JP6689687B2 - 缶の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、飲料等の内容物が充填される２ピース缶やボトル缶等の缶体に用いられる有底筒状の缶の製造方法に関する。

飲料等の内容物が充填、密封される缶体として、缶胴（ウォール）と缶底（ボトム）を有する有底筒状の缶と、該缶の開口端部に巻締められる円板状の缶蓋と、を備えた２ピース缶が知られている。上記缶は、具体的にはＤＩ缶であり、「ＤＩ」とはＤｒａｗｉｎｇ＆Ｉｒｏｎｉｎｇの略称である。また、缶の開口端部にキャップが螺着されたボトル缶も周知である。
このような缶体に用いられる缶は、アルミニウム合金材料の板材にカッピング工程（絞り工程）及びＤＩ工程（絞りしごき工程）を施すことにより、有底筒状に形成される。

また、缶体には、缶軸方向に沿ってストレート状に設けられた缶胴を有する缶が広く用いられているが、缶体のデザイン性を高めたり、持ちやすさ（グリップ性）を向上するために、缶胴を部分的に変形させた缶も提案されている。例えば、特許文献１〜４には、缶軸方向に延在する溝部を缶胴の周方向に複数並べて形成した缶が開示されている。
このうち、例えば特許文献１には、缶胴への溝部の成形をロール成形により行うことが記載されている。具体的には、特許文献１では、凸部が周方向にわたって複数形成された外側金型と凹部が周方向にわたって複数形成された内側金型とを用いて溝部の成形を行う。外側金型により缶胴の外表面を径方向内方に押圧し、内側金型により缶胴の内表面を径方向外方に押圧することで、外側金型の凸部を缶胴を介して内側金型の凹部に嵌入し、この状態で外側金型と内側金型とを各々の軸線を中心に回転駆動することで、缶胴を介して順次凸部を凹部に嵌入して、缶胴に一つずつ溝を形成することができる。

特許文献２では、ボトル缶の缶胴に溝部を形成することが記載されており、缶胴の上端から上方に向かうに従い漸次縮径する肩部を形成した後に、胴体部形成金型を缶軸方向に相対的に前進させ、押圧面（第２の押圧面）で缶胴を押圧することにより、缶軸方向に延在した溝部（第２の凹凸部）を形成することができる。

また、特許文献３では、異種形状成形金型の内周面に異種形状付与面を設け、異種形状成形金型を缶軸方向に相対的に前進させることで、缶胴（胴体部）の外周面をその径方向に対して内方及び缶軸方向に対して下方に押圧し、缶胴を断面形状から断面異種形状に形成することが記載されている。

特開２００５‐５３５０５号公報 特開２００４‐１２３２３１号公報 特許第４０８３４９７号公報

しかし、特許文献１に記載されるように、ロール成形により溝部を一つずつ形成した場合には、缶胴の周方向において加工始めと加工終わりとで重なる部分（ダブルストライク）が発生する。この際、缶胴が局所的に薄肉になることがあり、コラム強度（缶軸方向の荷重に対する強度）が安定しないという課題がある。また、ダブルストライク部分により、缶胴の外観を損なうおそれがある。
一方、特許文献２又は特許文献３に記載される方法では、缶体や金型を回転する機構を設ける必要がないため、ダブルストライクは問題とならない。しかし、特許文献２や特許文献３に記載の方法では、缶胴の内側に内型を配置せずに外型（胴体部形成金型、異種形状成形金型）のみで溝部の成形を行うことから、深さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の浅い溝部の成形が行えても、それ以上の深い溝形状を形成することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、缶胴の缶軸方向の一部に、缶軸方向に延在する溝部を周方向に複数並べて形成するに際し、溝部を径方向内方に深く形成することができ、コラム強度が安定した缶の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、缶胴と缶底とを備える有底筒状の缶の製造方法であって、成形用凹部が周方向にわたって複数形成された内型と、成形用凸部が周方向にわたって複数形成された外型とを同軸上に配置した溝部形成用金型を用意し、前記溝部形成用金型の前記内型と前記外型との隙間に開口端部から前記缶胴を挿入し、前記缶胴と該溝部形成用金型とを缶軸方向に相対移動させることにより、前記缶胴に前記缶軸方向に延在して径方向内方に凹んだ溝部を前記缶胴の周方向に間隔をおいて複数並べて形成する溝部形成工程と、前記溝部形成工程後に、前記缶胴の内部及び外部に拡径用金型を嵌合し、前記開口端部を含む前記缶胴の上部を円筒状に再成形するリフォーム工程と、前記リフォーム工程後に、前記上部の内部及び外部に縮径用金型を嵌合し、前記上部に上方に向かうに従い小径となる縮径加工を施すネッキング工程と、を備える。

溝部形成工程では、缶胴の内部及び外部に溝部形成用金型を嵌合し、溝部形成用金型の内型と外型との間に缶胴を挟んだ状態で、缶胴と溝部形成用金型とを缶軸方向に相対移動させることで、缶胴の外周面を径方向内方及び缶軸方向の下方に強固に押圧することができるので、型形状が正確に反映された凹凸のはっきりした溝部を形成できる。したがって、深い溝形状であっても安定して形成できる。
また、溝部形成工程において缶胴の上部にも溝部が形成されるが、溝部形成工程後のリフォーム工程において再成形することにより、缶胴の上部の溝部を缶胴の表面に合わせて平らにならすことができ、缶胴の上部を円筒状に整えることができる。このように、リフォーム工程の後工程として行われるネッキング工程等において基準となる缶胴の上部の形状を整えることで、缶胴の上部の強度を安定して保持でき、リフォーム工程よりも後工程で行われる加工時において、缶胴が座屈するようなことが防止でき、安定して加工を行える。
また、溝部形成工程とリフォーム工程とを、いずれも金型と缶胴とを缶軸方向に相対移動させて行うダイ方式により行うことができ、その後のネッキング工程等も同様にダイ方式で行うことができるので、缶胴をターレット等で搬送して一連の工程作業を連続して行うことが可能である。したがって、各工程の作業効率を向上できる。

前記溝部形成工程において、前記溝部形成用金型の前記内型と前記外型とのいずれかを、缶軸回りに回転可能に支持しておくとよい。

溝部形成用金型の内型又は外型のいずれかを缶軸回りに回転可能に支持しておくことで、内型と外型との間に缶胴の開口端部が押し込まれる際に、固定された一方の型に合わせて、回転可能に支持された側の他方の型が缶軸回りに回転し、内型と外型との位置合わせが自動的になされる。このように、それぞれの型の凹凸形状（成形用凹部及び成形用凸部）を完全に一致させておかなくとも、内型と外型とが自動的に調心されることで、内型と外型との間の隙間を一定に保つことができる。したがって、溝部形成工程において缶胴の肉が局所的に減肉される等の不具合を防ぐことができる。
なお、内型又は外型の一方は、回転せず、固定された状態であるので、内型と外型との位置合わせ（調心）は、内型に設けられた成形用凹部と外型に設けられた成形用凸部との僅かな隙間の範囲内（成形する缶胴の板厚の大きさの範囲内）で回動するだけである。

本発明によれば、缶胴の缶軸方向の一部に、缶軸方向に延在し、径方向内方に深く設けられた溝部を周方向に複数並べて形成することができ、コラム強度が安定した缶が得られる。

本発明の実施形態に係る缶の製造方法により製造される缶を示す半断面図である。 本発明の実施形態に係る缶の製造方法を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係る缶の製造方法のカッピング工程、ＤＩ加工及びトリミング加工を説明する模式図である。 本発明の実施形態に係る缶の製造方法において、溝部形成工程を説明する縦断面図であり、溝部形成用金型を缶の上方に離間させて配置した状態を示す。 溝部形成用金型の横断面図である。 本発明の実施形態に係る缶の製造方法において、溝部形成工程を説明する図であり、図５のＡ‐Ａ線に沿う縦断面図である。 図６のＢ‐Ｂ線に沿う溝部形成用金型の横断面図である。 図６の溝部形成用金型の要部縦断面図である。 本発明の実施形態に係る缶の製造方法において、リフォーム工程を説明する縦断面図である。 拡径用金型の横断面図である。 図９のＣ‐Ｃ線に沿う拡径用金型の横断面図である。 図９の拡径用金型の要部縦断面図である。 本発明の実施形態に係る缶の製造方法において、ネッキング工程を説明する要部断面図である。

以下、本発明の缶の製造方法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の缶の製造方法において製造される缶は、例えば０．３０ｍｍ〜０．５０ｍｍのアルミニウム製の板を成形してなるものであり、飲料等の内容物が充填・密封される２ピース缶やボトル缶の缶体に用いられるものである。本実施形態では、このうちの２ピース缶に用いられる缶３０（図１参照）を例にして説明を行う。

２ピース缶の缶体は、図１に二点鎖線で示されるような有底筒状の缶３０と、この缶３０の開口端部に巻締められる円板状の缶蓋（不図示）とを備えるものである。缶３０は、具体的にはＤＩ缶であり、「ＤＩ」とはＤｒａｗｉｎｇ＆Ｉｒｏｎｉｎｇの略称である。なお、本実施形態の缶の製造方法により製造される缶３０は、缶胴径／開口径が公称径で２１１／２０４径缶に用いられるものであるが、これに限定されるものではなく、それ以外の例えば２１１／２０６径缶や、それよりも缶の外径が小さい２０４／２００径缶、２０４／２０２径缶等に適用してもよい。

図１に実線で示される缶２０は、後述する溝部形成工程及びリフォーム工程を経たものであるとともに、ネッキング工程前の状態を表しており、この缶２０の開口端部１１ａにネッキング工程及びブランジング工程を施すことにより、図１に二点鎖線で示されるように、上方に向かうに従い小径となるネック部１３と、ネック部１３の上方に配置される円環状のフランジ部１５とを有する缶３０に形成される。

図１に示されるように、缶２０は、円筒状をなす缶胴（ウォール）１１と、ドーム状をなす缶底（ボトム）１２とを備えている。図１において、缶胴１１及び缶底１２は、互いに同軸に配置されており、本実施形態において、これらの共通軸を缶軸Ｏと称して説明を行う。また、缶軸Ｏに沿う方向（缶軸Ｏ方向）のうち、缶胴１１の開口端部１１ａから缶底１２側へ向かう方向を下方、缶底１２から開口端部１１ａ側へ向かう方向を上方という。また、缶軸Ｏに直交する方向を径方向といい、径方向のうち、缶軸Ｏに接近する向きを径方向の内側（内方）といい、缶軸Ｏから離間する向きを径方向の外側（外方）という。また、缶軸Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

缶胴１１における上端部は、缶２０の外部に開口する開口端部１１ａとなっている。内容物は、この開口端部１１ａを通して缶２０内に充填される。また、缶胴１１における下端部は、缶底１２により閉じられている。

缶胴１１には、図１に示されるように、その缶胴１１の外表面よりも径方向内方に凹んで（窪んで）設けられるとともに、缶軸Ｏ方向に延在する溝部１４が、缶胴１１の周方向に間隔をおいて複数並べて形成されている。各溝部１４は、缶底１２側に配置される下部２３と、開口端部１１ａ側に配置される上部２１との間の中間部２２に形成されている。
また、図１に示される缶２０の縦断面視において、缶胴１１の外表面は、下部２３から上部２１の開口端部１１ａにかけて直線状に設けられており、これら下部２３、中間部２２、上部２１の外表面は同径（外径Ｄｏ）に設けられている。そして、溝部１４は、缶胴１１の外表面よりも径方向の内側に向けて窪んで形成されており、複数の溝部１４が、缶胴１１の周方向に間隔をおいて等間隔に並べて形成されている。また、各溝部１４の底面は、外径Ｄｉで形成されている。

缶胴１１の外表面の外径Ｄｏは例えば６５ｍｍ〜６８ｍｍとされる。また、溝部１４の底面の外径Ｄｉは例えば６０ｍｍ〜６４ｍｍとされる。そして、外径Ｄｏと外径Ｄｉとの直径差１ｍｍ〜５ｍｍ程度に設けられ、溝部１４の深さＳ外径Ｄｏと外径Ｄｉとの直径差の半分の大きさ（０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度）に設けられる。

缶底１２は、缶軸Ｏ上に位置するとともに、上方（缶胴１１の内部）に向けて膨出するように形成されたドーム部１２ａと、該ドーム部１２ａの外周縁部と缶胴１１の下端部とを接続するヒール部１２ｃとを備えている。
図１に示される縦断面視で、ヒール部１２ｃは、缶胴１１の下端部から下方に向かうに従い漸次径方向の内側へ向けて傾斜している。またこの縦断面視で、ヒール部１２ｃにおける缶胴１１の端部との接続部分（つまりヒール部１２ｃの上端部）は、缶胴１１の外側へ向けて突出する凸曲線状をなしている。

また、缶底１２におけるドーム部１２ａとヒール部１２ｃとの接続部分は、この缶２０が正立姿勢（図１に示される、缶胴１１の開口端部１１ａが上方を向く姿勢）となるように接地面（載置面）上に載置されたときに、接地面に接する接地部１２ｂとなっている。接地部１２ｂは、缶底１２において最も下方に向けて突出しているとともに、周方向に沿って延びる環状をなしている。

なお、図１において符号Ｈで示される直線（２点鎖線）は、ヒール部１２ｃの上端部がなす凸曲線の曲率半径の中心を通り、缶軸Ｏに垂直な仮想の水平面を表している。
本明細書では、缶２０の周壁（外周壁）のうち、仮想の水平面Ｈの上方に位置する部位が缶胴１１とされ、仮想の水平面Ｈの下方に位置する部位が缶底１２とされている。具体的には、缶２０の周壁において、仮想の水平面Ｈの下方に位置する缶底１２の部分が、ヒール部１２ｃとなっている。

なお、缶２０にネッキング工程とフランジング工程とを施して成形される缶３０のネック部１３は、上方に向かうに従い漸次小径となるテーパ部７１と、テーパ部７１の下方に隣接配置されて缶胴１１の外側へ向けて凸となる凸曲面部７２と、テーパ部７１の上方に隣接配置されて缶胴１１の内側へ向けて凹となる凹曲面部７３とを有する。また、テーパ部７１、凸曲面部７２及び凹曲面部７３は、それぞれ缶胴１１の周方向全周にわたって延びる環状をなしている。これらの凸曲面部７２、テーパ部７１及び凹曲面部７３は、互いに滑らかに連なっている。具体的に、図１に示される缶３０の縦断面視において、テーパ部７１は、凸曲面部７２及び凹曲面部７３に接してこれらを繋ぐ接線となっている。

次に、図２〜図１３を参照して、本実施形態の缶の製造方法によりアルミニウム合金材料の板材から溝部１４を有する有底筒状の缶３０を製造する方法の一例を説明する。
図２に示されるように、缶３０は、打ち抜き及びカッピング工程、ＤＩ工程、トリミング工程、印刷工程、塗装工程、溝部形成工程、リフォーム工程、ネッキング工程、フランジング工程をこの順に経て、製缶される。

［打ち抜き工程及びカッピング工程（絞り工程）］
アルミニウム合金材料からなる薄板をカッピングプレスによって打ち抜きながら絞り加工（カッピング加工）することにより、図３（ａ）に示されるように、比較的大径で浅いカップ状体Ｗ１を成形する。

［ＤＩ工程（絞りしごき工程）］
次に、ＤＩ加工装置によって、カップ状体Ｗ１にＤＩ加工（再絞りしごき加工）を施して、図３（ｂ）に示されるように、缶胴１１と缶底１２を備える有底筒状の缶Ｗ２に成形する。このＤＩ加工により、缶Ｗ２の缶底１２は、最終の缶２０の缶底形状に成形される。

詳述すると、ＤＩ加工装置は、再絞り加工するための円形の貫通孔を有する一枚の再絞りダイと、この再絞りダイと同軸に配列される円形の貫通孔を有する複数枚（例えば、３枚）のアイアニング・ダイ（しごきダイ）と、アイアニング・ダイと同軸とされ、上記それぞれのアイアニング・ダイの各貫通孔の内部に嵌合可能とされ、ダイの軸方向に移動自在とされる円筒状又は円柱状のパンチスリーブと、このパンチスリーブの外側に嵌合された円筒状のカップホルダースリーブと、を備えている。

ＤＩ加工装置による再絞り加工は、カップ状体Ｗ１をパンチスリーブと再絞りダイとの間に配置し、カップホルダースリーブ及びパンチスリーブを前進させて、カップホルダースリーブが、再絞りダイの端面にカップ状体Ｗ１の底面を押し付けてカップ押し付け動作を行いながら、パンチスリーブがカップ状体Ｗ１を再絞りダイの貫通孔内に押し込むことにより行われる。
その結果、所定の内径を有する再絞り加工されたカップ状体（不図示）が成形される。引き続き、再絞り加工されたカップ状体を複数のアイアニング・ダイを順次通過させて徐々にしごき加工をして、カップ状体の周壁をしごいて該周壁を延伸させ、周壁高さを高くするとともに壁厚を薄くして、有底筒状の缶Ｗ２を成形する。

しごき加工が終了した缶Ｗ２は、パンチスリーブがさらに前方に押し出して底部（缶底１２となる部分）をボトム成形金型に押圧することにより、底部が、上述のドーム形状に形成される。この缶Ｗ２は、上述のように周壁がしごかれることで加工硬化され、強度が高められる。

図３（ｂ）に示されるように、カッピング工程及びＤＩ工程を経た缶Ｗ２の開口端部１１ａは、周方向に向かうに従い上下に波打つような凹凸形状（凹凸波形状）に形成されている。なお、この凹凸波形状は、板材Ｗをカップ状体Ｗ１に成形したときから付与されるものである。
開口端部１１ａの凹凸波形状をなす上端縁のうち、上方に突出する山となっている部分（凸部）は、耳１９と呼ばれる。耳１９は、開口端部１１ａにおいて周方向に沿って複数形成される。これらの耳１９は、例えばアルミニウム合金の結晶学的異方性に起因して生じるものである。

［トリミング工程］
次に、缶Ｗ２の開口端部１１ａをトリミング加工する。
すなわち、上記ＤＩ加工装置によって形成された缶Ｗ２の開口端部１１ａは、耳１９が形成されて高さが不均一であるため、この缶Ｗ２の開口端部１１ａを切断してトリミングすることにより、図３（ｃ）に示されるように、缶胴１１の開口端部１１ａにおける缶軸Ｏ方向に沿う周壁の高さを、全周にわたって均等に揃える。これにより、缶胴１１の開口端部１１ａに耳１９を有さない（耳１９が切除された）、トリミング加工後の缶１０が得られる。なお、このトリミング工程は、ＤＩ工程の成形終了時に行われる。
この缶１０における缶軸Ｏ方向の高さ（缶底１２の下端（接地部１２ｂ）から開口端部１１ａの上端までの高さ）は、例えば、３５０ｍｌ缶の場合には１２４ｍｍ程度であり、５００ｍｌ缶の場合には１６８ｍｍ程度である。

［印刷工程、塗装工程］
この缶１０を洗浄し、潤滑油等を除去した後に、表面処理を施して乾燥し、次いで外面印刷、外面塗装を施し、その後内面塗装を施す。
具体的に、印刷工程及び塗装工程では、印刷用インクを使用して、缶１０の缶胴１１に外面印刷を施す。そして、外面印刷の直後に外面塗装を施す。詳しくは、例えば、ポリエステル系塗料を使用して、缶１０の缶胴１１の外面に印刷層の上から塗装を施し、この外面塗装がされた缶１０をオーブンで加熱乾燥することにより、印刷層と外面塗装とを同時に焼き付けて乾燥する。なお、オーブンにより加熱乾燥する際は、缶胴１１の開口端部１１ａから内部へ向けて、略水平方向に延在する搬送用ピンが挿入され、該搬送用ピンが缶１０を支持しつつ、チェーンやモータ等を備えた駆動機構により、移動させられる。
次いで、缶１０の缶胴１１及び缶底１２の内面に、内面塗装を施す。例えば、エポキシ系塗料を使用して塗装をし、この内面塗装がされた缶１０をコンベアで搬送しながらオーブンで加熱乾燥する。

［溝部形成工程］
次に、図４に示されるように、缶１０の缶胴１１のうち下部２３と上部２１との間に位置する中間部２２に、図１に示されるように、缶軸Ｏ方向に延在して径方向内方に凹んだ溝部１４を缶胴１１の周方向に間隔をおいて複数並べて形成する。
溝部形成工程では、図４〜図８に示すように、径方向の内側に凹となる成形用凹部４３が周方向にわたって複数形成された内型４１と、径方向の内側に凸となる成形用凸部４４が周方向にわたって複数形成された外型４２とを同軸上に配置した溝部形成用金型４０を用意し、溝部形成用金型４０の内型４１と外型４２との隙間ｇ１に開口端部１１ａから缶胴１１を挿入し、缶胴１１と溝部形成用金型４０とを缶軸Ｏ方向に相対的に接近移動（相対移動）させることにより、缶胴１１のうちの下部２３を除く開口端部１１ａから中間部２２までにかけて、缶軸Ｏ方向に延在する溝部１４を形成する。なお、溝部形成用金型４０の内型４１と外型４２の中心軸は、缶軸Ｏと同軸に配置されている。

内型４１の外周面４１ａは、缶胴１１の内周面（内表面）と係合可能な大きさに設けられている。そして、成形用凹部４３は、外周面４１ａの周方向に間隔をおいて設けられ、図５では、成形用凹部４３が周方向に等間隔で１６個形成されている。各成形用凹部４３は、内型４１の缶軸Ｏ方向の全長にわたって延在して設けられている。また、内型４１の外周面４１ａの下端（成形用凹部４３の下端も含む）には、缶軸Ｏ方向の下方に向かうに従い漸次縮径する先端逃げ部４６が設けられている。

一方、外型４２の内周面４２ａは、缶胴１１の外周面（外表面）と係合可能な大きさに設けられている。そして、成形用凸部４４は、内型４１と同様に、周方向に間隔をおいて設けられ、図５では、成形用凸部４４が周方向に等間隔で１６個形成されている。また、各成形用凸部４４は、内周面４２ａの缶軸Ｏ方向の途中位置に径方向内方に向けて突出して設けられ、外型４２の先端（図４では下端）から離間して配置されている。各成形用凸部４４の缶軸Ｏ方向に沿う直線部の長さＬは、３ｍｍ〜８ｍｍとされる。本実施形態では、直線部の長さＬが５ｍｍとされる。直線部の長さＬが３ｍｍ未満では、溝部１４の成形時に傷が発生し易くなる。一方、直線部の長さＬが８ｍｍを超える場合は、成形荷重が高くなり過ぎることが懸念される。
また、外型４２の内周面４２ａの下端には、缶軸Ｏ方向の下方に向かうに従い漸次拡径する先端逃げ部４５が設けられており、先端逃げ部４５と成形用凸部４４とは離間して配置されている。これにより、缶胴１１の開口端部１１ａを、これら先端逃げ部４５、内周面４２ａにより案内して、内型４１と外型４２との隙間ｇ１内に円滑に案内できるようになっている。

また、内型４１及び外型４２のうちの一方（いずれか）が、缶胴１１の板厚の大きさの範囲内で缶軸Ｏ回りに回転可能に支持されており、他方の型は、缶軸Ｏ回りの移動が拘束されている。なお、缶軸Ｏ回りの移動が拘束された他方の型においても、その缶軸Ｏ方向の移動が完全に固定されるわけではなく、０．１ｍｍ程度の遊び（缶軸Ｏ回りの移動可能範囲）が設けられる。本実施形態では、内型４１が缶軸Ｏ回りに回転可能に支持されており、外型４２は缶軸Ｏ回りが拘束されて固定されている。この場合、内型４１と外型４２との間に缶胴１１の開口端部１１ａが押し込まれる際に、固定された外型４２に合わせて、缶軸Ｏ回りに回転可能に支持された内型４１が缶胴１１の板厚の大きさの範囲内で回転し、内型４１と外型４２との位置合わせが自動的になされる。このように、成形用凹部４３と成形用凸部４４との配置を完全に一致させておかなくとも、内型４１と外型４２とが自動的に調心されることで、内型４１と外型４２との間の間隙を一定に保って溝部１４の成形が行える。なお、内型４１の回転を拘束して、外型４２を缶軸Ｏ回りに回転可能に支持した場合にも、同様の調心を行うことができる。

そして、溝部１４の加工は、まず、図４に示すように、溝部形成用金型４０を、缶１０の上方に離間させて配置した状態から、缶１０と溝部形成用金型４０とを缶軸Ｏ方向に相対的に接近移動（相対移動）させつつ、図５に示すように、内型４１と外型４２との隙間ｇ１に開口端部１１ａから缶胴１１を挿入する。この際、回転可能に支持された内型４１が回転し、外型４２に合わせて位置合わせされる。そして、このように内型４１と外型４２との位置合わせがなされた状態で、さらに溝部形成用金型４０を前進移動させることで、隙間ｇ１の内部に缶胴１１を順次進入させ、成形用凹部４３と成形用凸部４４との間に缶胴１１を挟んで、缶胴１１の開口端部１１ａから中間部２２にかけて、缶軸Ｏ方向に延在する溝部１４が形成されていく。

この際、溝部形成用金型４０の前進移動に伴い、成形用凹部４３及び成形用凸部４４によって、缶胴１１の外周面が径方向内方及び、缶軸Ｏ方向の下方に強固に押圧される。これにより、缶胴１１の開口端部１１ａから中間部２２にかけて、成形用凸部４４の型形状が正確に反映された凹凸のはっきりした溝部１４が形成される。
なお、溝部１４の加工後は、溝部形成用金型４０を缶１０対して缶軸Ｏ方向に離間（後退）移動させる。そして、溝部形成用金型４０は缶胴１１から離脱させられ、元の位置（加工準備位置、待機位置）に戻される。

［リフォーム工程］
溝部形成工程後、缶胴１１の開口端部１１ａから中間部２２までの領域に溝部１４が形成された缶１０に対して、上部２１を円筒状に再成形するリフォーム加工を施す。
リフォーム加工は、図９〜図１２に示される拡径用金型５０を用い、この拡径用金型５０を缶胴１１の内部に嵌合して行う。拡径用金型５０の中心軸は、缶軸Ｏと同軸に配置されている。

拡径用金型５０の先端部には、溝部１４の内周面（内表面）と係合可能な大きさに設けられた係合軸部５４が設けられており、係合軸部５４を上部２１又は中間部２２に挿通して内接させることにより、拡径用金型５０と缶胴１１との位置合わせがなされるようになっている。なお、係合軸部５４の下端には、缶軸Ｏ方向の下方に向かうに従い漸次縮径する先端逃げ部５５が設けられている。そして、係合軸部５４の上端に連続して、缶胴１１の上部２１を再成形する円柱状の環状成形部５３が形成されており、環状成形部５３は係合軸部５４よりも径方向の外側に拡径して設けられている。環状成形部５３は、缶胴１１の下部２３の内周面と係合可能な大きさに設けられている。また、図１２に示されるように、環状成形部５３の下端には成形Ｒ部５７が隣接配置されており、溝部１４の上端部分の段差形状が成形Ｒ部５７の半径Ｒｂの大きさによって調整される。なお、半径Ｒｂは、最も小さい場合で１ｍｍとされる。また、環状成形部５３の上端に隣接配置される拡径用金型５０の基端側は、環状成形部５３よりも径方向の内側に縮径して設けられた基端逃げ部５６が形成されている。

そして、リフォーム加工は、このように構成される拡径用金型５０を開口端部１１ａから缶胴１１を挿入し、缶胴１１の内部に拡径用金型５０を嵌合し、缶胴１１と拡径用金型５０とを缶軸Ｏ方向に相対移動させることにより行う。この際、拡径用金型５０の前進移動に伴い、上部２１に形成された溝部１４が缶胴１１の表面に合わせて平らにならされ、溝部１４部分を拡径して缶胴１１の開口端部１１ａを含む上部２１が円筒状に再成形される。これにより、缶胴１１の上部２１及び下部２３を除く中間部２２に溝部１４が形成された缶２０を製造できる。

なお、リフォーム工程は、基本的には１回のリフォーム加工により行われるが、１回の加工量（溝部１４の拡径量）を１ｍｍ〜５ｍｍの範囲として複数回のリフォーム加工により行うこととしてもよい。

以上のように、リフォーム加工が施される缶２０は、前の溝部形成工程において溝部１４が形成されており、その凹凸形状により缶胴１１のコラム強度が高められている。このため、リフォーム加工時に缶胴１１が缶軸Ｏ方向の下方に強固に押圧された際にも、缶胴１１が座屈するようなことが抑制され、成形が安定する。

リフォーム加工後は、拡径用金型５０を缶１０対して缶軸Ｏ方向に離間（後退）移動させる。そして、拡径用金型５０は缶胴１１から離脱させられ、元の位置（加工準備位置、待機位置）に戻される。

［ネッキング工程］
次いで、リフォーム工程後に、缶２０の上部２１に、上方に向かうに従い小径となるネッキング加工を施す。
本実施形態では、図１３に示すように、内型６１と外型６２とを備えるネッキング用金型（縮径用金型）６０を用いて、缶胴１１の開口端部１１ａに、滑らかな傾斜形状を備えたネック部１３をネッキング加工（縮径加工）により成形する。また、このネッキング加工により、ネック部１３の上方に円筒状をなすフランジ予定部１６を成形する。なお、ネッキング用金型６０の内型６１と外型６２の中心軸は、缶軸Ｏと同軸に配置されている。

内型６１の外周面６１ａは、フランジ予定部１６の内周面（内表面）と係合可能な大きさに設けられている。なお、外周面６１ａの下端には、缶軸Ｏ方向の下方に向かうに従い漸次縮径する先端逃げ部６４が設けられている。

外型６２の先端部には、缶胴１１の外周面（外表面）と係合可能な大きさに設けられた係合孔部６５が設けられており、この係合孔部６５の下端には、缶軸方向の下方に向かうに従い漸次拡径する先端逃げ部６６が設けられている。そして、係合孔部６５の上端に連続して、滑らかな傾斜形状を備えたネック部１３を成形する縮径成形部６３が形成されており、縮径成形部６３は係合孔部６５よりも径方向の内側に縮径して設けられ、フランジ予定部１６の成形面６３ａは、縦断面視において最も小径の直線状に形成されている。また、縮径成形部６３の上端に隣接配置される外型６２の基端側は、縮径成形部６３の直線状の成形面６３ａよりも径方向の外側に拡径して設けられた基端逃げ部６７が形成されている。

そして、ネッキング加工は、このように構成されるネッキング用金型６０の内型６１と外型６２との隙間ｇ３に開口端部１１ａから缶胴１１を挿入し、缶胴１１とネッキング用金型６０とを缶軸Ｏ方向に相対移動する。そして、缶胴１１の内部及び外部に内型６１と外型６２とを嵌合し、ネッキング用金型６０の前進移動に伴い、内型６１の外周面６１ａと外型６２の縮径成形部６３との間で、缶胴１１の上部２１に上方に向かうに従い小径となる縮径加工を施して、ネック部１３を成形するとともに、ネック部１３の上方に円筒状をなすフランジ予定部１６を成形する。

なお、ネッキング工程では、上述のネッキング用金型を用いたネッキング加工に代えて、缶胴１１の開口端部１１ａをスピンフローネッキング加工により成形してもよい。
スピンフローネッキング装置は、予めダイネッキングにより缶胴１１の開口端部１１ａ周辺にプレネックが施された缶２０の缶底１２を吸着支持するベースパッドと、該ベースパッドにより缶２０を缶軸Ｏ回りに回転させながら缶２０の開口端部１１ａ周辺に嵌入されるスライドロールと、該スライドロールより小径で缶２０の内部に挿入される内部ロールと、缶の外部に配置され缶２０の径方向に往復移動可能に設けられる成形ロール（外部ロール）と、を備える。
このスピンフローネッキング装置により、缶２０の缶胴１１を内部ロールと成形ロールとの間に挟んで開口端部１１ａの上端に向けて縮径し、ネック部１３及びフランジ予定部１６を成形する。

［フランジング工程］
次いで、缶胴１１の開口端部１１ａに位置するフランジ予定部１６をフランジング加工して、ネック部１３の上端から径方向外側へ向けて突出するとともに周方向に沿って延びる環状のフランジ部１５を成形する。
本実施形態では、図示は省略するが、フランジ予定部１６をスピンフロー成形によりフランジング加工して、フランジ部１５を形成している。ただしこれに限定されるものではなく、スピンフロー成形に代えて、金型（パンチ）を用いてフランジ予定部１６をフランジング加工して、フランジ部１５を形成してもよい。

このようにして缶３０が製造され、フランジング工程の後工程へと搬送される。この後工程では、缶３０の内部に飲料等の内容物が充填され、フランジ部１５に缶蓋が巻締められて、缶体が密封される。

以上説明した本実施形態に係る缶３０の製造方法によれば、溝部形成工程では、缶胴１１の内部及び外部に溝部形成用金型４０を嵌合し、溝部形成用金型４０の内型４１と外型４２との間に缶胴１１を挟んだ状態で、缶２０の缶胴１１と溝部形成用金型４０とを缶軸Ｏ方向に相対移動させることで、缶胴１１の外周面を径方向内方及び缶軸Ｏ方向の下方に強固に押圧することができるので、型形状が正確に反映された凹凸のはっきりした溝部１４を形成できる。したがって、深い溝形状であっても安定して形成できる。

また、溝部形成用金型４０の内型４１又は外型４２のいずれかを缶軸Ｏ回りに回転可能に支持しておくことで、内型４１と外型４２との間に缶胴１１の開口端部１１ａが押し込まれる際に、固定された一方の型に合わせて、缶軸Ｏ回りに回転可能に支持された側の他方の型が回転し、内型４１と外型４２との位置合わせが自動的になされる。このように、それぞれの型の凹凸形状（成形用凹部４３及び成形用凸部４４）を完全に一致させておかなくとも、内型４１と外型４２とが自動的に調心されることで、加工時において内型４１と外型４２との間の隙間を一定に保つことができる。したがって、溝部形成工程において缶胴１１の肉が局所的に減肉される等の不具合を防ぐことができる。

なお、内型４１又は外型４２の一方は、回転せず、固定された状態であるので、内型４１と外型４２との位置合わせ（調心）は、内型４１に設けられた成形用凹部４３と外型４２に設けられた成形用凸部４４との僅かな隙間の範囲内（成形する缶胴１１の板厚の大きさの範囲内）で回動するだけである。

また、溝部形成工程において缶胴１１の上部２１にも溝部１４が形成されるが、溝部形成工程後のリフォーム工程において上部２１を円筒状に再成形することにより、缶胴１１の上部２１の溝部１４を缶胴１１の表面に合わせて平らにならすことができ、缶胴１１の上部２１を円筒状に整えることができる。このように、リフォーム工程の後工程として行われるネッキング工程等において基準となる缶胴１１の上部２１の形状を整えることで、缶胴１１の上部２１の強度を安定して保持でき、リフォーム工程よりも後工程で行われる加工時において、缶胴１１が座屈するようなことが防止でき、安定して加工を行える。

また、本実施形態に係る缶の製造方法では、溝部形成工程とリフォーム工程とを、いずれも金型と缶胴とを缶軸Ｏ方向に相対移動させて行うダイ方式により行うことができ、その後のネッキング工程等も同様にダイ方式で行うことができるので、缶胴をターレット等で搬送して一連の工程作業を連続して行うことが可能である。したがって、各工程の作業効率を向上でき、安価に溝部を有する缶の製造を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、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、前述の実施形態では、溝部１４が形成された缶２０は、その開口端部１１ａに缶蓋が巻締められる２ピース缶（缶体）に用いられるとしたが、これに限定されるものではなく、缶１０は、その開口端部１１ａにキャップが螺着されるボトル缶（缶体）に用いられるものであってもよい。
また、各金型が缶の缶胴に嵌合するタイミングは、本実施形態で説明したものに限られるわけではなく、例えば、金型が、缶に対して同時に接近移動又は／及び離間移動するようにしてもよい。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及びなお書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

１０，２０，３０ 缶
１１ 缶胴
１１ａ 開口端部
１２ 缶底
１３ ネック部
１４ 溝部
１５ フランジ部
１６ フランジ予定部
１９ 耳
２１ 上部
２２ 中間部
２３ 下部
４０ 溝部形成用金型
４１ 内型
４１ａ 外周面
４２ 外型
４２ａ 内周面
４３ 成形用凹部
４４ 成形用凸部
４５，４６ 先端逃げ部
５０ 拡径用金型５３ 環状成形部
５４ 係合軸部
５５ 先端逃げ部
５６ 基端逃げ部
５７ 成形Ｒ部
６０ ネッキング用金型
６１ 内型
６１ａ 外周面
６２ 外型
６３ 縮径成形部
６３ａ 成形面
６４ 先端逃げ部
６５ 係合孔部
６６ 先端逃げ部
６７ 基端逃げ部

Claims (2)

1. 缶胴と缶底とを備える有底筒状の缶の製造方法であって、
   成形用凹部が周方向にわたって複数形成された内型と、成形用凸部が周方向にわたって複数形成された外型とを同軸上に配置した溝部形成用金型を用意し、
   前記溝部形成用金型の前記内型と前記外型との隙間に開口端部から前記缶胴を挿入し、前記缶胴と該溝部形成用金型とを缶軸方向に相対移動させることにより、前記缶胴に前記缶軸方向に延在して径方向内方に凹んだ溝部を前記缶胴の周方向に間隔をおいて複数並べて形成する溝部形成工程と、
   前記溝部形成工程後に、前記缶胴の内部及び外部に拡径用金型を嵌合し、前記開口端部を含む前記缶胴の上部を円筒状に再成形するリフォーム工程と、
   前記リフォーム工程後に、前記上部の内部及び外部に縮径用金型を嵌合し、前記上部に上方に向かうに従い小径となる縮径加工を施すネッキング工程と、を備える缶の製造方法。
2. 前記溝部形成工程において、前記溝部形成用金型の前記内型と前記外型とのいずれかを、缶軸回りに回転可能に支持しておくことを特徴とする請求項１に記載の缶の製造方法。

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