JP4978775B2 - 管状部材 - Google Patents

Description

本発明は、筒状部材と蓋部材との巻き締め部に特徴をもつ、筒状部材の一端部に蓋部材を固定して形成された管状部材に関する。

金属製の管状部材（巻き締め部材）としては、特許文献１に示すように、一端部が開口する筒状部材と蓋部材とを巻き締めることにより、蓋部材を筒状部材に固定したものがある。かかる巻き締めを行うにあたって、特許文献１では、金属製の筒状部材と蓋部材とともにプラスチックフィルムを積層し加熱融着させて巻き締める技術が開示されている。特許文献２には、筒状部材と蓋部材との巻き締めを上下方向のプレスにより行う技術が開示されている。

筒状部材と蓋部材とが円形状の端部をもち、その端部を巻き締める際には、巻き締め部にシワが発生するおそれがある。かかるシワを防止する技術として、特許文献３には、筒状部材と蓋部材との材料組成及び内部組織を改良することが示されている。
特開平１０−１２９６５７号公報 特公平１−５６８５１号公報 特開平１１−２２９０６６号公報

しかしながら、特許文献１、２では、蓋部材における管状部材の内部空間と接する本体部が、巻き締め部から９０度に折り曲げられている。このため、蓋部材の本体部は、内部圧力に弱く、変形するおそれがある。特許文献１では、金属製の筒状部材と蓋部材にプラスチックフィルムを積層しているため、部品点数が多く、巻き締め部の構造が複雑となる。また、加熱工程を含むため、製造工程も複雑である。特許文献３では、巻き締められる部分の長さが長い場合には、シワが発生するおそれがある。

本発明では上記実情に鑑み為されたものであり、簡便な方法で内圧上昇に強く、巻き締め部にシワが発生することを抑制できる、筒状部材の一端部と蓋部材とを巻き締めて固定してなる管状部材を提供することを解決すべき課題とする。

（１）上記課題を解決する目的で、本発明者らは鋭意検討を行った結果、第１の様相として、主として内圧上昇に強い以下の管状部材を完成した。

すなわち、第１の様相としての管状部材は、筒状部材と、該筒状部材の一端部に固定された蓋部材とからなる管状部材であって、
前記筒状部材と前記蓋部材とは、それぞれ一端部を互いに重なり合わせて密着させて巻き締められた巻き締め部と、前記管状部材の内部空間と接する本体部とをもち、
前記筒状部材の前記巻き締め部と前記本体部との間において、前記筒状部材の内周面は該巻き締め部から延設された縮径部をもち、
前記蓋部材は、該蓋部材の前記巻き締め部と前記本体部との間において、該巻き締め部から前記筒状部材の前記縮径部に沿って内径方向に延設された座部と、該座部から延設され前記筒状部材の軸方向の内部側に前記筒状部材の内周面に沿って延びる首部とをもち、
前記蓋部材の前記本体部は、前記蓋部材の前記首部から内径方向に延設されていることを特徴とする。

蓋部材は、巻き締め部と、管状部材の内部空間と接する本体部との間に、筒状部材の内周面に沿って軸方向に延びる首部をもつ。首部は、その上の径方向に延びる座部によって下方向に押さえつけられている。このため、首部は内部空間の下方向からの内圧によって上方へ動くことが抑制されている。かかる首部は、内圧を受けたとき、蓋部材の本体部が上方へ動くことを抑制する。したがって、上記構成によれば、内部空間の内圧が上昇したとき、蓋部材の本体部は変形しにくい。

前記蓋部材の前記本体部は、前記蓋部材の前記首部から内径方向に延設されている。これにより、蓋部材の本体部が、上方への移動が抑制されている首部から延設されることになり、蓋部材が内圧上昇に対して更に変形しにくくなる。

（２）次に、第２の様相として内側方向の巻き締めをプレス類似の手法にて行うことができる製造方法及び製造装置を完成した。

（２−１）すなわち、上記課題を解決する本発明の管状部材の製造方法は、少なくとも一端部が開口する筒状部材と、該一端部に固定される蓋部材とを巻き締めする方法であって、
前記筒状部材の前記一端部と前記蓋部材とは少なくとも巻き締めされる部分において重なり合って密着する形状をもつ巻き締め部をそれぞれにもち、
該筒状部材及び該蓋部材それぞれの該巻き締め部を重ね合わせる工程と、
断面形状が、該巻き締め部を巻き締めした後の外形と同程度の形状をもつ曲線からなり、巻き締め前の該巻き締め部よりも内側に配設され、巻き締めの際には該巻き締め部の該一端部側がある部位に概ね沿って配設される巻き締めガイド部をもつ押し型にて、該一端部が開口する方向から該巻き締め部に当接・押圧することで、重なり合った該巻き締め部の該一端部側が該押し型の該断面形状に沿って内側方向に巻回される巻回工程と、
該巻回工程において、該巻き締め部を支持することで座屈を防ぐ座屈防止工程と、を有することを特徴とする。

筒状部材と蓋部材とに重なり合う巻き締め部を設け、その巻き締め部を開口方向から押し型で押圧することで、巻き締めが完了する。巻き締め部に当接する押し型の部位には巻き締め部が巻き締めされる断面形状に相当する断面形状を有する巻き締めガイド部が設けられており、押し型の押圧により巻き締め部の一端部側から順に巻き締めガイド部内の形状に沿って曲がって（巻かれて）いくことになる。巻き締めガイド部により巻き締め部が順次巻かれていくことで巻き締め部の一端部側は巻き締めガイド部の断面径をもつロール状に巻かれていく。巻き締め部の長さ及び巻き締めガイド部の断面形状を変化させることで巻き締めの回数・形状を制御できる。更に、押し型を開口部に押圧するときに筒状部材及び蓋部材に座屈が生じないように筒状部材及び蓋部材の巻き締め部を支持することで、安定して巻き締めを行うことができる。

ここで、巻き締めガイド部が、巻き締め前の巻き締め部よりも内側に配設される。このため、筒状部材の一端部及び蓋部材の巻き締め部は、内側の巻き締めガイド部の形状に沿って内側方向に巻き締められる。

（２−２）また、第２の様相である管状部材の製造装置は、少なくとも一端部が開口する筒状部材と、該一端部に固定される蓋部材とを巻き締めする装置であって、
前記筒状部材の前記一端部と前記蓋部材とは少なくとも巻き締めされる部分において重なり合って密着する形状をもつ巻き締め部をそれぞれにもち、それぞれの該巻き締め部を重ね合わせた状態の該筒状部材及び該蓋部材に対して、
断面形状が、該巻き締め部を巻き締めした後の外形と同程度の形状をもつ曲線からなり、且つ、巻き締め前の該巻き締め部よりも内側に配設され、巻き締めの際には該巻き締め部の該一端部側がある部位に概ね沿って配設される巻き締めガイド部をもち、該一端部が開口する方向から該巻き締め部に当接・押圧することで、重なり合った該巻き締め部の該一端部側を該押し型の該断面形状に沿って内側に巻回する押し型と、
該押し型が巻き締めする方向と反対の方向から該巻き締め部を支持することで座屈を防ぐ座屈防止金型と、を有することを特徴とする。

（３）次に、第３の様相として外側方向の巻き締めをプレス類似の手法により行うことができる以下の管状部材の製造方法及び製造装置を完成した。

（３−１）すなわち、第３の様相としての管状部材の製造方法は、少なくとも一端部が開口する筒状部材と、該一端部に固定される蓋部材とを巻き締めする方法であって、
前記筒状部材の前記一端部と前記蓋部材とは少なくとも巻き締めされる部分において重なり合って密着する形状をもつ巻き締め部をそれぞれにもち、
該筒状部材及び該蓋部材それぞれの該巻き締め部を重ね合わせる工程と、
断面形状が、該巻き締め部を巻き締めした後の外形と同程度の形状をもつ曲線からなり、巻き締め前の該巻き締め部よりも外側に配設され、巻き締めの際には該巻き締め部の該一端部側がある部位に概ね沿って配設される巻き締めガイド部をもつ押し型にて、該一端部が開口する方向から該巻き締め部に当接・押圧することで、重なり合った該巻き締め部の該一端部側が該押し型の該断面形状に沿って外側方向に巻回される巻回工程と、
該巻回工程において、該巻き締め部を支持することで座屈を防ぐ座屈防止工程と、を有することを特徴とする。

筒状部材と蓋部材とに重なり合う巻き締め部を設け、その巻き締め部を開口方向から押し型で押圧することで、巻き締めが完了する。巻き締め部に当接する押し型の部位には巻き締め部が巻き締めされる断面形状に相当する断面形状を有する巻き締めガイド部が設けられており、押し型の押圧により巻き締め部の一端部側から順に巻き締めガイド部内の形状に沿って曲がって（巻かれて）いくことになる。巻き締めガイド部により巻き締め部が順次巻かれていくことで巻き締め部の一端部側は巻き締めガイド部の断面径をもつロール状に巻かれていく。巻き締め部の長さ及び巻き締めガイド部の断面形状を変化させることで巻き締めの回数・形状を制御できる。更に、押し型を開口部に押圧するときに筒状部材及び蓋部材に座屈が生じないように筒状部材及び蓋部材の巻き締め部を支持することで、安定して巻き締めを行うことができる。

ここで、巻き締めガイド部が、巻き締め前の巻き締め部よりも外側に配設される。このため、筒状部材の一端部及び蓋部材の巻き締め部は、外側の巻き締めガイド部の形状に沿って外側方向に巻き締められる。

（３−２）また、第３の様相である管状部材の製造装置は、少なくとも一端部が開口する筒状部材と、該一端部に固定される蓋部材とを巻き締めする装置であって、
前記筒状部材の前記一端部と前記蓋部材とは少なくとも巻き締めされる部分において重なり合って密着する形状をもつ巻き締め部をそれぞれにもち、それぞれの該巻き締め部を重ね合わせた状態の該筒状部材及び該蓋部材に対して、
断面形状が、該巻き締め部を巻き締めした後の外形と同程度の形状をもつ曲線からなり、且つ、巻き締め前の該巻き締め部よりも外側に配設され、巻き締めの際には該巻き締め部の該一端部側がある部位に概ね沿って配設される巻き締めガイド部をもち、該一端部が開口する方向から該巻き締め部に当接・押圧することで、重なり合った該巻き締め部の該一端部側を該押し型の該断面形状に沿って外側に巻回する押し型と、
該押し型が巻き締めする方向と反対の方向から該巻き締め部を支持することで座屈を防ぐ座屈防止金型と、を有することを特徴とする。

（４）次に、第４の様相として、巻き締め部のシワ防止のための以下の管状部材の製造方法を発明した。

（４−１）すなわち、第４の様相としての管状部材の製造方法は、少なくとも一端部が開口する筒状部材と、該一端部に固定される蓋部材とからなり、前記筒状部材の前記一端部及び前記蓋部材はそれぞれ、径断面が湾曲する形状をもつ湾曲部を有する管状部材を製造する方法であって、
前記筒状部材の前記一端部と前記蓋部材とは少なくとも巻き締めされる部分において重なり合って密着する形状をもつ巻き締め部をそれぞれにもち、
前記一端部及び前記蓋部材の少なくとも一方の前記巻き締め部の前記湾曲部の開口先端は、前記軸方向に窪む凹部をもち、
該筒状部材及び該蓋部材それぞれの該巻き締め部を重ね合わせる工程と、
重なり合った該巻き締め部の該一端部側を巻回する巻回工程と、を有することを特徴とする。

筒状部材の一端部及び前記蓋部材は、径断面が湾曲する形状をもつ湾曲部を有する。筒状部材の一端部に蓋部材を固定するため、筒状部材の一端部及び蓋部材は、それぞれ巻き締め部をもつ。筒状部材の一端部または蓋部材の巻き締め部には、その湾曲部の開口先端に、軸方向に窪む凹部を有する。このため、筒状部材の一端部及び蓋部材を軸方向に巻き締めたとき、巻き締め部における湾曲部の巻き締め長さが、巻き締め部における湾曲部以外の部分の巻き締め長さよりも短くなる。したがって、湾曲部の巻き締め量が少なくなり、巻き締め時のシワの発生を抑制することができる。また、巻き締め部における湾曲部以外の部分は、湾曲部よりも巻き締め長さが長いため、この部分により筒状部材に蓋部材を確実に固定することができる。

凹部は、筒状部材の一端部または蓋部材の一方に形成するが、両者に形成してもよい。

（４−２）たとえば、前記筒状部材及び前記蓋部材の前記開口先端は、前記湾曲部と直線部とを有し、該湾曲部及び該直線部を前記巻き締め部とする。また、前記筒状部材及び前記蓋部材の前記湾曲部の前記開口先端の径断面は曲率が変化する形状であってもよいし、また曲率が変化しない形状であってもよい。前者の曲率が変化する形状の場合には、曲率がもっとも小さい部分を含む部分に前記凹部が形成されていることが好ましい。曲率が最も小さい部分は巻き締めたときに最もシワが発生しやすい部分であるため、その部分に凹部を形成することにより、シワ発生を効果的に抑制できる。

筒状部材の一端部及び蓋部材は、その開口先端の径断面の全部を巻き締め部としてもよい。この場合、前記筒状部材の前記一端部及び前記蓋部材はそれぞれ、前記開口先端から前記軸方向に筒状に延びる筒状端部を有し、該筒状端部を前記巻き締め部とする。また、筒状部材の一端部及び蓋部材の径断面の一部だけを巻き締め部としてもよい。

湾曲部に凹部をもつ筒状部材の一端部及び蓋部材を巻き締めるにあたっては、前記巻回工程において、断面形状が、該巻き締め部を巻き締めした後の外形と同程度の形状をもつ曲線からなり、該巻き締め部の該一端部側がある部位に概ね沿って配設される巻き締めガイド部をもつ押し型にて、該一端部が開口する方向から該巻き締め部に当接・押圧することで、重なり合った該巻き締め部の該一端部側が該押し型の該断面形状に沿って巻回されることが好ましい。また、前記巻回工程において、該巻き締め部を支持することで座屈を防ぐ座屈防止工程と、を有することが好ましい。

（５）前記第２、第３、第４の様相において、下記の好ましい態様がある。

（５−１）前記筒状部材の内周面には、該筒状部材内に前記蓋部材が進入することを制限する縮径部を有することが望ましい。縮径部は、有底の缶などの開口部を蓋部材にて封止する場合など筒状部材の一端部側に蓋部材を位置決めする有効な手段とすることができる。

（５−２）前記巻き締め部は、前記筒状部材の前記一端部及び前記蓋部材の全周にわたり形成され、該筒状部材の該一端部は該蓋部材により封止されていることが好ましい。これにより、筒状部材の一端部側の開口部を蓋部材にて封止することができる。また、巻き締め部は、筒状部材の一端部及び蓋部材の一部にだけ形成されていてもよい。

（５−３）前記重ね合わせ工程後、前記巻回工程前に前記巻き締め部の前記一端部方向の先端部を巻回方向に応じて縮径又は拡径する工程を有することで、巻き締め部の一端部側を巻き締めガイド部にて確実に受けることができる。

巻き締め部を内側方向に巻き締めるときには、巻き締め部の一端部方向の先端部を縮径させる。巻き締め部を外側方向に巻き締めるときには、巻き締め部の一端部方向の先端部を拡径させる。

（５−４）前記巻回工程後、巻回された前記巻き締め部を前記管状部材の径方向に押圧して扁平化させる扁平化工程を有することで、筒状部材の巻き締め部と蓋部材の巻き締め部との密着性をより高めることができる。

（５−５）前記巻き締め部は前記管状部材の内側方向に巻回され、前記座屈防止工程における前記巻き締め部の支持は、該巻き締め部の外周面に密着する座屈防止金型により行われることが好ましい。これにより、巻き締めされた巻き締め部が管状部材の径方向外側に突出することがなくなり、複数の管状部材を並べた場合でも巻き締め部による空間の無駄発生をなくすることができる。ここで、前記押し型の外周面は前記座屈防止金型の内周面に密着する形状にすることで、巻き締め部を内巻きにする際に押し型による管状部材の座屈が効果的に防止できる。

（５−６）前記巻き締め部は前記管状部材の外側方向に巻回され、
前記座屈防止工程における前記巻き締め部の支持は、該巻き締め部の内周面に密着する座屈防止部をもつ前記押し型により行われる。これにより、巻き締めされた巻き締め部が管状部材の径方向内側に突出することがなくなり、複数の管状部材を並べた場合でも巻き締め部による空間の無駄発生をなくすることができる。

（５−７）前記巻き締めガイド部は、前記巻き締め部に沿って延設された溝とすることが望ましい。巻き締めガイド部は巻き締め部を巻くことができる最小限の長さ、数だけ設けても十分に巻き締めを行うことができるが、巻き締め部に沿った形状で連続して設けた溝とすることで、より確実に巻き締めを行うことができる。

（５−８）なお、巻回工程において、前記巻き締め部の該一端部側が前記縮径部まで巻回されることが好ましい。

本発明によれば、簡便な方法で内圧上昇に強く、巻き締め部にシワが発生することを抑制できる、筒状部材の一端部と蓋部材とを巻き締めて固定した管状部材を提供することができる。

本発明の第１，２，３，４の様相は、少なくとも一端部が開口する筒状部材に対して、蓋部材を一端部に蓋部材を固定した管状部材、ならびにこれを製造する方法及び装置に適用できる。ここで、筒状部材に蓋部材を固定するにあたっては、一般的に巻き締めと称される方法にて行われる。巻き締めの回数・長さなどを調節することで、密封性などの必要な性能を得ることができる。

本発明が適用できる対象としては、リチウム電池などの密閉型電池の筐体としての有底の筒状部材と蓋部材との固定や、食品や飲料物用の缶の封止など有底、無底を問わずに筒状部材の開口する一端部に蓋部材を固定する方法一般に適用できる。筒状部材及び蓋部材の断面形状としては円形はもちろん角形などの多角形、楕円形にも適用できる。なお、断面形状が多角形の場合には、巻き締め遂行の容易さの観点からは角部分は曲線にて丸めることが望ましい。

筒状部材に対する蓋部材の固定は管状部材の開口部の全周にわたって行なわず、一部分を巻き締めなしとすることもできる。筒状部材の一端部と蓋部材とは、少なくとも巻き締めされる部分において重なり合って密着する形状をもつ巻き締め部をそれぞれにもつ。巻き締め部の開口部方向の長さは巻き締めを行う長さに応じて決定される。巻き締め部を長くする方が巻き締めの回数を多くすることができる。

筒状部材と蓋部材の巻き締め部の長さは、巻き締め方向に応じていずれか一方が他方に比べて長いことが好ましい。すなわち、内側方向に巻き締められるときには、筒状部材の巻き締め部の長さが、蓋部材の巻き締め部の長さよりも長いことが好ましい。外側方向に巻き締められるときには、蓋部材の巻き締め部の長さが、筒状部材の巻き締め部の長さよりも長いことが好ましい。これにより、巻き締め後の巻き締め部の外周が長い方の巻き締め部で巻回され、巻き締め部の端部が外部からみえず、外観がよい。

筒状部材の内周面は、蓋部材が当接することで蓋部材の進入を制限し、管状部材の開口方向の位置決めができる縮径部を有することが好ましい。有底の筒状部材などでは蓋部材の位置決めに筒状部材の内部から蓋部材を固定することができないからである。また、電池のように、内部に収納する発電要素を外力からの影響をなく必要がある場合にも有用である。

第２、第３、第４の様相に係る本発明の管状部材の製造方法は重ね合わせ工程と巻回工程と座屈防止工程とその他の工程とを有する。重ね合わせ工程は筒状部材と蓋部材とを重ね合わせる工程である。巻回工程は、筒状部材の一端部の内周面に蓋部材を挿入・固定する工程である。

巻回工程は、重なり合った巻き締め部の一端部側から押し型により押圧を行い、巻き締め部を順次ロールさせる工程である。押し型は断面形状が巻き締め部を巻き締めした後の外形と同程度の断面形状をもつ曲線からなり巻き締めガイド部をもつ。巻き締め部（特に巻き締めの初期に巻き締めされる巻き締め部の一端部側）が滑らかに滑るように、巻き締めガイド部の断面形状は滑らかな曲線にて構成されることが望ましい。例えば、巻き締めガイド部の断面形状としては半円形状やＵ字状などが例示できる。

巻き締め部の一端部側は巻き締めガイド部に当接することで、巻き締めガイド部の断面形状に倣って曲げられていく。巻き締めガイド部は巻き締め部の巻き締めが確実に遂行できるように巻き締め部の要所に配設されている。

例えば、管状部材の開口部の形状が直線部分と曲線部分とから成り立っている場合に、直線部よりも曲線部に対応する部位に対して、より多くの巻き締めガイド部を配設することで、より滑らかに巻き締めを行うことができる。可能ならば、巻き締め部の一端部側のすべてに対応する部位に巻き締めガイド部を連続的に延設することが巻き締めの確実性の観点からは望ましい。

ここで、巻き締めガイド部に巻き締め部の一端部側が当接する部分の傾斜の方向により巻き締め部が巻かれていく方向が決定される。例えば、巻き締めガイド部の外方向で巻き締め部の一端部側に当接する場合には巻き締め部の一端部側は巻き締めガイド部に合わせて内側方向に折れ曲がっていく。反対に、巻き締めガイド部の内方向で巻き締め部の一端部側に当接する場合には巻き締め部の一端部側は巻き締めガイド部に合わせて外側方向に折れ曲がっていく。

巻回工程では、巻き締め部（場合によっては管状部材のその他の部分も）に座屈が進行する方向に応力が加えられている。そこで、座屈防止工程として、巻き締め部を支持することで座屈の進行を防止する工程を有する。巻き締め部が管状部材の内側方向に巻回される場合に、本座屈防止工程における巻き締め部の支持は、巻き締め部の外周面に密着する座屈防止金型により行うことができる。

その他の工程としては特に限定されず、一般的なその他の処理（例えば、管状部材を形成する工程など）を有することができる。本発明に関係する工程としては前記重ね合わせ工程後、前記巻回工程前に、重なり合った巻き締め部の一端部方向の先端部を巻回方向に応じて縮径又は拡径する工程を有することができる。予め巻き締め部の一端部側に曲げ（縮径又は拡径）を形成することで、巻回工程においてスムーズに巻き締めを行うことができる。具体的には内巻きの場合には縮径を、外巻きの場合には拡径を行うことが望ましい。

また、筒状部材と蓋部材との密着をより完全なものにする目的で、前記巻回工程後、巻回された巻き締め部を管状部材の径方向に押圧して扁平化させる扁平化工程を有することができる。扁平化は対応する形状をもつ押し型を作成し、巻回された巻き締め部をその押し型にて押圧することで達成できる。

第４の様相にかかる管状部材の製造方法において、筒状部材の一端部及び蓋部材の巻き締め部の開口先端は、径断面が少なくとも湾曲部をもつ。筒状部材の一端部及び蓋部材の全周にわたって巻き締め部が形成されている場合には、湾曲部の形状は、円形、楕円形、角部を丸めた多角形などのリング形である。巻き締め部が筒状部材の一端部及び蓋部材の開口先端の一部である場合には、湾曲部の形状は、前記リング形の一部の形状となる。

湾曲部に形成した凹部は、底部が径方向に平坦であってもよいし、軸方向に対して傾斜していてもよい。湾曲部には、１つの凹部を設けても良いし、２つ以上の凹部を設けてもよい。凹部は湾曲部の全体に設けても良いし、一部に設けても良い。

湾曲部の径断面が曲率の変化している形状であるときには、曲率の小さい部分の凹部の深さを大きくすることが好ましい。曲率の小さい部分はシワが発生しやすい部分である。このため、凹部を設けて巻き締め部の長さを短くすることにより、シワ発生を効果的に抑制できる。

凹部の深さは、凹部を形成していない部分の巻き締め部の長さに対して、５〜２０％であることが好ましい。５％未満の場合には、湾曲部にシワが発生するおそれがある。２０％を超える場合には、湾曲部の巻き締め部の長さが短く、筒状部材に対して蓋部材を確実に固定することが困難な場合がある。

凹部を形成するにあたっては、筒状部材及び蓋部材を成形する型に凹部形成部を設け該型により成形する手法、または筒状部材及び蓋部材から凹部を金型などで打ち抜く手法などを行う。

（実施例１）
本発明の第１の様相である管状部材、及び第２の様相である管状部材の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。説明に用いる図面は模式図であり、各部の寸法、比率などは必ずしも正確なものではない（特に、部材の大きさに対する板厚など）。

図１（ａ）に示すように、第１の管状部材は、有底の筒状部材である缶本体１１と、その一端部に固定された蓋部材１２とからなる。缶本体１１は、図１（ｂ）に示すように、径断面が角を丸めた扁平な四角形である直方体である。管状部材は、缶本体１１の一端部と蓋部材１２とは互いに重なり合って密着して内側方向に巻き締められた巻き締め部１１１，１２１と、缶本体１１と蓋部材１２における管状部材の内部空間３と接する本体部１１９、１２９とをもつ。

缶本体１１の巻き締め部１１１と缶本体部１１９との間の缶本体１１の内周面１１４は、巻き締め部１１１から延設された縮径部１１２を有する。蓋部材１２の巻き締め部１２１と本体部１２９との間には、巻き締め部１２１から縮径部１１２に沿って内径方向に延設された座部１２５と、座部１２５から延設され缶本体１１の内周面１１４に沿って延びる首部１２６とを有する。蓋部材１２の本体部１２９は、蓋部材１２の首部１２６から内径方向に延設されている。

前記管状部材は、以下に述べる第２の様相である管状部材の製造方法により製造される。

１）管本体と蓋部材の準備：まず、図２に示すように、金属製の一端部が開口する有底の筒状部材である缶本体１１（図２の下方）と蓋部材１２（図２の上方）とを準備する。缶本体１１の一端部近傍には巻き締め部１１１が設けられている。巻き締め部１１１の下端には径が縮めてある縮径部１１２が形成されている。縮径部１１２より図面上方の巻き締め部１１１は板厚が薄くされ、縮径部１１２より図面下方の本体部１１９は板厚が厚くされている。縮径部１１２は、厚い本体部１１９から薄い巻き締め部１１１への境界部に形成されることで、縮径部１１２が形成されている。

蓋部材１２は缶本体１１の開口部近傍に嵌合できる形状をもつ部材である。蓋部材１２には巻き締め部１２１が設けられている。巻き締め部１２１の下端には缶本体１１の縮径部１１２に当接するとともに縮径部１１２に沿って内径方向に延設された座部１２５を設けることにより、蓋部材１２を開口部から挿入した際にそれ以上、進入できないようになっている。また、蓋部材１２には、座部１２５から屈曲して軸方向に延設された首部１２６を設ける。蓋部材１２における内部空間３と接することになる本体部１２９は、首部１２６から屈曲して内径方向に延設されている。

缶本体１１の巻き締め部１１１の長さは、蓋部材１２の巻き締め部１２１の長さよりも長くする。巻き締めたときに、外周部が缶本体１１の巻き締め部１１１で覆われ、巻き締め部１１１，１２１の端部が外部から見えなくするためである。

２）重ね合わせ工程：缶本体１１と蓋部材１２とを重ね合わせる。蓋部材１２は缶本体１１の一端部から挿入・嵌合させる。缶本体１１の巻き締め部１１１と蓋部材１２の巻き締め部１２１とは密着して重ね合わされている。

３）縮径工程：図３に示すように、重ね合わせた巻き締め部１１１、１２１の一端部側を縮径する工程である。図には示さないが、型内に挿入する前の重ね合わされた缶本体１１及び蓋部材１２に対して、一端部側から縮径の程度に応じた形状をもつ縮径型を押圧することで縮径する。

なお、縮径工程により、巻き締め部１１１、１２１を縮径しなくても良い場合があり、後述する巻回工程にて併せて、説明する。

４）巻回工程及び座屈防止工程：重ね合わせられた缶本体１１及び蓋部材１２は座屈防止金型２２の筒状の成形穴２２９の中に挿入される。その後、上方から押し型２１により押圧する。押し型２１には、図３（ａ）及び図４に示すように、巻き締め部１１１、１２１の一端部側が当接できる巻き締めガイド部２１２が、巻き締め部１１１、１２１が設けられている全周にわたって溝状に形成されている。巻き締めガイド部２１２の断面形状は半円形状であり、更に、中心部近傍には突起２１１が形成されている。押し型２１を座屈防止金型２２の成形穴２２９の中に挿入すると、巻き締めガイド部２１２が成形穴２２９の側壁面２２８に案内されて、下方に進み、巻き締め部１１１、１２１に当接する。

巻き締めガイド部２１２は、缶本体１１の巻き締め部１１１及び蓋部材１２の巻き締め部１２１よりも内径方向に配設する。座屈防止金型２２は巻き締め部１１１，１２１の外周面に当接させる。

巻き締め部１１１、１２１の一端部側は内側に向くように縮径されており、また、巻き締めガイド部２１２が巻き締め部１１１，１２１よりも内径方向に配設され、その断面形状が滑らかな半円形状であるので、巻き締め部１１１、１２１の一端部側は巻き締めガイド部２１２の断面形状に倣って内側に曲げられていくことになる。

更に、巻き締め部１１１，１２１を押し型２１にて押圧していくと、巻き締めガイド部２１２内から、巻き締め部１１１、１２１の一端部が飛び出すことになる。この場合に、図３（ｂ）に示すように、巻き締め部１１１、１２１は、座屈防止金型２２の側壁面２２８から離れ、巻き締めガイド部２１２にて曲げられ続けるので、飛び出した一端部はそのまま巻かれていくことになり、最終的には巻き締めが完成する。巻き締め部１１１，１２１の巻き締めは、縮径部１１２まで行う。

巻き締め部１１１、１２１は、押し型２１の進入に伴い、巻き締めガイド部２１２から拡径方向に応力が加わるが、座屈防止金型２２の側壁面２２８により巻き締め部１１１、１２１の外周面が押圧・支持されていることで巻き締め部１１１，１２１の座屈が防止されている。

ここで、巻き締め部１１１、１２１の一端部側は縮径されているので、特に問題なく巻き締めガイド部２１２内に進入、巻回されていくが、一端部側が縮径されずにそのままである場合でも巻回工程を進めることができる。例えば、押し型２１が座屈防止金型２２の側壁面２２８に接する部分（巻き締めガイド部２１２の周辺）を鋭角状に形成することで、巻き締め部１１１、１２１と座屈防止金型２２との間に押し型２１を進入させて巻回させることが可能になる。ここで、缶本体１１や蓋部材１２の一端部側は切断など行うことで形成されるが、切断時に僅かに縮径する方向に一端部を変形させることで、押し型２１を進入させることに資することができる。

扁平化工程：巻き締めが終了した後、押し型２１を抜き取り、扁平金型（図略）にて押圧することで巻回した巻き締め部１１１、１２１を押しつぶして扁平化する。扁平化することで、缶本体１１及び蓋部材１２それぞれの巻き締め部１１１、１２１の間の密着性が向上する。

以上により、筒状部材に対して蓋部材を固定してなる管状部材が得られる。

本例においては、図１に示すように、蓋部材１２は、巻き締め部１２１と、管状部材の内部空間３と接する本体部１２９との間に、缶本体１１の内周面１１４に沿って軸方向に延びる首部１２６をもつ。首部１２６は、その上の内径方向に延びる座部１２５によって下方向に押さえつけられている。このため、首部１２６は内部空間の下方向からの内圧によって上方へ動くことが抑制されている。首部１２６は、内圧を受けたとき、本体部１２９が上方へ動くことを抑制する。したがって、内部空間の内圧が上昇したとき、蓋部材１２の本体部１２９は変形しにくい。

特に、本例では、巻き締め部１１１，１２１は縮径部１１２まで巻き締められているため、縮径部１１２に当接している蓋部材１２の座部１２５は巻き締め部１１１，１２１により挟持されている。このため、座部１２５は動きにくく、本体部１２９を缶本体１に対して確実に固定することになる。又、内部空間３の内圧が上昇したときでも本体部１２９の変形を極力抑制できる。

一方、図５に示すように、蓋部１２の本体部１２９が巻き締め部１２１から９０°屈折して延設されている場合には、内圧上昇を受けたときに、本体部１２９の周縁部１２８が上方に持ち上げられ、変形する場合がある。

また、巻き締め部を巻き締めるにあたっては、座屈防止金型２２と、押し型２１とを用い、押し型２１を上下方向に移動させておこなっている。このため、簡易な工程で巻き締めを行うことができる。

なお、扁平型としては押し型として図６（ａ）に示すような分割された押し型２３、２４、２５を採用することで押し型の抜き取り、扁平型の挿入といった工程が省略できる。押し型２３、２４、２５は同心状の金型でそれぞれ独立して上下動させることができる。

押し型２３、２４、２５を用い、図３と同様にして巻き締め部１１１、１２１を巻回した後、押し型２４を独立して下方向に動かすことで、図６（ｂ）に示すように、巻回した巻き締め部１１１、１２１を扁平化することができる。

また、図７に示すような分割された押し型２６、２７、２８を採用することで、縮径工程も同一の押し型で行うことができる。つまり、座屈防止金型２２から、巻き締め部１１１、１２１の一端部側を僅かに突出させた状態で分割された押し型にて押圧する。分割された押し型のうち、最外周の筒状の押し型２８がまず巻き締め部１１１、１２１の一端部側に当接し、一端部側を縮径する（縮径工程）。押し型２８の外径は座屈防止金型２２の成形穴２２９の開口部より大きいので、押し型２８の外周縁２８１は、座屈防止金型２２の成形穴２２９の開口周縁部２２７に当接して、成形穴２２９の中に挿入される前に停止する。巻き締め部１１１、１２１は、その後、中心に配設された押し型２６及び押し型２６を囲む筒状の押し型２７の組み合わせにより、内側に曲がる方向に付勢され続け、巻回が終了した後に、押し型２７のみで押圧して扁平化工程も完了する（図略）。ここで、巻き締め部１１１、１２１は、押し型２７により、内側に曲げる方向に付勢され、押し型２６がなくても巻回工程が継続できる。

（実施例２）
本実施例は、第１、第３の様相に係る管状部材及びその製造方法の具体例である。実施例１とは、外側方向に巻き締めている点が相違する。

図８に示すように、缶本体１１の巻き締め部１１１と蓋部材１２の巻き締め部１２１とは、互いに重なり合って密着して外側方向に巻き締められている。

また、本例においても実施例１と同様に、缶本体１１の巻き締め部１１１と缶本体部１１９との間の内周面１１４は、縮径部１１２を有する。蓋部材１２の巻き締め部１２１と蓋本体部１２９との間には、座部１２５と首部１２６とを有する。

前記管状部材は、以下に述べる第３の様相である管状部材の製造方法により製造できる。まず、実施例１と同様に、一端部が開口する有底の筒状部材である缶本体１１と蓋部材１２とを準備し、これらの巻き締め部１１１，１２１を重ね合わせる。

次に、重ね合わせた巻き締め部１１１、１２１の一端部側を拡径する拡径工程を行う。図には示さないが、型内に挿入する前の重ね合わされた缶本体１１及び蓋部材１２に対して、一端部側から拡径の程度に応じた形状をもつ拡径型を押圧することで拡径する。

次に、図９（ａ）に示すように、重ね合わせられた缶本体１１及び蓋部材１２は金型２２０内に挿入される。この金型２２０は、缶本体１１及び蓋部材１２を配置して、押し型２１を上下動可能に配置した成形穴２２９と、成形穴２２９の側壁面であり押し型２１を上下方向にガイドするガイド面２２６と、ガイド面２２６よりも内径方向に形成され缶本体１１を支持する支持面２２５とを有する。金型２２０のガイド部２２６と巻き締め部１１１，１２１との間には、巻き締め部１１１，１２１が巻回可能な空間２２４が設けられている。

次に、缶本体１１及び蓋部材１２の巻き締め部１１１，１２１に対して、上方から押し型２１０を押圧する。押し型２１０は、外周縁に設けた巻き締めガイド部２１２と、中心付近において巻き締めガイド部２１２よりも下方に突出した突起２１１とを有する。突起２１１の外周面には、巻き締め部１１１，１２１を支持して座屈を防止する座屈防止部２１３を有する。巻き締めガイド部２１２は、断面形状が半円形状であり、缶本体１１及び蓋部材１２の巻き締め部１１１，１２１を巻き締める成形面である。巻き締めガイド部２１２は、缶本体１１の巻き締め部１１１及び蓋部材１２の巻き締め部１２１よりも外径方向に配設する。

巻き締め部１１１、１２１の一端部側は外側に向くように拡径されており、また、巻き締めガイド部２１２が巻き締め部１１１，１２１よりも外径方向に配設され、その断面形状が滑らかな半円形状であるので、巻き締め部１１１、１２１の一端部側は巻き締めガイド部２１２の断面形状に倣って外側に曲げられていくことになる。

更に、図９（ｂ）に示すように、巻き締め部１１１，１２１を押し型２１０にて押圧していくと、巻き締めガイド部２１２内から、巻き締め部１１１、１２１の一端部が飛び出すことになる。この場合に、巻き締め部１１１、１２１は、金型２２０にて曲げられ続けるので、飛び出した一端部はそのまま巻かれていくことになり、最終的には巻き締めが完成する。巻き締め部１１１，１２１の巻き締めは、缶本体１１の縮径部１１２まで行う。

巻き締め部１１１、１２１は、押し型２１０の進入に伴い、巻き締めガイド部２１２から縮径方向に応力が加わるが、座屈防止部２１３により巻き締め部１１１、１２１の内周面が押圧・支持されていることで座屈が防止されている。

ここで、巻き締め部１１１、１２１の一端部側は拡径されているので、特に問題なく巻き締めガイド部２１２内に進入、巻回されていくが、一端部側が拡径されずにそのままである場合でも巻回工程を進めることができる。例えば、押し型２１０が金型２２０に接する部分２１４（巻き締めガイド部２１２の周辺）を鋭角状に形成することで、巻き締め部１１１、１２１と金型２２０との間に押し型２１０を進入させて巻回させることが可能になる。ここで、缶本体１１や蓋部材１２の一端部側は切断など行うことで形成されるが、切断時に僅かに拡径する方向に一端部を変形させることで、押し型２１を進入させることに資することができる。

扁平化工程：巻き締めが終了した後、押し型２１０を抜き取り、扁平金型（図略）にて押圧することで巻回した巻き締め部１１１、１２１を押しつぶして扁平化する。扁平化することで、缶本体１１及び蓋部材１２それぞれの巻き締め部１１１、１２１の間の密着性が向上する。

本例の管状部材は、図８に示すように、実施例１と同様に、蓋部材１２の巻き締め部１２１と、内部空間３と接する本体部１２９との間に、缶本体１１の内周面１１４に沿って軸方向に延びる首部１２６をもつ。首部１２６は、その上の内径方向に延びる座部１２５によって下方向に押さえつけられている。このため、首部１２６は内部空間の下方向からの内圧によって上方へ動くことが抑制されている。首部１２６は、内圧を受けたとき、本体部１２９が上方へ動くことを抑制する。したがって、内部空間の内圧が上昇したとき、蓋部材１２の本体部１２９は変形しにくい。

一方、図１０に示すように、蓋部材１２の本体部１２９が巻き締め部１２１から９０°屈折して延設されている場合には、内圧上昇を受けたときに、本体部１２９の周縁部１２８が上方に持ち上げられ、変形する場合がある。外側方向に巻き締められている場合には、蓋部材１２の座部１２５が巻き締めが完了した巻き締め部１１１，１２１により挟持されていないため、動きやすい。このため、座部１２５と連設された本体部１２９も動きやすく、内圧上昇をうけたときには本体部１２９の周縁部１２８とともに座部１２５も上方に持ち上げられ変形するおそれがある。

なお、扁平型としては押し型として図１１（ａ）に示すような分割された押し型２３０、２４０、２５０を採用することで押し型の抜き取り、扁平型の挿入といった工程が省略できる。押し型２３０、２４０、２５０は同心状の金型でそれぞれ独立して上下動させることができる。

押し型２３０、２４０、２５０を用い、図９と同様にして巻き締め部１１１、１２１を巻回した後、押し型２４０を独立して下方向に動かすことで、図１１（ｂ）に示すように、巻回した巻き締め部１１１、１２１を扁平化することができる。

また、図１２に示すような分割された押し型２６０、２７０、２８０を採用することで、縮径工程も同一の押し型で行うことができる。つまり、金型２２０から、巻き締め部１１１、１２１の一端部側を僅かに突出させた状態で分割された押し型にて押圧する。分割された押し型のうち、最外周に配置された筒状の押し型２８０がまず巻き締め部１１１、１２１の一端部側に当接し、一端部側を拡径する（拡径工程）。押し型２８０の外径は金型２２０の成形穴２２９より大きいので、押し型２８０の外周縁２８１は、成形穴２２９の開口周縁部２２７に当接して、成形穴２２９の中に挿入される前に停止される。巻き締め部１１１、１２１は、その後、押し型２６０及び２７０の組み合わせにより、外側に曲がる方向に付勢され続け、巻回が終了した後に、押し型２７０のみで押圧して扁平化工程も完了する（図略）。ここで、巻き締め部１１１、１２１は、押し型２７０により、外側に曲げる方向に付勢され、押し型２６０がなくても巻回工程が継続できる。

また、図１３（ａ）に示すように、缶本体１１及び蓋部材１２の全体を同じ厚みとすることもできる。この場合、これらの巻き締め部１１１，１２１は、管状部材の内部空間３と接する本体部１１９，１２９と同じ厚みとなる。缶本体１１の巻き締め部１１１と本体部１１９との間には、巻き締め時に蓋部材１２の進入を制限する縮径部１１３が形成されている。縮径部１１３には、蓋部材１２の巻き締め部１２１から延設された座部１２５が当接されている。座部１２５は、本体部１２９の周縁部になり、実施例２とは首部がない点が相違する。巻き締め部１１，１２１を巻き締めるにあたっては、実施例２と同様に行う。図１３（ｂ）に示すように、縮径部１１３は、金型２２０に設けられた段状の係止部２２１にて支持される。これは、巻き締め時に押し型２１０の押圧力で縮径部１１３及び座部１２５が座屈することを防止するためである。

（実施例３）
本実施例は、第４様相に係る管状部材の製造方法の具体例である。図１４（ａ）は蓋部材１２の巻き締め部１２１の斜視図であり、図１４（ｂ）は筒状部材である缶本体１１の巻き締め部１１１である。図１４に示すように、缶本体１１の一端部及び蓋部材１２は径断面が扁平で細長い筒状端部１１３，１２３をもつ。筒状端部１１３，１２３は、その全周にわたって巻き締め部１１１，１２１とされる部分である。この筒状端部１１３，１２３は、開口先端１１０、１２０の径断面が湾曲する形状の湾曲部１１７，１２７と、直線状の直線部１１６、１２６とからなる。筒状端部１１３，１２３は、開口先端１１０，１２０から缶本体１１の一端部及び蓋部材１２のそれぞれの軸方向に延び互いに重なりあって密着する形状をもつ。

図１４（ａ）に示すように、蓋部材１２の湾曲部１２７の開口先端１２０は、蓋部材１２の軸方向に窪む凹部４２をもつ。蓋部材１２の凹部４２は、軸方向に対して傾斜している。凹部４２は、湾曲部１２７の全体に形成されている。直線部１２６の巻き締め長さＨに対する凹部４２の深さｈの比率（ｈ／Ｈ）は１２％である。蓋部材１２は、蓋部材成形用金型を用いて成形される。この金型には凹部形成部が形成されており、成形の際に蓋部材に凹部が形成される。

図１４（ｂ）に示すように、缶本体１１は、その全周にわたる開口先端１１０が平坦であり、巻き締め長さＨは直線部１１６及び湾曲部１１７とも同じである。

本例の缶本体１１および蓋部材１２について、前記実施例１〜３と同様にして巻き締め部１１１，１２１の巻き締めを行う。

本例においては、巻き締め時にシワが発生しやすい部分である湾曲部１２７の開口先端１２０に凹部４２を形成している。このため、湾曲部の巻き締め量が少なくなり、シワの発生を抑制できる。また、直線部１１６，１２６は、湾曲部１１７，１２７よりも巻き締め長さが長いため、この直線部１１６，１２６にて缶本体１１に蓋部材１２を確実に固定することができる。

また、図１５に示すように、変形例として、蓋部材１２の巻き締め部１２１は平坦面とし、缶本体１１の巻き締め部１１１の湾曲部１１７の開口先端１１０に凹部４１を形成してもよい。缶本体１１の凹部４１は、湾曲部１２７の全体に形成されている。凹部４１の底部は、平坦面である。この場合にも、湾曲部１１７，１２７の巻き締め量が少なくなり、湾曲部にシワが発生することを抑制できる。

また、図１４（ａ）、図１５（ｂ）に示すように、蓋部材１２と缶本体１１の双方に凹部４１，４２を形成して、巻き締め部を巻回してもよい。

開口先端の断面を変形させた缶本体１１を図１６に例示する。缶本体１１及び蓋部材の開口先端１１０が楕円の場合（図１６（ａ））、角部が丸く湾曲した略正方形の場合にも（図１６（ｂ））、本例を適用できる。図１６（ａ）に示すように、開口先端１１０が楕円の場合には、開口先端１１０の全周にわたって曲率が変化する湾曲部１１７である。この湾曲部１１７のうち曲率のもっとも小さい最小曲率湾曲部１１７ａに凹部４を形成する。図１６（ｂ）に示すように、開口先端１１０が略正方形の場合、角部に丸みをつけた湾曲部１１７ｂに凹部４を形成する。

実施例１における管状部材の巻き締め部の断面図（ａ）及び開口先端の平面図（ｂ）である。 実施例１で用いた缶本体及び蓋部材の斜視図である。 実施例１における巻回工程を説明する概略断面図（ａ）、（ｂ）である。 実施例１で用いた押し型の平面図（ａ）、及び（ａ）の中のｂ−ｂ矢視線断面図（ｂ）である。 参考例における、蓋部材の巻き締め部から本体部が屈曲して延設された部分の断面図である。 実施例１における、他の巻回工程及び扁平化工程を説明する概略断面図（ａ）、（ｂ）である。 実施例１における、縮径工程を説明する概略断面図である。 実施例２における管状部材の巻き締め部の断面図である。 実施例２における巻回工程を説明する概略断面図（ａ）、（ｂ）である。 実施例２における、蓋部材の巻き締め部から本体部が屈曲して延設された部分の断面図である。 実施例２における、他の巻回工程及び扁平化工程を説明する概略断面図（ａ）、（ｂ）である。 実施例２における、縮径工程を説明する概略断面図である。 実施例２における、厚みが均一な管状部材の断面図（ａ）、および缶本体及び蓋部材の巻回工程を示す概略断面図（ｂ）である。 実施例３における、開口先端に凹部を設けた蓋部材の斜視図（ａ）および缶本体の斜視図（ｂ）である。 実施例３の変形例における、開口先端に凹部を設けた蓋部材の斜視図（ａ）および缶本体の斜視図（ｂ）である。 実施例３における、開口先端の径断面が楕円の場合の缶本体の斜視図（ａ）、および開口先端の径断面が略正方形の缶本体の斜視図（ｂ）である。

符号の説明

１１…缶本体 １１０…開口先端 １１１…巻き締め部
１１２、１１３…縮径部 １１６…直線部 １１７…湾曲部 １１９…本体部
１２…蓋部材 １２０…開口先端 １２１…巻き締め部 １２５…座部 １２６…直線部 １２７…湾曲部
１２６…首部 １２９…本体部
２１、２１０…押し型 ２１１…突起 ２１２…巻き締めガイド部
２３、２４、２５、２３０，２４０，２５０…押し型（扁平型を兼ねている）
２６、２７、２８、２６０，２７０，２８０…押し型（縮径工程用の型及び扁平型を兼ねている）
２２…座屈防止金型
２２０…金型
３…内部空間
４１，４２…凹部

Claims (2)

1. 筒状部材と、該筒状部材の一端部に固定された蓋部材とからなる管状部材であって、
   前記筒状部材と前記蓋部材とは、それぞれ一端部を互いに重なり合わせて密着させて巻き締められた巻き締め部と、前記管状部材の内部空間と接する本体部とをもち、
   前記筒状部材の前記巻き締め部と前記本体部との間において、前記筒状部材の内周面は該巻き締め部から延設された縮径部をもち、
   前記蓋部材は、該蓋部材の前記巻き締め部と前記本体部との間において、該巻き締め部から前記筒状部材の前記縮径部に沿って内径方向に延設された座部と、該座部から延設され前記筒状部材の軸方向の内部側に前記筒状部材の内周面に沿って延びる首部とをもち、
   前記蓋部材の前記本体部は、前記蓋部材の前記首部から内径方向に延設されていることを特徴とする管状部材。
2. 前記筒状部材及び前記蓋部材に形成された前記巻き締め部は、ともに前記筒状部材の径方向の内側に巻き締められており、前記蓋部材の前記座部は、前記筒状部材及び前記蓋部材に形成され内側に巻き締められた前記巻き締め部と前記筒状部材の前記縮径部とによって挟持されている請求項１記載の管状部材。

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