まれるように入り込みことで下方に凸となるように屈曲変形する。この下方に凸となるように変形した部分（屈曲変形部５２と称す）は、ダイセンター２３とパネルポンチ３３との上昇移動に伴い、凹部６０内を下方に延びていき、その下端が凹部６０の底面のフランジ面６４及び該フランジ面６４に連続する凹状屈曲面６３に接触すると、これらにより下方から押し上げられる。このとき、図８（ｃ）に示すように、屈曲変形部５２は、その底部が凹状屈曲面６３及びフランジ面６４により半径方向外方にあるダイコアリング３６の内周面とフランジ面６４とがつくる隅部に押しやられることにより、成形されたカウンターシンク部５は、外側屈曲部１６の曲率半径Ｒ１を内側屈曲部１５の曲率半径Ｒ２より小さく形成することができる。
特に、フランジ面６４が半径方向外方に向けて下り勾配に傾斜していると、下方から押し上げる垂直方向の力に対して、フランジ面６４の傾斜に沿う分力が生じ、この分力によって屈曲変形部５２の下端面が半径方向外方に押しやられるように変形しやすくなり、外側屈曲部１６の曲率半径Ｒ１をより小さく形成することができる。

なお、フランジ面６４の傾斜角度θ３は、缶蓋用シェル１に強度の高い材料（例えば耐力４１０ＭＰａ以上）を用いる場合には、カウンターシンク部５の外側屈曲部１６が亀裂の起点になるおそれがあるので、加工を緩和するためにプラス側の角度（凹状屈曲面６３の外周縁から半径方向外方に向かうにしたがって上り勾配となる角度）に設定され、強度の低い材料（例えば耐力３８０ＭＰａ以下）を用いる場合は、外側屈曲部１６による効果をより高めるために、マイナス側の角度（半径方向外方に向かうにしたがって下り勾配となる角度）に設定される。

このようにして成形が終了したら、ダイセンター２３をパネル部１から離間して上昇させるとともに、内側圧力スリーブ２５、外側圧力スリーブ２６及びブランクドローダイ２４を上昇させることにより、缶蓋用シェル１からこれらを離間する。
前述したように、缶蓋用シェル１は、パネル部２に飲み口となるスコア等が形成されるとともに、パネル部２の中心に開口のためのタブ５０が取り付けられ、カール部８の裏面にライニング材５１が設けられることにより、缶蓋１０となる。

このようにして製造された缶蓋１０は、カウンターシンク部５の底部の外側屈曲部１６の外面の曲率半径Ｒ１が内側屈曲部１５よりも小さく、０．２１ｍｍ以下に形成されていることから、缶胴に巻き締められた状態で内圧によりバックリングが生じて、上面側に角部が生じたとしても、その角部がカウンターシンク部５の底部を通過することを外側屈曲部１６によりせき止められ、下面側の角部の長さを大きくとることができ、この上面側の角部の周囲に生じる引っ張り応力が緩和され、亀裂の発生が防止される。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。例えば、凹状屈曲面６３の曲率半径を大きくとって、凹状屈曲面６３が凹部６０の外周縁に達する形状としてもよい。その場合は、平坦なフランジ面は存在しないが、凹部の外周縁において凹状屈曲面に接する仮想面と水平面とのなす角度を傾斜角度θ３とみなして、これを水平面に対して±２０°の範囲に形成すればよい。

図１に示す各部の寸法が、板厚Ｔ＝０．２０８ｍｍ、外径Ｄ１＝５９．３ｍｍ、Ｐ＝６．３５ｍｍ、Ｈ１＝２．０ｍｍである缶蓋を作製した。このとき、図８に示す凹部６０による空所の幅Ｎを１．２ｍｍ、縦壁部６２の上端縁の外径Ｄ３を４５．３ｍｍ、凹部６０の最大深さＨ２を２．１ｍｍ、凹状屈曲面６３の曲率半径を０．７５ｍｍ、凸状屈曲面６１の曲率半径を０．９ｍｍとして、カウンターシンク部を形成した。なお、縦壁部６２の角度θ２は０°、フランジ面６４の傾斜角度θ３は０°とした。
比較のため、フランジ面を有しない金型、つまり凸状屈曲面から下方にストレートに延びる金型を用いた缶蓋を成形した。
これら缶蓋を缶胴に巻締手、耐圧強度、バックリング時に亀裂を生じた蓋数を測定した。
耐圧強度としては、缶蓋を巻き締めた缶を水圧式バックリングテスター（エーステック株式会社製）に接地部から９５ｍｍの位置で固定し、水圧により昇圧スピード３３ｋＰａ／ｓで缶内圧を上昇させ、ドーム状の中央部が反転する（バックリングする）までの最高到達圧を評価した。また、このバックリング時の亀裂の有無を目視により観察した。
それぞれ３００缶測定し、その結果を表１に示す。

実施例、比較例とも平均耐圧強度において大きな差異はないが、比較例ではバックリング時に２７％で亀裂が生じたのに対して、実施例では亀裂が生じた缶はなかった。この実施例において、カウンターシンク部の外側屈曲部の外面の曲率半径を測定したところ、比較例では０．２３ｍｍ～０．３０ｍｍであったが、実施例では０．１６ｍｍ～０．２１ｍｍであった。

１ 缶蓋用シェル
２ パネル部
３ コーナー部
４ 環状凹部
５ カウンターシンク部
６ チャック壁部
７ ショルダー部
８ カール部
８ａ カール形状部
９ 金属板
１０ 缶蓋
１１ シェル成形装置
１２ 上型
１３ 下型
２３ ダイセンター
２４ ブランクドローダイ
２５ 内側圧力スリーブ
２６ 外側圧力スリーブ
３３ パネルポンチ
３４ カットエッジダイ
３５ 下部圧力スリーブ
３６ ダイコアリング
５０ タブ
５１ ライニング材
６０ 凹部
６１ 凸状屈曲面
６２ 縦壁面
６３ 凹状屈曲面
６４ フランジ面
６４ａ 円弧面

Claims (5)

1. 一組の上型と下型との間で金属板を挟むようにプレス成形することにより、中央の円盤状のパネル部と、その外周に連続し、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部と、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部と、該チャック壁部の外周縁から半径方向外方に広がり、その外周縁を半径方向内方に向けて折り返してなるカール部と、を備える缶蓋用シェルを製造する方法であって、
   前記下型のダイコアリングと前記上型の圧力スリーブとの間で前記金属板を挟みながら、半径方向内方に向けて凸となる第１湾曲部と、その上方で半径方向内方に凹となる第２湾曲部とを連続させた形状に前記チャック壁部を形成するとともに、
   該チャック壁部の半径方向内側で前記下型のパネルポンチと前記上型のダイセンターとの間で前記金属板の中央部を挟持し、その挟持状態を維持したまま前記ダイコアリング及び前記圧力スリーブに対して、その外側で前記金属板を挟持している相対的に上昇移動することで、前記パネルポンチの外周部で半径方向外方に開放状態の凹部に金属板の一部を落とし込んで前記第２湾曲部の内周縁に連続する前記カウンターシンク部を形成し、該カウンターシンク部の内側に前記パネル部を形成しており、
   前記凹部の底面に、前記カウンターシンク部の底部の内側屈曲部を形成するための凹状屈曲面を形成するとともに、前記パネルポンチの外周縁において前記凹部に接する仮想面を水平面に対して±２０°の範囲で形成しておき、前記上昇移動の際に前記凹部の前記凹状屈曲面から前記パネルポンチの外周縁までの間で前記カウンターシンク部の下面を下方から押圧するように成形することにより、前記カウンターシンク部の底部における外側屈曲部の外面の曲率半径を内側屈曲部の外面の曲率半径より小さく、０．２１ｍｍ以下に形成することを特徴とする缶蓋用シェルの製造方法。
2. 前記凹状屈曲面の外周端と前記凹部における前記パネルポンチの外周縁との間に水平面に対する傾斜角度が±２０°のフランジ面を形成しておき、前記上昇移動の際に前記凹状屈曲面とともに前記フランジ面で前記カウンターシンク部の下面を下方から押圧するように成形することを特徴とする請求項１に記載の缶蓋用シェルの製造方法。
3. 一組の上型と下型との間で金属板を挟むようにプレス成形することにより、中央の円盤状のパネル部と、その外周部に連続し、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部と、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部と、該チャック壁部の外周縁から半径方向外方に広がり、その外周縁を半径方向内方に向けて折り返してなるカール部とを備える缶蓋用シェルを製造する装置であって、
   前記上型と前記下型との中央部に、前記パネル部を成形するためのダイセンターとパネルポンチとが対向状態に設けられるとともに、これらダイセンターとパネルポンチとの外側に、半径方向内方に向けて凸となる第１湾曲部と、その上方で半径方向内方に凹となる第２湾曲部とを連続させた形状の前記チャック壁部を形成する圧力スリーブとダイコアリングとが対向状態に設けられており、
   前記パネルポンチの外周部に、前記カウンターシンクを成形するための凹部が形成され、前記凹部は、半径方向外方が開放状態とされ、前記カウンターシンク部の底部の内側屈曲部を形成するための凹状屈曲面を有し、前記パネルポンチの外周縁において前記凹部に接する仮想面が水平面に対して±２０°の範囲に形成されていることを特徴とする缶蓋用シェルの製造装置。
4. 前記凹状屈曲面の外周端と前記凹部における前記パネルポンチの外周縁との間に水平面に対する傾斜角度が±２０°のフランジ面を有していることを特徴とする請求項３に記載の缶蓋用シェルの製造装置。
5. 中央の円盤状のパネル部と、その外周部に連続し、上方に向けた環状凹部を形成するカウンターシンク部と、該カウンターシンク部の外周縁から上方に向かうにしたがって漸次拡径するチャック壁部と、該チャック壁部の外周縁から半径方向外方に広がり、その外周縁を半径方向内方に向けて折り返してなるカール部とを備える缶蓋用シェルであって、
   前記チャック壁部は、半径方向内方に向けて凸となる第１湾曲部と、その上方で半径方向内方に凹となる第２湾曲部とを連続させた形状であり、
   前記カウンターシンク部の底部は、外側屈曲部の外面の曲率半径が、内側屈曲部の外面の曲率半径よりも小さく、０．２１ｍｍ以下であることを特徴とする缶蓋。

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