JPH0371938A - シームレス金属缶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ビールや炭酸飲料等の正内圧性内容物の収納
に適した。絞り加工、絞り一再絞り加工又は絞り−しご
き加工等により形成されるシームレス金属缶の製造方法
に関し、特にその底部の形成方法に関する。

（従来の技術） 本発明者は、実願昭８３−１１１２０６７号や実願平１
−５５４５１号において、耐内圧性に優れ、しかも密封
後互に積重ねても荷崩れし難いシームレス金属缶として
、第１図に示すような、円筒状胴部２に曲率部８を介し
て接続し、断面円弧状に凹んで内側斜め下方に延びる外
壁部４、外壁部４の下端に小さい曲率半径の曲率部５を
介して接続し、ほぼ軸方向に立上る短円筒状の内壁部６
、および内壁部６に曲率部９を介して接続する断面円弧
状に凹んだ中央パネル７を有するボトム３を備える金属
缶１が好適であると提案した。

このような金属缶１のボトム３の形成法として、第８図
に示すように、円筒状胴部１５にラジアス部１６を介し
て接続する平坦な底部１７を有する缶胴プリフォーム１
８を作製し、ラジアス部１６とその近傍部をボトム成形
ポンチ２０とホールドダウンリング２１（第４図参照）
によって押潰した後、ドーミングダイ１９（第４図参照
）によって底部１７の中央部を押上げて凹ませ、外壁部
４、曲率部５、内壁部６および中央パネル７を形成する
方法が考えられる。

この場合プリフォーム１８の材料が、比較的軟かく、か
つ比較的厚い場合は、外壁部４に縦皺（斜上方に延びる
皺）が生ずることなくボトム３を形成することができる
。材料が比較的軟かいので、ラジアス部１６とその近傍
の余分の材料が缶内 胴に流動するのと、材料が比較的厚いので奔馬方向の座
屈による皺が発生し難いためと思われる。

しかしこの場合でも曲率部５の内側曲率半径ｒｌが小さ
い、例えば０．５〜１．Ｏｎ＋ｍの場合は、曲率部５が
薄肉化して耐内圧性が低下し、また曲率部５内面の塗膜
が傷付き易く、さらにボトム成形ポンチ２０の下端部２
０ａもそれに応じて細小になるので成形作業中に破損し
易い。

一方材料コスト節減のため、プリフォーム１８の材料（
低炭素鋼板）を比較的薄く　（例えばｏ、１５ＩＩｍ）
、かつ比較的硬く（例えば２回圧延のＤＲＩＯ材、ＨＲ
３０偵度８０）した場合は、前記の流動が起り難いのと
、円周方向の座屈が起り易いためと推測されるが、外壁
部４に縦皺が発生し易い。縦皺は製品の外観を損ねるの
みならず、内外面の塗膜等の被膜を傷付けて耐食性を損
ねるという問題を生ずる。ラジアス部１６の曲率半径ｒ
２を大きくすれば、前記の余分の材料の量が減少するの
でボトム３成形時の縦皺の発生は緩和されるが、この場
合はプリフオーム１８成形時にラジアス部１６上部に皺
が発生し易くなるので有効な対策とはなり得ない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、缶材料が比較的薄くかつ硬い場合でも、外壁
部に縦皺が発生し難く、かつ曲率部内面の被膜の傷付き
が起り難い、円筒状胴部に接続し、断面円弧状に凹んで
内側斜め下方に延びる外壁部、外壁部の下端に小さい曲
率半径の曲率部を介して接続し、ほぼ軸方向に立上がる
短円筒状の内壁部、および内壁部に接続する断面円弧状
に凹んだ中央パネルを備えるボトムを有する、耐内圧性
の優れたシームレス金属缶の製造方法を提供することを
目的とする。

さらに本発明は、成形のさい工具の破損が起り難い、前
記シームレス金属缶の製造方法を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） 本発明は、円筒状胴部に接続し、断面円弧状に凹んで内
側斜め下方に延びる外壁部、外壁部の下端に小さい曲率
半径の第一の曲率部を介して接続し、ほぼ軸方向に立上
がる短円筒状の内壁部、および内壁部に接続する断面円
弧状に凹んだ中央パネルを備えるボトムを有するシーム
レス金属缶の製造方法であって、円筒状胴部、胴部にラ
ジアス部を介して接続する平坦な底部を有する缶胴プリ
フォームのラジアス部を、ホールドダウンリングに、胴
部に内挿され、中央凹部を下端に有するボトム成形ポン
チで押圧し、かつ底部をドーミングダイで中央凹部内に
押し込んで、ほぼラジアス部が成形されてなる逆円錘台
形の外側壁部、外側壁部に第一の曲率部よりも曲率半径
の大きい第二の曲率部を介して接続するほぼ軸方向に立
ち上がる、内壁部よりも高い内側壁部および内側壁部上
端に接続する断面円弧状に凹んだ中央パネルを形成する
第一の工程：次いで中央パネルに対応する形状の底面を
有するコアポンチ、およびコアポンチを包囲し、第二の
曲率部に当接可能な曲率部を下端に有し、かつ外壁部と
等しい曲率半径の凹面部を底面に有するリングポンチを
プリフォームに内挿して、外壁部に対応する形状の成形
面を有する押えリングとリングポンチによって外側壁部
を押圧し、該押圧状態において中央パネルをコアポンチ
と、中央パネルの少なくとも周辺部に対応する形状の上
面を有するホールドダウンダイによって挾持しながら押
し下げて、外壁部、第一の曲率部および内壁部を形成す
る第二の工程を有することを特徴とする。

（作用） 第一の工程において、第２図に示すように、円筒状胴部
１５、胴部１５にラジアス部１６を介して接続する平坦
な底部１７を有する缶胴プリフォーム１８のラジアス部
１６を、ホールドダウンリング３６に、胴部１５に内挿
され、中央凹部３１を下端に有するボトム成形ポンチ３
０で押圧し、かつ底部１７をドーミングダイ４０で中央
凹部−の曲率部５よりも曲率半径の大きい第二の曲率部
２４を介して接続するほぼ軸方向に立ち上がる、内壁部
６よりも高い内側壁２５および内側壁部２５上端に接続
する断面円弧状に凹んだ中央パネル７を形成する。

後述のように第二の工程において、曲率部２４の材料に
よって外壁部４の下方部４ｂ（第７図参アス部（本明細
書においてはラジアス部１６の両端内外の近傍部以内の
部分によって区画される部分を（「ほぼラジアス部」と
よぶ）と外側壁部３ 李艷の面積差、すなわち余分の材料が、第８図の場合よ
りも少ないので縦皺が発生し難い。

また第二の曲率部２４の曲率半径ｒ４は、第一の曲率部
５の曲率半径ｒｌよりも大きいので、第シ ーの工程で形成される曲率部２４薄肉化゛や、その内面
の被膜の傷付き、および成形工具の破損が起り難い。

第二の工程において、第３図に示すように、中央パネル
７に対応する形状の底面を有するコアポンチ４２、およ
びコアポンチ４２を包囲し、第二の曲率部２４に当接可
能な曲率部４３ｃを下端に有し、かつ外壁部４と等しい
曲率半径の凹面部４３ｂを底面に有するリングポンチ４
３をプリフォーム（予備成形缶２２）に内挿して、外壁
部４を押圧し、該押圧状態において中央パネル７をコア
ポンチ４２と、中央パネルの少なくとも周辺部に対応す
る形状の上面４５ａを有するホールドダウンダイ４５に
よって挾持しながら押し下げて、外壁部４、第一の曲率
部５および内壁部６を形成する。

が形成される。この押圧状態において、中央パネル７を
コアポンチ４２とホールドダウンダイ４５によって挾持
しながら押下げると、曲率部２４および内側壁部２５が
変形しながら降下して、曲率部２４、および内側壁部２
５の下方部の材料によって、外壁部４の下方部４ｂ、お
よび曲率部５が形成される。曲率部５の曲率半径ｒｌは
、押えリング４４の成形面４６ａの下端４６ａ１　とホ
ールドダウンダイ４５の周壁部４５ｂ間の間隙幅によっ
て決まり、論理的にはＯにすることも可能である。

外壁部４形成のさいの変形は主として伸び変形であり、
その変形量は僅かであるので、外壁部４に縦皺は発生し
難い。また曲率部５の形成は内面側が無拘束の状態で行
なわれるので、内面被膜の傷付きのおそれなく、また工
具の破損も起らない。

さらに曲率部５の形成は主に圧縮によって行なわれるの
で、この形成のさいの薄肉化が起り難く、従ってこの点
からも中央パネル７のバックリングが起り難く、耐内圧
性が向上する。また曲率部５の曲率半径ｒｌが、曲率部
２４の曲率半径ｒ４より小さく、かつ好ましくは１　＋
ｏｗ以下であり、さらに曲率部２４の曲率中心により形
成される円の直径Ｄ３よりも、曲率部５の曲率中心によ
り形成される円の直径Ｄ２が小さくなるので、この点か
らもバックリングが生じ難い。

前記の押下げの工い、内側壁部２５の上方部の材料によ
って、第一の工程の内側壁部２５より低い内壁部６が形
成される。また前記押下げのさい中央パネル７はコアポ
ンチ４２とホールドダウンダイ４５によって挾持されて
いるので、その形状が崩れることはない。

（実施例） 第４図において１８は、金属板の円形ブランクから絞り
加工、再絞り加工によって形成された缶胴プリフォーム
であって、円筒状胴部１５、ラジアス部１６および平坦
な底部１７を備えている。

ラジアス部１６の曲率半径「２は絞り成形のさい皺が発
生しない範囲で、なるべく大きく定められる。金属板と
しては、錫めっき鋼板、ティンフリースチール（電解ク
ロム酸処理鋼板）、アルミニウム（合金）薄板（これら
の表面が塗膜および／またはプラスチックフィルムの被
膜で被膜されているものを含む）等が通常用いられる。

２９は第一の工程を行なうための成形工具を示したもの
であって、ボトム成形ポンチ３０、ホールドダウンリン
グ３６およびドーミングダイ４０より主としてなってい
る。

ボトム成形ポンチ３０は、缶胴プリフォーム１８にほぼ
ピッタリと内挿できるように、胴部３０ａの直径が定め
られており、底端には、第一の工程で形成される中央パ
ネル７の最大深さＨｌより若干深い短円筒形の中央凹部
３１が形成されている。中央凹部３１を包囲する環状突
起部３２の底部には、胴部３０ａの周壁３０　ａ　ｒに
曲率部３３を介して接続する逆円錘台形部３４が形成さ
れており、逆円錘台形部３４は曲率部３５を介して中央
凹部３１の側壁部３１ａに接続する。曲率部３５の曲率
半径Ｒ１は形成されるべき曲率部５の内面側曲率半径ｒ
ｌより大きく定められている。

また曲率部３３の曲率半径は曲率部８の内面側曲率半径
と等しいか、それより小さく定められている。

ホールドダウンリング３６の内面には環状突起部３２の
下端外面にほぼ対応する形状の成形部３７が形成されて
いる。すなわち成形部３７は、逆円錘台形部３４に平行
な成形面３７ａ１形成面３７ａに曲率部３３より僅かに
大きい（板厚分位大きい）曲率半径の曲率部３７ｂを介
して接続する内径がプリフォーム１８の外径より僅かに
大きい短円筒部３７ｃよりなっている。ホールドダウン
リング３６は垂直ロッド３８を介してスプリング（図示
されない；空圧又は油圧機構であってもよい）によって
上方に向ってバイアスされている。

３９はホールドダウンリング３つの上限位置を設定する
ための係止筒である。

固定ドーミングダイ４０の上面４０ａは、形成されるべ
き中央パネル７の外面と対応する形状に形成されており
、側面４０ｂの直径は中央凹部３１の側壁部３１ａの内
径より若干小さく　（板厚の３倍程度小さく）定められ
ている。ドーミングダイの上面４０ａの頂部４０ａ、は
、成形面３７ａの中腹よりやや下方のレベルに位置する
。

第６図の第１は第二の工程を行なうための成形工具を示
したものであって、コアポンチ４２、コアポンチ４２を
包囲するリングポンチ４３、押えリング４４およびホー
ルドダウンダイ４５より主としてなっている。コアポン
チ４２の上方部には側方突出部（図示されない）が設け
られており、側方突出部とリングポンチ４３の上端面の
間にはクツション（例えばスプリング；図示されない）
が、常時はリングポンチ４３がコアポンチ４２よりも下
方に突出するように配設されている。

コアポンチ４２の底面４２ａは形成されるべき中央パネ
ル７の内面に対応する形状を有しており、その直径は中
央パネル７の直径と等しいか、僅かに大きく定められて
いる。リングポンチ４３はコアポンチ４２の外側面４２
ｂに沿い摺動可能になっている。リングポンチ４３の外
径はボトム成形ポンチ３０の直径と等しく定められてい
る。

リングポンチ４３の傾斜した底部には、形成されるべき
曲率部８に対応する形状の曲率部４３ａ１および断面円
弧状に凹んで内側斜下方に延びる凹面部４３ｂが形成さ
れている。凹面部４３ｂは、ボトム成形ポンチの環状突
起部３２の逆円錘台形部３４を、形成されるべき外壁部
４の内面側曲率半径に等しい曲率半径を有する曲率部に
形成してなるものである。凹面部４３ｂは曲率部４３ｃ
を介して内側面４３ｄに接続する。曲率部４３ｃの曲率
半径は、環状突起部３２の曲率部３５の曲率半径Ｒ１よ
り小さく定められている。

押えリング４４はボルスタ−４７に固着されており、そ
の内面上部には、リングポンチ４３の底部にほぼ対応す
る形状の形成部４６が形成されている。形成部４６は、
形成されるべき外壁部４の外面に対応する形状の成形面
４６ａ形成されるべき曲率部８の外面の曲率半径より僅
かに大きい（板厚程度大きい）曲率半径の曲率部４６ｂ
１およびホールドダウンリング３６の短円筒部３７ｃの
内径と等しい内径の短円筒部４６ｃよりなっている。

ホールドダウンダイ４５は、形成されるべき中央パネル
７の外面周辺部に対応する形状の環状上面４５ａ１およ
びドーミングダイ４０の直径に等しい直径の周壁部４５
ｂを備えている。ホールドダウンダイ４５は、ボルスタ
−４７に固着されたスプリング４８によって上方に向っ
てバイアスされており、内側下部突起部４５ｃが係止ロ
ッド４９の鍔４９ａと係合することによってその上限位
置が設定される。

以上の工具によってシームレス金属缶１のボトム３は次
のようにして形成される。

第一の工程において、第４図に示すように、ボトム成形
ポンチ３０を１Ｔ７胴プリフオーム１８に内挿して降下
させると、プリフォーム１８のラジアス部１６がホール
ドダウンリングの成形面３７ａに当接し、ラジアス部１
６に押圧力が作用し、ラジアス部１６およびその近傍の
材料は前記押圧力の下に容易に変形して、環状突起部３
２の逆円錘台形部３４に接触し、逆円錘台形の外側壁部
２３が形成される。

さらにホールドダウンリング３６のスプリング（図示さ
れない）に抗しながらポンチ３０が降下すると、プリフ
ォームの底部１７がドーミングダイの上面４０ａに当接
して、底部１７は中央凹部１７内に向って押込まれ、上
面４０ａに沿って球面状に変形して、第５図に示すよう
に中央パネル７が形成される。

同時に環状突起部３２下端の曲率部３５の曲率半径Ｒ１
と曲率半径ｒ４が等しい曲率部２４、および曲率部２４
よりほぼ軸方向に、やや内側に傾いて立上がり、形状さ
れるべき内壁部６より高い内側壁部２５が形成されて、
予備形成毎２２が作製される。曲率部２４の曲率半径ｒ
４は比較的大きくできるので、曲率部２４が形成のさい
薄肉化するおそれはない。

第二工程において、第６図に示すように、コアポンチ４
２およびリングポンチ４３を、リングポンチ４３の曲率
部４３ｃが曲率部２４に当接するまで予備成形缶２２に
内挿した後、コアポンチ４２と共にリングポンチ４３を
降下させ、ホールドダウンダイ４５と中央パネル７が接
触しない状態で、押えリングの成形面４６ａにより外側
壁部２３を凹面部４３ｂに接触するまで押圧して、外壁
部４の上方部４ａ（外壁部４の上方約２７３の部分）を
形成する（第７図参照）。このさい外側壁部２３の変形
量は僅かであるので、上方部４ａに皺が発生することは
ない。

更にリングポンチ４３の凹面部４３ｂと押えリング４４
の成形面４６ａで外側壁部２３を挾持した状態で、コア
ポンチ４２を降下させて、中央パネル７をホールドダウ
ンダイ４５と共に挾持しながら押下げると、第７図に示
すように、曲率部２４および内側壁部２５が変形しなが
ら降下して、曲率部２４、および内側壁部２５の下方部
の材料によって、外壁部４の下方部４ｂ、および小さい
曲率半径の曲率部５が形成され、第一の工程の内側壁部
２５より低い内壁部６が形成される。このさい曲率部５
となるべき材料は無拘束状態で変形するので薄肉化する
ことはない。また曲率部５の曲率半径ｒｌは、成形面４
６ａの下方部とホードダウンダイの周壁部４５ｂ間の間
隙幅によって決まるので、ごく小さくすることが可能で
ある。

以上のようにして外壁部４、曲率部５、内壁部６および
中央パネル７を有するボトム３が形成される。次の工程
においてネックイン部１０およびフランジ部１１を形成
することによってシームレス金属缶１が製造される。

次に具体例について説明する。

板厚０．１５ｍｍ、硬度ＨＲ−３０Ｔ　８０のＤＲＩＯ
のティンフリースチールの、缶内面および缶外面となる
べき面にそれぞれ厚さ３０μｍおよび２０μｍのポリエ
チレンテレフタレートフィルムを接狐 着剤により粘着した直径１８０ｍ＋＊、全厚０．２ＤＩ
Ｉ１ｍの円形ブランクから絞り加ニー再絞り加工によっ
て、内径６８．０ｍｍ、高さ１２５關、ラジアス部１６
の曲率半径ｒ２５ｍ＋＊の缶胴プリフォーム１８を作製
した。

このプリフォーム１８を、勾配角θ１が４５度の逆円錘
台形部３４および曲率半径Ｒ１が１．５開の曲率部３５
を有し、環状突起部３２を備えるボトム成形ポンチ３０
、および上面４０ａの曲率半径Ｒ２３５＋１１１１のド
ーミングダイ４０を備える第一の成形工具２９により予
備成形缶２２に形成した。

予備成形缶２２の中央パネル７の最大深さＨ，は１５Ｉ
ＩＩ１１１内側壁部２５の高さＨ２は４　ｍ＋ｓであっ
た。

外側壁部２３に皺の発生は見られなかった。

次にリングポンチ４３を備える第二の成形工具４１を用
いて、予備成形缶２２のボトムをシームレス金属缶１の
ボトム３に成形した。シームレス金属缶１（第１図参照
）の各部の寸法は次の通りである。

胴部２の内径Ｄ　、　６８．０＋ｕ、胴部２の平均肉厚
０．１８＋ｎ、ボトム３の平均肉厚０．２０ｍｍ、缶の
全高１２２．０　　（ネックイン部は３段とした）、接
地部間の直径Ｄ２５０．７ｍｍ、外壁部４の勾配角０５
０度、外壁部４外面の曲率半径ｒ３　（第１図）　１０
．５〜１０．８ｍｍ、曲率部８の内面側曲率半径４．５
ｍｍ曲率部５の内面側曲率半径ｒｉ　　（第３図参照）
　０．７　ｔ＋ｓ。

内壁部６の傾斜角δ（第８図参照）１度、内壁部６の高
さＨ３２１１１１１，最大深さＨ４１３關、曲率部９の
外面側曲率半径２．０ｍ＋＊であった。上記寸法のシー
ムレス金属缶１の外壁部４に縦皺の発生は見られなかっ
た。

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１回絞り成形缶や絞り−しごき成形缶等のシーム
レス金属缶に対しても適用しうるちのである。またホー
ルドダウンダイ４５は上面全角が、形成されるべき中央
パネル７の外面に対応する形状のものであってもよい。

さらにドーミングダイ４０は特願平１−１３９４５５号
に記載のような、スプリングによってバイアスされた周
辺リング部と固定コア部を有する分割タイプのものであ
ってもよい。

（発明の効果） 本発明の、耐内圧性に優れ、かつ密封後互に積重ねても
薄部れし難いというメリットを有する、円筒状胴部に接
続し、断面円弧状に凹んで内側斜め下方に延びる外壁部
、外壁部の下端に小さい曲率半径の曲率部を介して接続
し、ほぼ軸方向に立ち上がる短円筒状の内壁部、および
内壁部に接続する断面円弧状に凹んだ中央パネルを有す
るシームレス金属缶の製造方法は、缶材料が比較的薄く
、かつ硬い場合でも、外壁部に縦皺が発生し難（、また
曲率部内面の被膜に傷付きが起り難く、さらに工具の破
損が起り難いという効果を奏する。また下端における小
さい曲率半径の曲率部５の薄肉化が起り難いので、この
点からも耐内圧性が向上するというメリットを有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により製造されるシームレス金属
缶の例の縦断面図、第２図および第３図はそれぞれ、本
発明の第一の工程および第二の工程の作用を説明するた
めの要部縦断面図、第４図および第５図はそれぞれ、第
一の工程が始まる直前の状態、および終った直後の状態
を示す要部縦断面図、第６図および第７図はそれぞれ、
第二の工程が始まる直前の状態、および終った直後の状
態を示す要部縦断面図、第８図は比較例であるボトム形
成法を示す要部縦断面図である。 １・・・シームレス金属缶、２・・・円筒状胴部、３・
・・ボトム、４・・・外壁部、５・・・（第一の）曲率
部、６・・・内壁部、７・・・中央パネル、１５・・・
円筒状胴部、１６・・・ラジアス部、１７・・・底部、
１８・・・缶胴プリフォーム、３０・・・ボトム′成形
ポンチ、３１・・・中央３ 凹部、士ヰ・・・外側壁部、３６・・・ホールドダウン
リング、４０・・・ドーミングダイ、４２・・・コアポ
ンチ、４３・・・リングポンチ、４３ｂ・・・凹面部、
４３ｃ・・・曲率部、４４・・・押えリング、４５・・
・ホールドダウンダイ、４５ａ・・・（環状）上面、４
６ａ・・・成形面。 Φ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状胴部に接続し、断面円弧状に凹んで内側斜
   め下方に延びる外壁部、外壁部の下端に小さい曲率半径
   の第一の曲率部を介して接続し、ほぼ軸方向に立上がる
   短円筒状の内壁部、および内壁部に接続する断面円弧状
   に凹んだ中央パネルを備えるボトムを有するシームレス
   金属缶の製造方法であって、円筒状胴部、胴部にラジア
   ス部を介して接続する平坦な底部を有する缶胴プリフォ
   ームのラジアス部を、ホールドダウンリングに、胴部に
   内挿され、中央凹部を下端に有するボトム成形ポンチで
   押圧し、かつ底部をドーミングダイで中央凹部内に押し
   込んで、ほぼラジアス部が成形されてなる逆円錘台形の
   外側壁部、外側壁部に第一の曲率部よりも曲率半径の大
   きい第二の曲率部を介して接続するほぼ軸方向に立ち上
   がる、内壁部よりも高い内側壁部および内側壁部上端に
   接続する断面円弧状に凹んだ中央パネルを形成する第一
   の工程；次いで中央パネルに対応する形状の底面を有す
   るコアポンチ、およびコアポンチを包囲し、第二の曲率
   部に当接可能な曲率部を下端に有し、かつ外壁部と等し
   い曲率半径の凹面部を底面に有するリングポンチをプリ
   フォームに内挿して、外壁部に対応する形状の成形面を
   有する押えリングとリングポンチによって外側壁部を押
   圧し、該押圧状態において中央パネルをコアポンチと、
   中央パネルの少なくとも周辺部に対応する形状の上面を
   有するホールドダウンダイによって挾持しながら押し下
   げて、外壁部、第一の曲率部および内壁部を形成する第
   二の工程を有することを特徴とするシームレス金属缶の
   製造方法。