JP2650598B2 - 缶体のネックイン部形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、炭酸飲料缶、ビール
缶等の飲料缶等に用いられる缶体の開口端部に、スムー
ズ・ネックイン部を多工程ダイ方式で形成する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】 缶体の開口端部に形成されるネックイ
ン部は、缶蓋の材料費節減等のため径が小さい程望まし
い。従来は、このネックイン部の径の縮小は、主として
多段ネックイン部の形成によって行なわれてきた。しか
しながら現状よりも更にネック部の径を小さくする場合
は、多段ネックイン部は、見栄えが悪い、内容液の収納
容量が少なくなる等の欠点があるため、これらの欠点が
比較的少ない、スムーズ・ネックイン部の形成によって
ネック部の径の縮小を実現することが望ましい。

【０００３】 スムーズ・ネックイン部の形成には、ス
ピニング方式と多工程ダイ方式（例え特開昭５３−２７
８８７号公報に示されるタイプのような）とがあるが、
外面塗膜に対する悪影響が小さい等の点では、多工程ダ
イ方式の方が有利である。しかしながら従来のネッキイ
ングダイ（例えば上記公報に示されるタイプのような）
を使用して、高速で（例えば約１０００〜１５００缶／
分）、胴部が薄い（例えばアルミニュウム缶の場合、約
０．１ｍｍ、スチール缶の場合約０．０８ｍｍ）シーム
レス缶をネッキイング加工する場合に、次のような問題
が起こり易い。すなわち各工程で工具にセットされたネ
ック部高さが、基準高さよりも少しでも大きいと、ネッ
クイン部全体を押すことになるので、胴部に座屈が生じ
易い。そのため極めて高精度の工具およびそのセットが
必要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、缶体の胴
部が極く薄く、かつネッキイング速度が極めて速い場合
（この場合衝撃的な荷重が極く薄い胴部に加わる）であ
っても、各工程で特に高精度の工具を用いたり、高精度
のセットを行なわなくとも胴部に座屈が生じ難い、缶体
の開口端部に、多工程ダイ方式でスムーズ・ネックイン
部を形成する方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本発明の、缶体の開口
端部に、円錐台形状の肩部および短円筒形のネック部を
有するスムーズ・ネックイン部を順次多工程で形成する
方法は、第２工程以降の各工程に用いるネッキングダイ
の内面が、缶体胴部本体のガイド面、および前工程にお
いて形成されたネック部の端面と接触可能の位置にあ
り、かつ接触部におけるネック部とのなす接触角θが比
較的小さい環状の凸曲面を備えており、第２工程以降の
各工程において、ネッキングダイを缶体に向って移動さ
せてネック部を絞り、凸曲面が、当該工程において形成
された肩部部分に接触し、肩部の下端が変形を開始する
直前に上記移動を停止して、凸曲面の接触部より外側の
部分およびガイド面の上端部近傍間の部分と、肩部との
間に空隙が生ずるようにしたことを特徴とする。ここに
接触角θとは、接触部における凸曲面の斜め上方に延び
る接線とネック部の上方延長線とのなす角度（図１４参
照）をいう。

【０００６】 凸曲面の接触部より外側の部分およびガ
イド面の上端部近傍間の部分と、肩部との間に空隙が生
ずるようにするのに用いられるネッキイングダイ内面の
代表的な態様として、凸曲面とガイド面が実質的に直接
接続しているもの、および凸曲面とガイド面が台形部を
介して接続しており、台形部の傾斜角αが、当該工程で
形成された肩部の傾斜角βより大きいものが挙げられ
る。接触角θは１０〜３５度であることが望ましい。ガ
イド面の導入部の内径と、缶体胴部本体の外径の差が、
０．０５〜０．３０ｍｍであることが望ましい。

【０００７】

【作用】 第２工程以降の各工程に用いられるネッキイ
ングダイの内面は、前工程において形成されたネック部
の端面と接触可能の位置にあり、かつ接触部におけるネ
ック部とのなす接触角θが比較的小さい環状の凸曲面を
備えている。そのため第２工程以降の各工程において、
ネッキイングダイを缶体に向って移動させてネック部を
絞り、当該工程において肩部を長くし、ネック部を短く
する、すなわち縮径度を大きくする際に、ネック部に加
わる力が比較的小さい。従って胴部が極く薄く、かつネ
ッキイング速度が極めて速く衝撃的な荷重が加わる場合
であっても、胴部の座屈が起こり難い。

【０００８】 ネッキングダイの内面が環状の凸曲面を
備えており、肩部の下端が変形を開始する直前にネッキ
ングダイの移動を停止するので、凸曲面の接触部より外
側の部分およびガイド面の上端部近傍間の部分と、肩部
との間に空隙が生じる。そのため第２工程以隆の各工程
において、工具にセットされたネック部高さが、基準高
さより若干大きい場合でも、すなわちネッキイングダイ
のセットされた下降距離が、基準下降距離より若干大き
い場合でも、凸曲面全体が成形終了直前の肩部全面を押
圧することはない。よって肩部に実質的に軸荷重が加わ
らないようにしてネック部の縮径を行なうことができ
る。 従って、缶体の胴部が極く薄く、かつネッキイング
速度が極めて速い場合に、各工程で特に高精度の工具を
用いたり、高精度のセットを行なわなくとも、胴部に座
屈が生じ難い。

【０００９】接触角θが１０度より小さいと、ネック部
に加わる半径方向内方の力が小さくなって、ネック部に
縦皺が発生し易くなるので好ましくない。一方接触角θ
が３５度より大きいと、ネック部に加わる軸荷重が大き
くなり過ぎて、ネックイン部が陥没したり、胴部に座屈
を生じ易くなるので好ましくない。ガイド面の導入部の
内径と、缶体の胴部の外径の差が０．０５ｍｍより小さ
いと胴部の導入の際、胴部外面に擦り傷等が生じたり、
摩擦力により座屈し易くなるので好ましくない。一方こ
の差が０．３０ｍｍより大きいと、ネッキイングダイと
缶体間に芯ずれ、すなわち円形の接触部の中心と、ネッ
キイングダイの軸心間のずれが起り易くなるので、ネッ
ク部に加わる半径方向内方の力が周方向に異なって、皺
を発生し易くなるので好ましくない。

【００１０】

【実施例】 絞り−しごき加工後、所定高さになるよ
うに、開口部をトリムされた公称２１１径（胴部外径：
２−１１／１６吋）の、アルミニュウム合金よりなり、
胴部平均厚さ０．１０３ｍｍの絞り−しごき成形缶（Ｄ
Ｉ缶）を８工程でネッキイング加工して、その開口端部
に公称２０４径（ネック部の外径：２−４／１６吋）の
スムーズ・ネックイン部を形成する方法の実施例につい
て説明する。

【００１１】図１は、第１工程において通常のネッキイ
ング１および昇降可能の底部支持体８を用いて、肩部１
０ａおよびネック部１０ｂよりなる予備のネックイン部
６が形成されたＤＩ缶１０の状態を示す。工具１は、ネ
ッキイングダイ２、センターコア３、およびセンターコ
ア３を支持するアダプタ４を備えている。アダプタ４の
底面周縁部は、センターコア３の外周部３ａより僅かに
外方に延びる段差５となっている。この段差５によっ
て、ネッキイングダイ２の円筒面部２ａとセンターコア
３の外周部３ａ間に隙間部７が形成される。図示のよう
に、ＤＩ缶１０の肩部１０ａ近傍は、ネッキイングダイ
２の、凸曲率部２ｂ，台形部２ｃ，凹曲率部２ｄおよび
ガイド面２ｅとほぼ全面的に密着しており、ネック部１
０ｂは、隙間部７に沿って段差５近傍まで延びている。
なお図１では明示していないが、ネックイン部６の肉厚
は、その下方の胴部本体１０ｃの肉厚よりも若干厚くな
っている（例えば０．１６３ｍｍ）。

【００１２】図２および図３はそれぞれ、第２工程のネ
ッキイング工具１１により、第２工程のネッキイング加
工が開始する直前、および上記加工が終了した直後の状
態を示す。ネッキイング工具１１の内面は、上方より円
筒面部１２ａ、環状の凸曲率部１８、円筒形のガイド面
１２ｅを備えており、凸曲率部１８は極く小さな曲率半
径の凹曲率部１２ｄを介してガイド面１２ｅに接続す
る。凸曲率部１８は、その中間の接触部１９においてネ
ック部１０ｂの端面１０ｂ₁と接触し、かつ接触部１９
における接線とネック部１０ｂとのなす接触角θ（図１
４参照）が、比較的小さくなるように、その位置および
曲率半径ｒ等が定められている。

【００１３】接触角θは、好ましくは１０〜３５度、よ
り好ましくは、１５〜３０度である。さらに接触角θ
は、１工程当たりのネッキイング率が大きい程、ネック
部に皺等の欠陥を発生しないように、座屈が生じない範
囲内で大きい方が望ましい。センターコア１３およびア
ダプタ１４の構造は、第１の工具１のそれ等と同様であ
る。 凸曲率部１８の曲率半径ｒは、加工されるネック
イン部６の肉厚や工程数等によって異なるが、通常約
１．５〜１０ｍｍであり、本実施例では６ｍｍである。
上記のネッキイング率とは、前工程で形成されたネック
部の外径をＤとし、次工程で形成されたネック部の外径
をｄとすると、（Ｄーｄ）／Ｄ＊１００％で定義され
る。またガイド面１２ｅの導入部１２ｅ₂（図２におい
て、ガイド面１２ｅの胴部本体１０ｃと、ほぼ接触して
いる部分）の内径と、胴部本体１０ｃの外径の差は通
常、０．０５〜０．３０ｍｍであり、本実施例では、こ
の差は０．１５ｍｍである。

【００１４】 底部支持体（図１に記号８で示されるの
と同様のタイプの）に載置されたＤＩ缶１０に対して、
センターコア１３を固定した状態でネッキイングダイ１
２を押し下げると、ネック部１０ｂの端面１０ｂ１近傍
部は、凸曲率部１８に沿って半径方向内方に押圧され
て、センターコアの外周部１３ａに接触し、次いでネッ
ク部１０ｂが端面側から順次凸曲率部１８の絞り面１８
ａによって絞られて外周部１３ａに密着する。絞られた
ネック部１０ｂの部分は、ネッキイングダイ１２の円筒
部１２ａとセンターコア１３の外周部１３ａ間に形成さ
れる隙間部１７（間隙幅はネック部２０ｂの厚さより僅
かに大きい）に入る（図３参照）。凸曲率部１８が、Ｄ
Ｉ缶１０の肩部１０ａの第２工程で形成された部分１０
ａ２に接触し、肩部の下端１０ａ１が変形を開始する直
前の点線で示す位置（図２）に達した時、ネッキイング
ダイ１２は下降を停止する。この時点で図３に示す、肩
部２０ａ、およびネック部１０ｂよりも縮径されたネッ
ク部２０ｂを有するネックイン部１６が形成される。肩
部２０ａは、凸曲率部１８の接触点１９より外側の部分
１８ｂ，曲率部１２ｄおよびガイド面１２ｅの曲率部１
２ｄの近傍部１２ｅ１と接触せず、これ等の間に空隙１
５が形成される。

【００１５】図４および図５はそれぞれ、第３工程のネ
ッキイング工具２１により、第３工程のネッキイング加
工が開始する直前、および上記加工が終了した直後の状
態を示す。図６および図７はそれぞれ、第４工程のネッ
キイング工具３１により、第４工程のネッキイング加工
が開始する直前、および上記加工が終了した直後の状態
を示す。図８および図９はそれぞれ、第５工程のネッキ
イング工具４１により、第５工程のネッキイング加工が
開始する直前、および上記加工が終了した直後の状態を
示す。図１０および図１１はそれぞれ、第６工程のネッ
キイング工具５１により、第６工程のネッキイング加工
が開始する直前、および上記加工が終了した直後の状態
を示す。図１２よび図１３はそれぞれ、第７工程のネッ
キイング工具６１により、第７工程のネッキイング加工
が開始する直前、および上記加工が終了した直後の状態
を示す。図１４および図１５はそれぞれ、第８工程（最
終工程）のネッキイング工具７１により、第８工程のネ
ッキイング加工が開始する直前、および上記加工が終了
した直後の状態を示し、この工程において、図１６に示
されるような、円錐台形状の肩部８６ａおよび短円筒形
のネック部８６ｂよりなるスムーズ・ネックイン部８６
を有するＤＩ缶８０が形成される。

【００１６】各工具２１，３１，４１，５１，６１，７
１の基本的構成は、各工程において、ネック部を順次縮
径するため、凸曲率部２８，３８，４８，５８，６８の
周長が、順次この順に長くなる点以外は、工具１１と同
様である。すなわち各凸曲率部１８，２８，３８，４
８，５８，６８，７８の曲率半径ｒは互いに等しい。ま
た各接触部１９，２９，３９，４９，５９，６９，７９
の、それぞれ各円筒面部１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２
ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ下端からの円弧長、すなわ
ち各絞り面１８ａ，２８ａ，３８ａ，４８ａ，５８ａ，
６８ａ，７８ａの円弧長は互いに等しい。従って各凸曲
率部と各ネック部間の接触角θも等しい。本実施例の場
合、第２、３、４、５、６、７および８工程におけるネ
ッキイング率は２〜３％の範囲内（例えば２．１％）に
ある。

【００１７】 本発明は、以上の実施例によって制約さ
れるものでなく、例えば図１７に示されるような、凸曲
率部９８が台形部９９を介してガイド面９２ｅに接続す
るネッキイングダイ９２を用いてもよい。ただしネッキ
イングダイ９２の内面は、台形部９９の傾斜角αが、ス
ムーズ・ネックイン部が形成されるＤＩ缶９０の肩部９
０ａ傾斜角βより大きく、その間に空隙９５が形成され
る形状でなければならない。また凸曲率部に対応する部
分は、断面が円弧でなく、楕円形の一部等の適宜の曲線
形状のものであってもよい。各工具は軸方向を水平に配
置されてもよい。また接触角θは、必ずしも各工程にお
いて、互いに等しくなくてもよい。なお本発明の工具
は、特にＤＩ缶等のシームレス缶に好ましく適用される
ものである。

【００１８】

【発明の効果】 本発明の多工程ダイ方式のスムーズ・
ネックイン部を形成する方法は、缶体の胴部が極く薄
く、かつネッキイング速度が極めて速い場合であって
も、各工程で特に高精度の工具を用いたり、高精度のセ
ットを行なわなくとも、胴部に座屈が生じ難いという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明において予備ネックイン部を形成する
ための、第１工程が終了した状態を示す要部縦断面図で
ある。

【図２】 本発明の第１の実施例の第２工程において、
ネッキイング加工が開始する直前の状態を示す要部縦断
面図である。

【図３】 本発明の第１の実施例の第２工程において、
ネッキイング加工が終了した直後の状態を示す要部縦断
面図である。

【図４】 本発明の第１の実施例の第３工程において、
ネッキイング加工が開始する直前の状態を示す要部縦断
面図である。

【図５】 本発明の第１の実施例の第３工程において、
ネッキイング加工が終了した直後の状態を示す要部縦断
面図である。

【図６】 本発明の第１の実施例の第４工程において、
ネッキイング加工が開始する直前の状態を示す要部縦断
面図である。

【図７】 本発明の第１の実施例の第４工程において、
ネッキイング加工が終了した直後の状態を示す要部縦断
面図である。

【図８】 本発明の第１の実施例の第５工程において、
ネッキイング加工が開始する直前の状態を示す要部縦断
面図である。

【図９】 本発明の第１の実施例の第５工程において、
ネッキイング加工が終了した直後の状態を示す要部縦断
面図である。

【図１０】 本発明の第１の実施例の第６工程におい
て、ネッキイング加工が開始する直前の状態を示す要部
縦断面図である。

【図１１】 本発明の第１の実施例の第６工程におい
て、ネッキイング加工が終了した直後の状態を示す要部
縦断面図である。

【図１２】 本発明の第１の実施例の第７工程におい
て、ネッキイング加工が開始する直前の状態を示す要部
縦断面図である。

【図１３】 本発明の第１の実施例の第７工程におい
て、ネッキイング加工が終了した直後の状態を示す要部
縦断面図である。

【図１４】 本発明の第１の実施例の第８工程におい
て、ネッキイング加工が開始する直前の状態を示す要部
縦断面図である。

【図１５】 本発明の第１の実施例の第８工程におい
て、ネッキイング加工が終了した直後の状態を示す要部
縦断面図である。

【図１６】 本発明の方法によりスムーズ・ネックイン
部を形成されたシームレス缶の例の正面図である。

【図１７】 本発明の第２の実施例に用いられるネッキ
イング工具の要部縦断面図である。

【符号の説明】１０ ＤＩ缶（缶体） １０ａ 肩部 １０ａ１ 肩部の下端 １０ａ２ 肩部部分（第２工程において形成された） １０ｂ ネック部（第１工程で形成された） １０ｂ１ 端面 １１ 第２工程で用いられるネッキイング工具 １２ ネッキイングダイ １２ｅ ガイド面 １２ｅ２ 導入部 １５ 空隙 １８ 凸曲率部（凸曲面） １８ｂ 接触部より外側の部分 １９ 接触部 ２０ａ 肩部 ２１ 第３工程で用いられるネッキイング工具 ２２ ネッキイングダイ ２８ 凸曲率部（凸曲面） ２９ 接触部 ３１ 第４工程で用いられるネッキイング工具 ３２ ネッキイングダイ ３８ 凸曲率部（凸曲面） ３９ 接触部 ４１ 第５工程で用いられるネッキイング工具 ４２ ネッキイングダイ ４８ 凸曲率部（凸曲面） ４９ 接触部 ５１ 第６工程で用いられるネッキイング工具 ５２ ネッキイングダイ ５８ 凸曲率部（凸曲面） ５９ 接触部 ６１ 第７工程で用いられるネッキイング工具 ６２ ネッキイングダイ ６８ 凸曲率部（凸曲面） ６９ 接触部 ７１ 第８工程で用いられるネッキイング工具 ７２ ネッキイングダイ ７８ 凸曲率部（凸曲面） ７９ 接触部 ８０ ＤＩ缶（缶体） ８６ スムーズ・ネックイン部 ８６ａ 肩部 ８６ｂ ネック部 ９０ａ 肩部 ９２ ネッキイングダイ ９２ｅ ガイド面 ９５ 空隙 ９８ 凸曲率部（凸曲面） ９９ 台形部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 缶体の開口端部に、円錐台形状の肩部お
   よび短円筒形のネック部を有するスムーズ・ネックイン
   部を順次多工程で形成する方法において、該方法の第２
   工程以隆の各工程に用いるネッキングダイの内面が、缶
   体胴部本体のガイド面、および前工程において形成され
   たネック部の端面と接触可能の位置にあり、かつ接触部
   におけるネック部とのなす接触角θが比較的小さい環状
   の凸曲面を備えており、第２工程以降の各工程におい
   て、ネッキングダイを缶体に向って移動させてネック部
   を絞り、凸曲面が、当該工程において形成された肩部部
   分に接触し、肩部の下端が変形を開始する直前に上記移
   動を停止して、凸曲面の接触部より外側の部分およびガ
   イド面の上端部近傍間の部分と、肩部との間に空隙が生
   ずるようにしたことを特徴とする缶体のスムーズ・ネッ
   クイン部の形成方法。
2. 【請求項２】 凸曲面とガイド面が実質的に直接接続し
   ている、請求項１記載の缶体のスムーズ・ネックイン部
   の形成方法。
3. 【請求項３】 凸曲面とガイド面が台形部を介して接続
   しており、台形部のガイド面に対する傾斜角αが、当該
   工程で形成された肩部のガイド面に対する傾斜角βより
   大きい、請求項１記載の缶体のスムーズ・ネックイン部
   の形成方法。
4. 【請求項４】接触角θが１０〜３５度である、請求項１
   記載の缶体のスムーズ・ネックイン部の形成方法。
5. 【請求項５】 ガイド面の導入部の内径と、缶体の胴部
   本体の外径の差が０．０５〜０．３ｍｍである、請求項
   １記載の缶体のスムーズ・ネックイン部の形成方法。