JP4696913B2

JP4696913B2 - バルジ缶の製造方法

Info

Publication number: JP4696913B2
Application number: JP2005512902A
Authority: JP
Inventors: 一男大塚; 仁藤岡; 修久岡部
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2024-06-03
Also published as: JPWO2005014198A1; WO2005014198A1

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、あらかじめ焼鈍することなく、プレス荷重とエアーブローによる内圧のみによってバルジ部を成形するバルジ缶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、割型の工具やゴム袋等を用いて、素缶の胴部に所望の形状の張り出し部を成形（バルジ成形）した、種々のバルジ缶（変形缶）が製造されてきた。
バルジ缶は、バルジ部の張り出し率（素缶の元径に対する拡張量の割合）を大きくすると、バルジ部がより特徴付けられることから、張り出し率を大きくする技術が要望されてきた。
しかし、バルジ缶は、缶としての経済性や機械的強度，生産性等の条件を満足する必要があることから、張り出し率を大きくすることは容易でなかった。
【０００３】
ところで、コーヒー飲料やビール等が充填密封される缶には、３ピース缶と２ピース缶がある。
一般的な３ピース缶は、溶接などによる溶接部（シーム部）を有する缶胴，底蓋及び上蓋の三つの部材からなり、この３ピース缶におけるバルジ部は、弾性体，弾性ポンチ，弾性薄膜と液体の圧力などを用いた加圧手段により力が加えられることによって、缶胴の一部が張り出して成形される。このバルジ缶（３ピース缶）の張り出し率は最大で約１４％である。
なお、シームレスの胴部，底蓋及びキャップからなる３ピース缶（たとえば、ボトル状缶）に対するバルジ成形技術は、後述する２ピース缶とほぼ同様である。
【０００４】
日本国特開平０５−１８５１５０号公報には、３ピースエアゾール缶に、エアーブローによる内圧と軸方向荷重を作用させ、さらに、軸方向に押込量を設定し強制的に圧縮することにより、バルジ成形しようとする技術が開示されている。
この技術は、様々な形状及び大きさの容器に容易に再加工できる技術ではあるが、内圧と軸荷重の大きさや、タイミングについて具体的に記載されておらず、本発明の課題を解決することはできない。
なお、一般的な３ピース缶は、材料として鋼板（板厚＝約０．２０ｍｍ）が使用されるので、エアーブローによる内圧を利用して缶胴を変形させることは、理論的には可能であるものの、高圧エアーの取扱い等を考慮すると実質的には実現困難であった。
【０００５】
一方、２ピース缶は、しごき成形された缶胴（底部付き缶胴）と上蓋の二つの部材からなり、２ピース缶におけるバルジ部は、缶内部に直接吹き出されるエアーブローの内圧を利用してバルジ成形が行なわれてきた。
たとえば、ＪＩＳ規格の３０００系アルミ材からなるアルミ２ピース缶（焼鈍工程なし）におけるバルジ缶は、張り出し率が最大で約２％であった。特に、エアーブローによる内圧を利用して、張り出し率の大きなバルジ成形を行なう場合、成形初期に缶胴側壁の板厚が局部的に減少すると、その箇所が破断したり、あるいは、品質管理上要求される機械的強度を有することができなくなる。
また、上記アルミ２ピース缶は、缶胴側壁が、缶胴成形時（しごき成形時）に硬化し材料の延性が失われるため、張り出し率の大きなバルジ成形を行なうことは非常に困難であった。
【０００６】
ＥＰ８５３５１３Ｂ１号公報には、アルミ２ピース缶の素缶を焼鈍して材料の延性を回させた上で、エアーブローによる内圧と軸荷重を作用させ、軸方向に押込量を設定し強制的に圧縮し、さらに、張り出し率の大きなバルジ成形を行なう技術が開示されている。
この技術は、アルミ２ピース缶の缶胴側壁をアルミ材の焼鈍温度（約１９０．５℃〜２８８℃）に加熱して焼鈍することにより、缶胴側壁の延性を回復させている。
また、上記技術を用いてアルミ２ピース缶のバルジ成形を行なうと、アルミ材を焼鈍することによって、バルジ成形は可能となるものの、機械的強度が低下する。このため、機械的強度が低下しないように、缶胴側壁の板厚を厚くする必要がある。
なお、この技術によれば、板厚約０．１３０ｍｍ〜０．１５０ｍｍの缶胴側壁に、張り出し率約４％〜６％のバルジ部を成形することができる。
【０００７】
しかしながら、上記ＥＰ８５３５１３Ｂ１号公報に記載された技術は、カッパ工程，ボディメイク工程，洗浄・乾燥工程，印刷工程，焼付け工程，内面塗装工程，焼付け工程，ネッキング・フランジング工程，ブロー成形工程，検査工程，梱包工程からなり、焼鈍（アニーリング）を洗浄・乾燥工程において、通常約２３０℃〜２９０℃で行なっている。このため、上記技術で製造されたバルジ缶は、材料軟化が起こり、缶底耐圧強度が低下し、機械的強度に関する品質基準を満足することができないといった問題があった。
また、上記焼鈍により材料強度が低下し、後工程において、搬送時の衝撃等により変形したり凹んでしまい、工程トラブルを発生させ生産性を低下させるといった問題もあった。
さらに、印刷外観不良や内面耐食性が低下するといった不具合があった。
さらにまた、このバルジ缶は、低下した機械的強度を向上させるために、缶胴側壁の板厚を厚くしてあり、材料費のコストダウンを図ることができないといった問題があった。
【０００８】
また、上記技術は、一般的な乾燥温度が約２１０℃〜２２０℃であるのに対し、焼鈍温度（約２３０℃〜２９０℃）まで高温加熱するので、エネルギーがその分多く必要となり、製造費のコストダウンを図ることができないといった問題があった。
すなわち、アルミ２ピース缶にエアーブローの内圧を利用して、張り出し率の大きなバルジ成形を行なうことができるものの、焼鈍により側壁の機械的強度を低下させ、かつ、機械的強度の低下を補うために側壁の板厚を厚くするといった、品質，生産性及び経済性の観点から好ましくない方向に対策が施されてきた。
なお、弾性体を用いた加圧手段でアルミ２ピース缶に力を加えると、内面塗膜を損傷するおそれがあり、また、缶に対する弾性体の進退動作が必要となり、生産性が低下するといった問題があった。
さらに、本発明にかかるバルジ缶を製造するためのシングルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ成形装置）によれば、プレス荷重を加えるタイミングとエアーブローを開始するタイミングの成形可能範囲が狭いため、エアーブローとプレス荷重を加えるタイミングの制御が難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】
実用新案登録第３０８４３２３号公報
【特許文献２】
特開２００４−９１００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記諸問題を解決すべく、材料の機械的強度を低下させずに、すなわち、焼鈍しなくても、エアーブローによる内圧を用いて、張り出し率の大きなバルジ成形を可能とし、かつ、品質，生産性及び経済性を向上させることの可能なバルジ缶の製造方法の提供を目的とする。
【発明の開示】
【００１１】
この目的を達成するために、本発明のバルジ缶の製造方法は、金属板を絞りしごき成形，薄肉化深絞り成形又は薄肉化深絞りしごき成形して、バルジ部の成形可能な缶胴板厚となるように素缶を成形する工程と、成形した前記素缶の外周に印刷を行なう印刷工程と、前記バルジ部用の凹部を有する金型で前記素缶の外側面を囲み、該素缶にプレス荷重を加え、かつ、素缶の内部にエアーブローを行なって内圧を加えるバルジ成形工程とを有するバルジ缶の製造方法であって、
前記バルジ部を成形するバルジ成形工程において、前記素缶の底部を押圧する底型に加えられるプレス荷重と、前記素缶に対するエアーブローの内圧により前記プレス荷重の作用方向と反対の方向に作用するブロー荷重を、下記バルジ成形条件式（式（２））を満足する状態で加え、
（バルジ成形条件式）
０＜ΔＦ ^ＭＡＸ＝（ＰＦ−ＢＦ） ^ＭＡＸ ≦素缶の縦圧縮強度式（２）
ただし、
ΔＦ：軸方向荷重［Ｎ］
ＰＦ：プレス荷重［Ｎ］
ＢＦ：ブロー荷重［Ｎ］
前記プレス荷重が、前記ブロー荷重と等しい第一プレス荷重と、この第一プレス荷重より小さい第二プレス荷重とからなり、
さらに、前記第一プレス荷重及び前記ブロー荷重を加えると同時に、又は、前記第一プレス荷重及び前記ブロー荷重を加えてから４０ｍｓｅｃ以内に第二プレス荷重を加え、又は、前記第二プレス荷重を加えてから２０ｍｓｅｃ以内に前記第一プレス荷重と前記ブロー荷重を同時に加える方法としてある。
【００１２】
また、本発明のバルジ缶の製造方法は、金属板を絞りしごき成形，薄肉化深絞り成形又は薄肉化深絞りしごき成形して、バルジ部の成形可能な缶胴板厚となるように素缶を成形する工程と、成形した前記素缶の外周に印刷を行なう印刷工程と、前記バルジ部用の凹部を有する金型で前記素缶の外側面を囲み、該素缶にプレス荷重を加え、かつ、素缶の内部にエアーブローを行なって内圧を加えるバルジ成形工程とを有するバルジ缶の製造方法であって、
前記バルジ部を成形するバルジ成形工程において、前記素缶の底部を押圧する底型に加えられるプレス荷重と、前記素缶に対するエアーブローの内圧により前記プレス荷重の作用方向と反対の方向に作用するブロー荷重を、下記バルジ成形条件式（式（２））を満足する状態で加え、
（バルジ成形条件式）
０＜ΔＦ ^ＭＡＸ＝（ＰＦ−ＢＦ） ^ＭＡＸ ≦素缶の縦圧縮強度式（２）
ただし、
ΔＦ：軸方向荷重［Ｎ］
ＰＦ：プレス荷重［Ｎ］
ＢＦ：ブロー荷重［Ｎ］
前記プレス荷重が、前記ブロー荷重と等しい第一プレス荷重と、この第一プレス荷重より小さい第二プレス荷重とからなり、
前記第二プレス荷重を加える前、又は加えた後２０ｍｓｅｃ以内に、前記第一プレス荷重と前記ブロー荷重とを加える方法としてある。
【００１３】
また、本発明のバルジ缶の製造方法は、前記印刷工程とバルジ成形加工の間に、ネックフランジ加工工程を有する方法としてある。
さらに、本発明のバルジ缶の製造方法は、前記印刷工程における乾燥温度を２１０℃〜２２０℃とした方法としてある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明におけるバルジ缶の製造方法によれば、素缶の焼鈍を行なわなくてもすむので、焼鈍工程を削減でき、生産性及び経済性を向上させることができ、また、焼鈍せずに材料を使用することにより、板厚を厚くしなくてもすむので、材料費のコストダウンを図ることができる。
また、材料の機械的強度を低下させないので、缶底耐圧強度が低下してしまい、機械的強度に関する品質規格を満足できないといった不具合や、内容物充填工程などの後工程において、バルジ缶が変形するといった不具合を防止することができる。
さらに、バルジ部が形成されていない素缶に対して、ネックフランジ加工を行なうことができ、外形形状が単純なので容易に加工でき、生産性を向上させることができる。
【００１５】
また、素缶の縦圧縮強度を超える軸方向荷重ΔＦが作用しないので、素缶がモールド（金型）に対応する形状と異なる形状に変形したり、バルジ部やその近傍の板厚が局所的に薄くなり機械的強度が低下するといった不具合を防止することができる。
また、プレス荷重とブロー荷重を常時制御する代わりに、プレス荷重とブロー荷重を加えるタイミングを制御するだけですむので、制御系を単純化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明にかかるバルジ缶の製造方法によって製造したバルジ缶のバルジ成形後の概略正面図を示している。
【図２】図２は、バルジ成形前の素缶の概略正面図を示している。
【図３】図３は、本発明にかかるバルジ缶の製造方法の一実施形態を説明する概略フローチャート図を図示している。
【図４】図４は、本発明にかかるバルジ缶の製造方法を実現するシングルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ成形装置）の概略断面図を示している。
【図５】図５は、シングルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ成形装置）におけるエアー配管の概略図を示している。
【図６】図６は、本発明のバルジ缶の製造方法を実施するシングルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ成形装置）の動作を説明する要部の概略断面図であり、（ａ）は素缶装着時の断面図を、（ｂ）はプレス荷重作用時の断面図を、（ｃ）はエアーブローの内圧作用時の断面図を、（ｄ）はプレス荷重及びエアーブローの内圧の解除後の断面図を示している。
【図７】図７は、本発明にかかるバルジ成形条件式を説明するための概略図であり、（ａ）はプレス荷重及びブロー荷重を説明する断面図を、（ｂ）は座屈不良となる条件を説明するグラフを、（ｃ）は成形可となる条件を説明するグラフを、（ｄ）はフランジ伸び不良または缶胴破裂となる条件を説明するグラフを示している。
【図８】図８は、本発明のバルジ缶の製造方法を実施するダブルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ成形装置）の概略断面図を示している。
【図９】図９は、ダブルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ成形装置）におけるエアー配管の概略図を示したものであり、（ａ）は、第一軸力シリンダ３５の有効断面積と素缶２の底面内部の断面積が同一の場合の概略図であり、（ｂ）は、両断面積が相違する場合の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明のバルジ缶の製造方法を実施するダブルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ成形装置）の動作を説明する要部の概略断面図であり、（ａ）は素缶装着時の断面図を、（ｂ）はブロー荷重と第一プレス荷重作用時の断面図を、（ｃ）はブロー荷重、第一プレス荷重及び第二プレス荷重作用時の断面図を、（ｄ）はすべての荷重の解除後の断面図を示している。
【発明を実施する最良の形態】
【００１７】
［バルジ缶］
図１は、本発明にかかるバルジ缶の製造方法によって製造したバルジ缶のバルジ成形後の概略正面図を示している。
また、図２は、バルジ成形前の素缶の概略正面図を示している。
図１において、バルジ缶１は、シームレス缶であり、底部１５，胴部１２及びネックフランジ部１１とからなっている。また、材料には、アルミ合金（ＪＩＳ規格の３０００系（焼鈍無し））が使用されている。
なお、缶材料としては、アルミニウム合金板のほか、ぶりき、ティンフリースチール（ＴＦＳ），Ｎｉめっき鋼板等のスチール材料、あるいは、あらかじめポリエステル等の熱可塑性樹脂で金属表面を被覆した樹脂被覆金属板等のプレコート材料を使用することができる。
バルジ缶１は、円筒状の胴部１２の上部に、張り出し率８％（＝φ７１．４ｍｍ／φ６６．１０ｍｍ＝１．０８）のバルジ部１３が形成してある。また、胴部１２の下部は、バルジ成形されない非バルジ部１４としてある。
なお、バルジ成形前の素缶２は、図２に示すように、底部１５，胴部２２及びネックフランジ部１１とからなっている。
【００１８】
バルジ缶１は、エアーブローの内圧を利用してバルジ成形してあり、バルジ部１３の張り出し率を１５％以下（０％を含まず。）とし、かつ、バルジ部１３の板厚の減少率（式（１））を６％以下としてある。
（板厚減少率）
α＝（Ｔｂ−Ｔａ）×１００／Ｔｂ式（１）
ただし、
α：板厚減少率［％］
Ｔｂ：バルジ成形前の板厚［ｍｍ〕
Ｔａ：バルジ成形後の板厚［ｍｍ］
【００１９】
なお、張り出し率は、１５％以下（０％を含まず。）としてあるので、たとえば、張り出し率０．１％といった微小距離だけ張り出したバルジ部に対しても、本発明を適用することができる。
【００２０】
このようにすると、エアーブローの内圧を利用してバルジ成形を行なっても、板厚の減少率を６％以下としてあるので、機械的強度が低下するといった不具合を防止でき、かつ、大きな張り出し率（最大１５％）のバルジ部１３を設けることができる。
また、好ましくは、バルジ缶１の張り出し率を１０％以下とするとよく、このようにすると、板厚の減少が抑制されるので、機械的強度の低下を防ぐことができる。
また、好ましくは、張り出し率を３％以上とすれば、缶の全体的形状が通常の円筒形とは異なる意匠性に優れた缶とすることができる。
また、バルジ缶１は、バルジ部１３におけるバルジ成形後の板厚を、０．０８ｍｍ〜０．１５ｍｍとした構成としてある。
【００２１】
このように、バルジ部１３の板厚を、薄くすることにより、大きな張り出し率のバルジ部１３を容易に設けることができ、さらに、材料費のコストダウンを図ることができる。
また、バルジ部１３の板厚を薄くすることにより、焼鈍を行なわなくてもバルジ成形が可能となり、短時間でバルジ缶の製造が可能となる。
このように、本実施形態のバルジ缶１によれば、機械的強度が低下せずかつ板厚の薄い、張り出し率の大きなバルジ部１３を設けることができる。
なお、バルジ缶１がスチール缶である場合には、バルジ部におけるバルジ成形後の板厚を、０．０６ｍｍ〜０．１２ｍｍとするとよい。
【実施例１】
【００２２】
次に、上記バルジ缶１の実施例１について説明する。
バルジ缶１は、図１に示すように、全長約１２０．９５ｍｍ（押込量＝約１．２５ｍｍ）、素缶缶胴外形約６６．１０ｍｍ、張り出し頂点部外径約７１．４０ｍｍであり、張り出し率約８％とした。また、缶材料には、アルミニウム合金３００４を使用した。
また、素缶２は、絞り，しごき加工を施した後洗浄し、約２１０℃で乾燥させ、さらに、外面印刷塗装後約２００℃で焼付けを行なった。続いて、内面にエポキシアクリル系水性塗料を膜厚約４μｍとなるように塗装し、約２００℃で焼付けを行い、ネッキングフランジ加工を施すことにより製造した。
なお、缶材料及び製造方法は、実施例１５を除いて、後述する各実施例及び比較例において、本実施例とほぼ同様とした。
【００２３】
バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１１１であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１６−０．１１１）×１００／０．１１６＝４．３１％となり、６％より小さい板厚減少率であった（表１参照）。
また、バルジ部１３において板厚が最も薄くなっている位置（底部１５から高さ約７４ｍｍの位置（Ａ点））において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１４であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１１０であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１４−０．１１０）×１００／０．１１４＝３．５１％となり、６％より小さい板厚減少率であった。
【００２４】
次に、上記条件でバルジ缶１を１００個製造し、１００個のバルジ缶１に対して、成形性及び缶内面耐食性の試験を行なった。本実施例及び後述する実施例等の試験結果を表１に記載する。
【表１】

なお、上記試験結果において、バルジ成形性を下記の基準で評価した。
○：１００缶全て正常に成形できた。
△：１００缶全て成形可能ではあるが、一部の缶でバルジ部に局所的な薄肉部が発生した。
×：１缶以上で缶胴バルジ部に亀裂が発生した。
また、缶内面耐食性については、バルジ成形が成功した各１００缶について、エナメルレーターにより内面金属露出度を測定し、下記の基準で評価した。
○：１００缶の平均エナメルレーター値が０．５ｍＡ以下。
△：１００缶の平均エナメルレーター値が０．５〜５．０ｍＡ。
×：１００缶の平均エナメルレーター値が５．０ｍＡ以上。
なお、エナメルレーター試験により、バルジ成形後の缶内面に塗膜の損傷程度を評価することができる。
上述したように、実施例１のバルジ缶１は、張り出し率が約８％、板厚減少率が４．３１％であり、かつ、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例２】
【００２５】
実施例２にかかるバルジ缶は、図示してないが、全長約１２０．２９ｍｍ（押込量＝約１．９１ｍｍ）、素缶缶胴外形約６６．１０ｍｍ、張り出し頂点部外径約７２．７１ｍｍであり、張り出し率を約１０％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１１０であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１６−０．１１０）×１００／０．１１６＝５．１７％であった。さらに、バルジ部１３において板厚が最も薄くなっている位置（Ａ点）において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１４であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１０８であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１４−０．１０８）×１００／０．１１４＝５．２６％であった。
実施例２のバルジ缶は、張り出し率が約１０％、板厚減少率が５．１７％であり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例３】
【００２６】
実施例３にかかるバルジ缶は、図示してないが、全長約１２１．８５ｍｍ（押込量＝約０．３５ｍｍ）、素缶缶胴外形約６６．１０ｍｍ、張り出し頂点部外径約６９．４１ｍｍであり、張り出し率を約５％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１１１であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１６−０．１１１）×１００／０．１１６＝４．３１％であった。さらに、バルジ部１３において板厚が最も薄くなっている位置（Ａ点）において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１４であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１１１であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１４−０．１１１）×１００／０．１１４＝２．６３％であった。
実施例３のバルジ缶は、張り出し率が約５％、板厚減少率が４．３１％であり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例４】
【００２７】
実施例４にかかるバルジ缶は、図示してないが、全長約１２２．０６ｍｍ（押込量＝約０．１４ｍｍ）、素缶缶胴外形約６６．１０ｍｍ、張り出し頂点部外径約６８．０８ｍｍであり、張り出し率を約３％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１１２であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１６−０．１１２）×１００／０．１１６＝３．４４％であった。さらに、バルジ部１３において板厚が最も薄くなっている位置（Ａ点）において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１４であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１１２であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１４−０．１１２）×１００／０．１１４＝１．７５％であった。
実施例４のバルジ缶は、張り出し率が約３％、板厚減少率が３．４４％であり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例５】
【００２８】
実施例５にかかるバルジ缶は、図示してないが、全長約１２２ｍｍ、素缶缶胴外形約６６ｍｍ、張り出し頂点部外径約６６．４０ｍｍであり、張り出し率を約０．６％とした。
なお、後述する実施例及び比較例のバルジ缶は、全長約１２２ｍｍ、素缶缶胴外形約６６ｍｍとしてあり、本実施例とほぼ同様とした。
バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１１２であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１６−０．１１４）×１００／０．１１６＝１．７２％であった。
実施例５のバルジ缶は、張り出し率が約０．６％、板厚減少率が１．７２％であり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例６】
【００２９】
実施例６にかかるバルジ缶は、張り出し頂点部外径約７３．９２ｍｍであり、張り出し率を約１２％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１２０であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１２０−０．１１４）×１００／０．１２０＝５．００％であった。
実施例６のバルジ缶は、張り出し率が約１２％、板厚減少率が５．００％であり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例７】
【００３０】
実施例７にかかるバルジ缶は、張り出し頂点部外径約７５．９０ｍｍであり、張り出し率を約１５％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１３であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１２０であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１２０−０．１１３）×１００／０．１２０＝５．８３％であった。
実施例７のバルジ缶は、張り出し率が約１５％、板厚減少率が５．８３％であり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【比較例１】
【００３１】
比較例１にかかるバルジ缶は、張り出し頂点部外径約７６．５６ｍｍであり、張り出し率を約１６％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１３であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１０８であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１０８−０．１０３）×１００／０．１１３＝４．６３％であった。
比較例１のバルジ缶は、張り出し率が約１６％、板厚減少率が４．６３％であり、成形性試験の結果が△（印刷外観に軽度のゆがみが発生した。）であり、缶内面耐食性試験の結果が×であった。
【比較例２】
【００３２】
比較例２にかかるバルジ缶は、張り出し頂点部外径約７６．５６ｍｍであり、張り出し率を約１６％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１０８であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１６−０．１０８）×１００／０．１１６＝６．８９％であった。
比較例２のバルジ缶は、張り出し率が約１６％、板厚減少率が６．８９％であり、成形性試験の結果が△であり、缶内面耐食性試験の結果が×であった。
【比較例３】
【００３３】
比較例３にかかるバルジ缶は、張り出し頂点部外径約７７．８８ｍｍであり、張り出し率を約１８％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１１６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１０７であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１１６−０．１０７）×１００／０．１１６＝７．７６％であった。
比較例３のバルジ缶は、張り出し率が約１８％、板厚減少率が７．７５％であり、成形性試験の結果が×であった。なお、成形性が×であったため、缶内面耐食性試験は中止した。
以上の各実施例及び比較例の結果から、張り出し率１５％以下のバルジ缶は良好であり、１５％を超えると成形性が低下し、局所的な薄肉部が発生し正常にバルジ成形できないことが確認できた。
【実施例８】
【００３４】
実施例８にかかるバルジ缶は、張り出し頂点部外径約７１．２８ｍｍであり、張り出し率を約８％とした。なお、後述する各実施例及び比較例においては、張り出し率を約８％とした。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．０８４であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．０８０であった。したがって、板厚減少率α＝（０．０８４−０．０８０）×１００／０．０８４＝４．７６％であった。
実施例８のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が４．７６％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．０８８ｍｍであり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例９】
【００３５】
実施例９にかかるバルジ缶のバルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１０５であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１００であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１０５−０．１００）×１００／０．１０５＝４．７６％であった。
実施例８のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が４．７６％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．１００ｍｍであり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例１０】
【００３６】
実施例１０にかかるバルジ缶のバルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１３５であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１２９であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１３５−０．１２９）×１００／０．１３５＝４．４４％であった。
実施例８のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が４．４４％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．１２９ｍｍであり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例１１】
【００３７】
実施例１１にかかるバルジ缶のバルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１５０であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１４４であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１５０−０．１４４）×１００／０．１５０＝４．００％であった。
実施例８のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が４．００％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．１４４ｍｍであり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【実施例１２】
【００３８】
実施例１２にかかるバルジ缶のバルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１５６であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．１５０であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１５６−０．１５０）×１００／０．１５６＝３．８５％であった。
実施例１２のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が３．８５％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．１５０ｍｍであり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【比較例４】
【００３９】
比較例４にかかるバルジ缶のバルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．０８０であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．０７７であった。したがって、板厚減少率α＝（０．０８０−０．０７７）×１００／０．０８０＝３．７５％であった。
実施例１２のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が３．７５％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．０７７ｍｍであり、成形性試験の結果が△であり、缶内面耐食性試験の結果が○であった。
以上の結果から、バルジ成形後の板厚が０．０８ｍｍ〜０．１５ｍｍのバルジ缶は良好であり、０．０８ｍｍより薄くなると成形性が低下し、局所的な薄肉部が発生し正常にバルジ成形できないことが確認できた。
【実施例１３】
【００４０】
実施例１３にかかるバルジ缶のバルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１００であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．０９４であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１００−０．０９４）×１００／０．１００＝６．００％であった。
実施例１３のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が６．００％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．０９４ｍｍであり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
【比較例５】
【００４１】
比較例５にかかるバルジ缶のバルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．１００であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．０９３であった。したがって、板厚減少率α＝（０．１００−０．０９３）×１００／０．１００＝７．００％であった。
比較例５のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が７．００％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．０９４ｍｍであり、成形性試験の結果が×であった。
以上の結果から、板厚減少率が６％を超えると成形性が低下し、正常にバルジ成形できないことが分かった。
【実施例１４】
【００４２】
実施例１４にかかるバルジ缶は、図示してないが、全長約１２２ｍｍ、素缶缶胴外形約６６ｍｍ、張り出し頂点部外径約７１．２８ｍｍであり、張り出し率約８％としてある。また、缶材料には、すずめっき鋼板（＃２５／２５）を使用した。
また、バルジ缶は、絞り，しごき加工をした後洗浄し、約２１０℃で乾燥させ、外面ホワイト塗料を塗装し、さらに、印刷塗装を行なった。続いて、内面に二回に分けエポキシアクリル系水性塗料を膜厚約８μｍとなるように塗装し、約２００℃で焼付けを行い、ネッキングフランジ加工を施すことにより製造した。
また、バルジ部１３は、張り出し頂点位置において、Ｔｂ（バルジ成形前の板厚［ｍｍ］）が約０．０８０であり、Ｔａ（バルジ成形後の板厚［ｍｍ］）が約０．０７７であった。したがって、板厚減少率α＝（０．０８０−０．０７７）×１００／０．０８０＝３．７５％であった。
実施例１４のバルジ缶は、張り出し率が約８％、板厚減少率が３．７５％、バルジ成形後のバルジ部板厚が約０．０７７ｍｍであり、成形性試験及び缶内面耐食性試験の結果は、両方とも○であった。
なお、スチール缶に対しても、上記アルミ缶と同様の試験を行い、バルジ部の張り出し率を１５％以下とし、かつ、バルジ部の板厚減少率を６％以下とすることにより、正常にバルジ成形できることが分かった。また、バルジ成形後のバルジ部板厚を０．０６ｍｍ〜０．１２ｍｍとすることにより、良好にバルジ成形できることを確認した。
このように、上記各実施例では、いずれも、板厚減少率αが６％以下となり、バルジ成形しても、機械的強度が品質規格を満足することができた。
また、バルジ部１３の成形後の最小板厚を明確にすることにより、板厚をより薄くすることができ、材料費を大幅にコストダウンすることができた。
なお、上記各実施例のバルジ缶は、後述するバルジ缶の製造方法により製造した。
【００４３】
［バルジ缶の製造方法］
図３は、本発明にかかるバルジ缶の製造方法の一実施形態を説明する概略フローチャート図を図示している。
同図において、本発明にかかるバルジ缶１の製造方法は、まず、プレス荷重とエアーブローの内圧によって、バルジ部１３を成形可能な板厚に、素缶２を絞りしごき成形する（絞りしごき成形工程（ステップＳ１））。なお、本実施形態では、絞りしごき成形工程としたが、この工程に限定されるものではなく、たとえば、薄肉化深絞り成形工程又は薄肉化深絞りしごき成形工程としてもよい。
【００４４】
次に、絞りしごき成形した素缶２を洗浄・乾燥する工程（ステップＳ２）と、素缶２の外周に印刷を行なう印刷工程（ステップＳ３）と、素缶２に内面塗装を行なう内面塗装工程（ステップＳ４）を有している。
なお、一般的に、内面塗装工程が実施されるが、たとえば、樹脂被覆金属板等のプレコート材料を使用する場合には、内面塗装を行なう必要がないので、内面塗装工程は行なわれない。
【００４５】
次に、バルジ部用の凹部（バルジ成形形状３２１）を有するモールド３２で素缶２の外側面を囲み、素缶２にプレス荷重を加え、かつ、素缶２の内部にエアーブローを行なって内圧を加える（バルジ成形工程（ステップＳ５））。
このようにすると、素缶２の焼鈍を行なわなくてもすむので、焼鈍工程を削減でき、生産性及び経済性を向上させることができる。
また、材料の機械的強度を低下させずに、すなわち、焼鈍せずに材料を使用することにより、板厚を厚くしなくてもすむので、材料費のコストダウンを図ることができる。さらに、材料の機械的強度を低下させないので、缶底耐圧強度が低下してしまい、機械的強度に関する品質規格を満足できないといった不具合や、内容物充填工程などの後工程において、バルジ缶が変形するといった不具合を防止することができる。
【００４６】
また、バルジ部１３におけるバルジ成形前の板厚を、アルミ缶においては０．０９ｍｍ〜０．１６ｍｍ、スチール缶においては０．０７ｍｍ〜０．１３ｍｍとするとよく、このようにすると、バルジ部１３の板厚を薄くすることにより、大きな張り出し率のバルジ成形を容易に行なうことができる。
さらに、図示してないが、印刷工程（Ｓ３）とバルジ成形工程（Ｓ５）の間に、ネックフランジ加工工程を有する方法としてもよい。このようにすると、バルジ部１３が形成されていない素缶２に対して、ネックフランジ加工を行なうことができるので、外形形状が単純となりその分容易に加工でき、生産性を向上させることができる。
【００４７】
また、印刷工程（Ｓ２）における乾燥温度を２１０℃〜２２０℃とするとよく、このようにすると、素缶２が焼鈍されないので、機械的強度の低下を防止することができる。また、本実施形態では、塗装工程（Ｓ３）を有しているので、塗装工程（Ｓ３）おける乾燥温度を同様に２１０℃〜２２０℃とするとよい。
【００４８】
次に、上記バルジ缶の製造方法のバルジ成形工程（Ｓ５）の詳細な説明について、図面を参照して説明する。
図４は、本発明にかかるバルジ缶の製造方法を実現するシングルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ缶形成装置）の概略断面図を示している。
同図において、シングルピストン型バルジ缶製造装置３は、マンドレル３１，モールド３２，底型３３，軸力シリンダ３４とからなっている。
マンドレル３１は、エアーブローを吹き出す複数の吐出口３１１が形成された円柱状の突起部３１２と、突起部３１２に被せられるバルジ缶と突起部３１２との隙間をシールする、突起部３１２の付け根部に設けられたシール部材３１３とを備えた構成としてある。なお、ブローエアーの圧力を制御することにより、素缶２を上方に持ち上げようとする荷重（ブロー荷重：ＢＦ［Ｎ］、図７（ａ）参照）を制御することができる。
また、モールド３２は、軸方向に二つ割りされた円筒状の金型であり、内面にバルジ成形形状３２１が加工されており、素缶（図示せず）にエアーブローの内圧をかけて成形する際、このバルジ成形形状３２１に対応した形状に成形する。
【００４９】
底型３３は、バルジ缶１の底部形状に対応した形状が形成された型であり、軸力シリンダ３４の軸力ピストン３４１から突設されたロッド３４２と連結され軸方向に移動する。
軸力シリンダ３４は、プレスエアーにより移動する、ロッド３４２，３４３が両面から突設された軸力ピストン３４１と、このロッド３４３に取り付けられ底型３３の押下位置を制御するストッパ３４４とからなっている。
なお、プレスエアーの圧力を制御することにより、底型３３が素缶の底部を押下する荷重（プレス荷重：ＰＦ［Ｎ］、図７（ａ）参照）を制御することができる。また、ストッパ３４４の取り付け位置を調整することにより、素缶を軸方向に圧縮する量（押込量）を制御することができる。
【００５０】
図５は、シングルピストン型バルジ缶製造装置におけるエアー配管の概略図を示している。
同図において、コンプレッサ４１から供給されるエアーは、レギュレータ４２で圧力調整され、ブローエアーとしてブローバルブ４４からマンドレル３１に供給される。また、マンドレル３１に供給されたブローエアーは、排気バルブ４５から排気される。
また、コンプレッサ４１から供給されるエアーは、レギュレータ４６で圧力調整され、プレスエアーとしてプレスバルブ４８から軸力シリンダ３４に供給され、排気バルブ４９から排気される。
なお、ブローエアーの圧力は、圧力計４３で測定され、また、プレスエアーの圧力は圧力計４７で測定される。
【００５１】
次に、シングルピストン型バルジ缶製造装置３の動作について、図面を参照して説明する。
図６は、本発明のバルジ缶の製造方法を実施するシングルピストン型バルジ缶製造装置の動作を説明する要部の概略断面図であり、（ａ）は素缶装着時の断面図を、（ｂ）はプレス荷重作用時の断面図を、（ｃ）はエアーブローの内圧作用時の断面図を、（ｄ）はプレス荷重及びエアーブローの内圧の解除後の断面図を示している。
同図（ａ）において、バルジ成形前の素缶２には、突起部３１２が開口部２３から挿入され、開口部２３の内面がシール部材３１３と接触し、素缶２内部の圧力が外部に漏れないようにシールされる。
また、素缶２の胴部２２を二つ割れ構造を有するモールド３２が挟むように保持し、底部１５の上方には、底型３３が位置する。
【００５２】
次に、同図（ｂ）において、プレスバルブ４８が開かれると、レギュレータ４６により圧力調整されたプレスエアーが軸力シリンダ３４に供給され、軸力シリンダ３４が底型３３を下方に押下し、底型３３が素缶２の底部１５と当接する。
なお、素缶２の内部には、まだ、エアーブローによる内圧は作用していない。また、底型３３は素缶２の底部１５と当接しているが、素缶２を軸方向（下向き）に押込んではいない。
【００５３】
次に、同図（ｃ）において、素缶２は、底型３３により所定の押込量（Δｈ）だけ押し込まれ、ストッパ３４４によって位置決めされた状態で停止する。このストッパ３４４は、たとえば、ロッド３４３に螺着してあり、容易に位置調整することができる。なお、押込量（Δｈ）は、張り出し率，材質等に応じて決定される。
このように押込量（Δｈ）を調整することにより、バルジ部１３のバルジ成形後の板厚を調整でき、たとえば、押込量（Δｈ）を大きくすると、バルジ成形後の板厚減少を抑制することができる。
【００５４】
また、底型３３が素缶２への押込みを開始するとほぼ同時に、ブローバルブ４４が開き、レギュレータ４２により圧力調整されたブローエアーがマンドレル３１に供給され、吐出口３１１から吹き出るので、素缶２にエアーブローの内圧が作用する。そして、素缶２がエアーブローの内圧を受けて外周方向に変形するとき、モールド３２のバルジ成形形状３２１に対応した形状に成形される。
ここで、素缶２の内部圧力は、ブローバルブ４４の流量に応じて上昇し、レギュレータ４２の設定圧力まで上昇する。また、底型３３は、押圧バルブ４８の流量に応じて降下し、所定の押込量（Δｈ）だけ素缶２を押下し、その位置に停止し、レギュレータ４８の設定圧力まで上昇する。
なお、プレスバルブ４８とブローバルブ４４を開くタイミングは、制御部（図示せず）からの指令で制御され、たとえば、開くタイミングをずらした状態に調整することができる。
なお、素缶２には、エアーブローの内圧によって、軸方向（上向き）にブロー荷重ＢＦが作用し、かつ、軸力シリンダ３４によって、軸方向（下向き）にプレス荷重ＰＦが作用する。
【００５５】
上記ブロー荷重ＢＦとプレス荷重ＰＦを、下記バルジ成形条件式（式（２））を満足するように作用させる。
（バルジ成形条件式）
０＜ΔＦ^ＭＡＸ＝（ＰＦ−ＢＦ）^ＭＡＸ≦素缶の縦圧縮強度式（２）
ただし、
ΔＦ：軸方向荷重［Ｎ］
ＰＦ：プレス荷重［Ｎ］
ＢＦ：ブロー荷重［Ｎ］
【００５６】
次に、上記バルジ成形条件式について、図面を参照して説明する。
図７は、本発明にかかるバルジ成形条件式を説明するための概略図であり、（ａ）はプレス荷重及びブロー荷重を説明する断面図を、（ｂ）は座屈不良となる条件を説明するグラフを、（ｃ）は成形可となる条件を説明するグラフを、（ｄ）はフランジ伸び不良または缶胴破裂となる条件を説明するグラフを示している。
【００５７】
同図（ａ）において、軸方向荷重ΔＦは、ΔＦ＝ＰＦ−ＢＦで表される。ここで、ブロー荷重ＢＦがプレス荷重ＰＦより大きいと、底型３３を持ち上げてしまうので、一般的に、ブロー荷重ＢＦはプレス荷重ＰＦより小さくなるように調整してある。
また、同図（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、バルジ成形の初期におけるブロー荷重ＢＦとプレス荷重ＰＦの増加曲線を示したグラフである。
【００５８】
同図（ｂ）に示すように、プレス荷重ＰＦがブロー荷重ＢＦより先に加えられ、プレス荷重ＰＦがブロー荷重ＢＦより常に大きい状態で、ブロー荷重ＢＦとプレス荷重ＰＦが増加し、この増加過程で（たとえば、時間Ｔ_１において）軸方向荷重ΔＦが素缶２の縦圧縮強度より大きくなると、素缶２が座屈する。そして、座屈した箇所は、板厚が薄くなり機械的強度が低下するので、通常、エアーブローの内圧に耐えられずに破裂してしまい、バルジ成形を行なうことはできない。
【００５９】
これに対し、同図（ｃ）に示すように、プレス荷重ＰＦとブロー荷重ＢＦがほぼ同時に加えられると、プレス荷重ＰＦがブロー荷重ＢＦより大きい状態で、ブロー荷重ＢＦとプレス荷重ＰＦが増加し、この増加過程で軸方向荷重ΔＦが素缶２の縦圧縮強度以下となる。すなわち、上記バルジ成形条件式（０＜ΔＦ^ＭＡＸ＝（ＰＦ−ＢＦ）^ＭＡＸ≦素缶の縦圧縮強度）を満足している。
この場合、素缶２は、エアーブローの内圧及び軸荷重を受けて、モールド３２のバルジ成形形状３２１に対応した形状に良好に成形される。
【００６０】
また、同図（ｄ）に示すように、ブロー荷重ＢＦがプレス荷重ＰＦより先に加えられると、一時的に（たとえば、時間Ｔ_２において）ブロー荷重ＢＦがプレス荷重ＰＦより大きくなり、その後、プレス荷重ＰＦがブロー荷重ＢＦより大きくなる。このようにブロー荷重ＢＦがプレス荷重ＰＦより大きくなると、素缶２が軸方向に引っ張られ、素缶２のネックフランジ部１１付近が伸びたり、バルジ部１３付近が伸びる。そして、伸びた箇所は、板厚が薄くなり機械的強度が低下するので、通常、エアーブローの内圧に耐えられずに破裂してしまい、バルジ成形を行なうことはできない。
すなわち、上記バルジ成形条件（式（２））を満足するように、ブロー荷重ＢＦ及びプレス荷重ＰＦを制御することにより、素缶２の焼鈍を行なわなくて、バルジ部１３をモールド３２のバルジ成形形状３２１に対応した形状に成形することができる。
【００６１】
ところで、バルジ成形条件（式（２））を満足するように、プレス荷重ＰＦとブロー荷重ＢＦを常時制御することは、制御系が複雑となり好ましくない。
この不具合を解決するために、プレス荷重を加えると同時に、若しくは、プレス荷重を加えてから２０ｍｓｅｃ以内に、エアーブローを開始し、又は、エアーブローを開始してから５ｍｓｅｃ以内に、プレス荷重を加えるとよい。なお、プレス荷重ＰＦの増加曲線とブロー荷重ＢＦの増加曲線は、同図（ｃ）に示すように、ＰＦ＞ＢＦかつＰＦ−ＢＦ≦素缶の縦圧縮強度を満足するようにあらかじめ設定されている。
このようにすると、プレス荷重ＰＦとブロー荷重ＢＦを常時制御する代わりに、プレス荷重ＰＦとブロー荷重ＢＦを加えるタイミングを制御するだけですむので、制御系を単純化することができる。なお、プレス荷重を加えてから２０ｍｓｅｃ経過した後に、エアーブローを開始したのでは、同図（ｂ）に示すように、座屈不良が発生し、また、エアーブローを開始してから５ｍｓｅｃ経過した後に、プレス荷重を加えたのでは、同図（ｄ）に示すように、フランジ伸び不良が発生したり、缶胴がエアーブローの内圧に耐えられずに破壊（破胴）してしまいバルジ成形を行なうことはできない。
【００６２】
次に、図６（ｄ）において、ブローバルブ４４及びプレスバルブ４８を閉じ、排気バルブ４５，４９を開いて、エアーブローの内圧を解放するとともに、プレス荷重を解除し、底型３３を上昇させる。
ここで、ほぼ同時にエアーブローの内圧とプレス荷重を解除し、成形終了時においても、上記バルジ成形条件（式（２））を満足するように、ブロー荷重ＢＦ及びプレス荷重ＰＦを制御する。このようにすると、軸方向荷重ΔＦによって、バルジ缶１が損傷するといった不具合を防止することができる。
【００６３】
このように、本発明にかかるバルジ缶の製造方法によれば、素缶２の焼鈍を行なわなくてもすむので、焼鈍工程を削減でき、生産性及び経済性を向上させることができる。
また、焼鈍せずに材料を使用することにより、板厚を厚くしなくてもすむので、材料費のコストダウンを図ることができる。さらに、材料の機械的強度を低下させないので、缶底耐圧強度が低下してしまい、機械的強度に関する品質規格を満足できないといった不具合や、内容物充填工程などの後工程において、バルジ缶が変形するといった不具合を防止することができる。
なお、バルジ部１３におけるバルジ成形前の板厚を薄くするとよく（たとえば、板厚＝０．０９ｍｍ〜０．１６ｍｍ（アルミ缶）、０．０７ｍｍ〜０．１３ｍｍ（スチール缶））、このようにすると、エアーブローの内圧を低くすることができ、高圧エアーの取扱いが容易となる。
【００６４】
［ダブルピストン型バルジ缶製造装置］
図８は、本発明のバルジ缶製造方法を実施するためのダブルピストン型バルジ缶製造装置（バルジ成形装置）の概略断面図を示している。
シングルピストン型バルジ缶製造装置３の軸力シリンダ３４以外は、シングルピストン型バルジ缶製造装置と同様の構造である。したがって、ダブルピストン型バルジ缶製造装置３ａの構成については、軸力シリンダの構成のみ説明をし、その他の構成部分は、図中でシングルピストン型バルジ缶製造装置３と同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６５】
ダブルピストン型バルジ缶製造装置３ａの軸力シリンダは、バランスエアーにより移動する第一軸力シリンダ３５と、プレスエアーにより移動する第二軸力シリンダ３６から構成されている。
第一軸力シリンダ３５は、ロッド３５２，３５３が両面から突設された第一軸力ピストン３５１を有している。このうち、ロッド３５２の端部は、底型３３と連結し、ロッド３５３は、第二軸力シリンダ３６の第二軸力ピストン３６１と連結されている。すなわち、第一軸力シリンダのロッド３５２は、第一軸力ピストン３５１を介して、第一軸力シリンダと第二軸力シリンダが共有するロッド３５３と一体的に成形されている。これにより、バランスエアー又はプレスエアーのいずれかのエアーが供給されることにより、底型３３が移動し、素缶２に荷重が加わる。
【００６６】
また、第二軸力シリンダ３６の第二軸力ピストン３６１は、外部に突出するロッド３６２を有しており、このロッド３６２は、底型３３の押下位置を制御するストッパ３４４が取り付けてある。
なお、第二軸力シリンダ３６の有効断面積は、第一軸力シリンダ３５の有効断面積より小さい。第二軸力シリンダ３６の有効断面積が小さければ、少ないエアーを供給することによってピストンを大きく押込むことが可能であり、第二軸力ピストンの制御が容易だからである。しかし、第一軸力シリンダ３５と第二軸力シリンダ３６の両有効断面積が同一であってもよい。
【００６７】
図９は、ダブルピストン型バルジ缶製造装置におけるエアー配管の概略図を示している。このうち（ａ）は、第一軸力シリンダ３５の有効断面積と素缶２の底面内部の断面積が同一の場合の概略図であり、（ｂ）は、両断面積が相違する場合の概略図である。
ブローエアーにより素缶２の内部に加えるブロー荷重と第一軸力ピストンにより加えるバランス荷重は、素缶２の底面部でバランスを取るため、同一でなければならない。
第一軸力シリンダ３５の有効断面積とモールドに設置される素缶２の底面内部の断面積が同一の場合には、同一圧力のブローエアーとバランスエアーを加えればよいので、ブローエアー供給用のレギュレータ４２、圧力計４３、ブローバルブ４４を共用して、バランスエアーを供給することができる。
【００６８】
同図（ａ）において、コンプレッサ４１から供給されるエアーは、レギュレータ４２で圧力調整され、ブローバランスバルブ４４からブローエアー及びバランスエアーとしてダブルピストン型バルジ缶製造装置に供給される。
ブローエアーは、マンドレル３１に供給され、バランスエアーは、第一軸力ピストン３５１の上部から供給される。また、コンプレッサ４１から供給されるエアーは、レギュレータ４６で圧力調整され、プレスエアーとしてプレスバルブ４８から第二軸力シリンダ３６に供給される。
第一軸力シリンダ３５の有効断面積と素缶２の底面内部の断面積が相違する場合には、ブロー荷重とバランス荷重を同一に調整する必要があるため、コンプレッサ４１から供給されるエアーは、同図（ｂ）に示すように、レギュレータ５０で圧力調整される。そして、バランスエアーとしてバランスバルブ５２から第一軸力シリンダ３５に供給される。
これにより、第一軸力シリンダ３５の有効断面積とモールドに設置される素缶２の底面内部の断面積が相違する場合であっても、同一のブロー荷重とバランス荷重を素缶２の底面部に加えることができる。
【００６９】
次に、ダブルピストン型バルジ缶製造装置３ａの動作について、図面を参照して説明する。
図１０は、ダブルピストン型バルジ缶製造装置の動作を説明する要部の概略断面図であり、（ａ）は素缶装着時の断面図を、（ｂ）はブロー荷重と第一プレス荷重作用時の断面図を、（ｃ）はブロー荷重、第一プレス荷重及び第二プレス荷重作用時の断面図を、（ｄ）はすべての荷重の解除後の断面図を示している。
なお、実際にダブルピストン型バルジ缶製造装置３ａによりバルジ缶を製造する場合には、（ｂ）に示す動作と（ｃ）に示す動作は、同時に行われる。
【００７０】
同図（ａ）において、ダブルピストン型バルジ缶製造装置３ａに素缶２が設置された状態は、シングルピストン型バルジ缶製造装置３に素缶２が設置された状態と同様である。
次に、ブローバルブ４４が開かれると、レギュレータ４２により圧力調整されたブローエアーが素缶２の内部に供給され、素缶２に内圧が作用する。素缶２内にブローエアーが供給されると同時に、バランスエアーが第一軸力シリンダ３５に供給され、第一軸力シリンダ３５が底型３３を下方に押下し、底型３３が素缶２の底部１５と当接する（同図（ｂ））。
ここで、第一軸力シリンダ３５の有効断面積と素缶２の底部内側の断面積が同一であり、ブローエアーとプレスエアーに同一圧力を作用させたときには、素缶２の底部内側の断面に加わる荷重と底型３３に加わる荷重は同一となり、軸方向で両荷重はバランスする。
【００７１】
このように、軸方向で荷重がバランスすると、底型３３は素缶２の底部１５と当接しているが、素缶２を軸方向（下向き）に押し込むことはない。したがって、素缶２は外周方向に変形しない。
また、第一軸力シリンダ３５の有効断面積と素缶２の底部内側の断面積が異なる場合であっても、レギュレータ４２、５０を調整することにより、ブローエアーとプレスエアーの圧力を調整して、素缶２の底面内側の断面に加わる荷重と底型３３に加わる荷重を同一にすることができる。
なお、マンドレル３１へブローバルブ４４を介してエアーを供給し、第一軸力シリンダ３５へバランスバルブ５２を介してエアーを供給する場合には、エアーを供給するタイミングが所定時間内であれば、タイミングのずれは問題とならない。
具体的には、第二プレス荷重を加える前、又は加えた後、２０ｍｓｅｃ以内に、ブローバルブ４４とバランスバルブ５２が作動すれば問題ない。
【００７２】
次に、プレスバルブ４８が開かれると、レギュレータ４６により圧力調整されたプレスエアーが第二軸力シリンダ３６に供給され、第二プレス荷重が作用する。これにより、素缶２は、底型３３により所定の押込量（Δｈ）だけ押し込まれる（同図（ｃ））。
この場合、素缶２には、すでにエアーブローの内圧が作用しているので、素缶２がエアーブローの内圧を受けて外周方向に変形し、モールド３２のバルジ成形形状３２１に対応した形状に成形される。
なお、プレスエアーによる第二プレス荷重は、第一プレス荷重より小さい荷重とすることが好ましい。
【００７３】
プレスバルブ４８を開いてプレスエアーを第二軸力シリンダに供給するタイミングは、ブローエアーの供給とバランスエアーの供給と同時であることが好ましいが、所定の時間内であれば、タイミングがずれても問題はない。
具体的には、第一プレス荷重及びブロー荷重を同時に加えてから４０ｍｓｅｃ以内に、第二プレス荷重を加える場合には、良好なバルジ成形を行うことができる。また、第二プレス荷重を加えてから、２０ｍｓｅｃ以内に第一プレス荷重及びブロー荷重を同時に加える場合には、良好なバルジ成形を行うことができる。
一方、シングルピストン型バルジ缶製造装置によれば、プレス荷重を加えると同時に、若しくは、プレス荷重を加えてから、２０ｍｓｅｃ以内に、エアーブローを開始し、又はエアーブローを開始してから５ｍｓｅｃ以内に、プレス荷重を加えることにより、正常なバルジ成形を行うことができる。
これにより、ダブルピストン型バルジ缶製造装置によれば、エアーブロー及び第一プレス荷重と第二プレス荷重を加えるタイミングがシングルピストン型より長くなることから、バルジ成形が行いやすくなる。
また、ブローエアーを加えると同時に、第一プレス荷重が素缶に加えられることから、ブローエアーの先入れにより、素缶のフランジが伸張してしまうという問題は、生じない。
【００７４】
バルジ缶を成形した後、第一軸力ピストン３５１の下部及び第二軸力ピストン３６１の下部から空気を供給し、第一軸力ピストン３５１の上部及び第二軸力ピストンの上部から空気を排出することにより、第一軸力ピストン３５１、第二軸力ピストン３６１及び底型３３は、押し上げられ、初期状態に戻る（同図（ｄ））。
最後に、モールド３２から、成形されたバルジ缶を取り出だし、一連の工程（同図（ａ）〜（ｄ）の工程）を終了する。
【００７５】
以上、本発明のバルジ缶の製造方法について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
本発明にかかるバルジ缶は、バルジ加工の施された缶であればよく、上記２ピース缶に限定されるものではない。したがって、たとえば、３ピース缶，ボトル状缶，溶接缶等であってもよい。また、バルジ部の形状は、上記の単純な形状に限定されるものではなく、たとえば、複雑な幾何学形状や文字，図形等の印刷内容に合わせた凹凸形状としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、素缶の胴部に所望の形状の張り出し部を成形したバルジ缶の製造方法を提供することにより、技術の向上を図ることができるため、各種バルジ缶の製造分野において有効利用することができ、特に、コーヒー飲料やビールなどを充填するバルジ缶の製造分野において有効に利用することができる。

Claims

金属板を絞りしごき成形，薄肉化深絞り成形又は薄肉化深絞りしごき成形して、バルジ部の成形可能な缶胴板厚となるように素缶を成形する工程と、成形した前記素缶の外周に印刷を行なう印刷工程と、前記バルジ部用の凹部を有する金型で前記素缶の外側面を囲み、該素缶にプレス荷重を加え、かつ、素缶の内部にエアーブローを行なって内圧を加えるバルジ成形工程とを有するバルジ缶の製造方法であって、
前記バルジ部を成形するバルジ成形工程において、前記素缶の底部を押圧する底型に加えられるプレス荷重と、前記素缶に対するエアーブローの内圧により前記プレス荷重の作用方向と反対の方向に作用するブロー荷重を、下記バルジ成形条件式（式（２））を満足する状態で加え、
（バルジ成形条件式）
０＜ΔＦ ^ＭＡＸ＝（ＰＦ−ＢＦ） ^ＭＡＸ ≦素缶の縦圧縮強度式（２）
ただし、
ΔＦ：軸方向荷重［Ｎ］
ＰＦ：プレス荷重［Ｎ］
ＢＦ：ブロー荷重［Ｎ］
前記プレス荷重が、前記ブロー荷重と等しい第一プレス荷重と、この第一プレス荷重より小さい第二プレス荷重とからなり、
さらに、前記第一プレス荷重及び前記ブロー荷重を加えると同時に、又は、前記第一プレス荷重及び前記ブロー荷重を加えてから４０ｍｓｅｃ以内に第二プレス荷重を加え、又は、前記第二プレス荷重を加えてから２０ｍｓｅｃ以内に前記第一プレス荷重と前記ブロー荷重を同時に加えることを特徴としたバルジ缶の製造方法。
金属板を絞りしごき成形，薄肉化深絞り成形又は薄肉化深絞りしごき成形して、バルジ部の成形可能な缶胴板厚となるように素缶を成形する工程と、成形した前記素缶の外周に印刷を行なう印刷工程と、前記バルジ部用の凹部を有する金型で前記素缶の外側面を囲み、該素缶にプレス荷重を加え、かつ、素缶の内部にエアーブローを行なって内圧を加えるバルジ成形工程とを有するバルジ缶の製造方法であって、
前記バルジ部を成形するバルジ成形工程において、前記素缶の底部を押圧する底型に加えられるプレス荷重と、前記素缶に対するエアーブローの内圧により前記プレス荷重の作用方向と反対の方向に作用するブロー荷重を、下記バルジ成形条件式（式（２））を満足する状態で加え、
（バルジ成形条件式）
０＜ΔＦ ^ＭＡＸ＝（ＰＦ−ＢＦ） ^ＭＡＸ ≦素缶の縦圧縮強度式（２）
ただし、
ΔＦ：軸方向荷重［Ｎ］
ＰＦ：プレス荷重［Ｎ］
ＢＦ：ブロー荷重［Ｎ］
前記プレス荷重が、前記ブロー荷重と等しい第一プレス荷重と、この第一プレス荷重より小さい第二プレス荷重とからなり、
前記第二プレス荷重を加える前、又は加えた後２０ｍｓｅｃ以内に、前記第一プレス荷重と前記ブロー荷重とを加えることを特徴としたバルジ缶の製造方法。
前記素缶の前記バルジ部におけるバルジ成形前の板厚を、アルミ缶においては０．０９ｍｍ〜０．１６ｍｍ、スチール缶においては０．０７ｍｍ〜０．１３ｍｍとしたことを特徴とする請求項１又は２記載のバルジ缶の製造方法。
前記印刷工程とバルジ成形加工の間に、ネックフランジ加工工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバルジ缶の製造方法。
前記印刷工程における乾燥温度を２１０℃〜２２０℃としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバルジ缶の製造方法。