JPH0419094B2 - - Google Patents

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JPH0419094B2
JPH0419094B2 JP63179333A JP17933388A JPH0419094B2 JP H0419094 B2 JPH0419094 B2 JP H0419094B2 JP 63179333 A JP63179333 A JP 63179333A JP 17933388 A JP17933388 A JP 17933388A JP H0419094 B2 JPH0419094 B2 JP H0419094B2
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JP
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lid
cold
coining
metal
worked
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JP63179333A
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JPS6445251A (en
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Deii Karenaku Rabato
Ii Daiakingu Sutanri
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Ball Corp
Original Assignee
Ball Corp
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Publication of JPH0419094B2 publication Critical patent/JPH0419094B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
    • B21D51/26—Making hollow objects characterised by the use of the objects cans or tins; Closing same in a permanent manner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D17/00—Rigid or semi-rigid containers specially constructed to be opened by cutting or piercing, or by tearing of frangible members or portions
    • B65D17/28—Rigid or semi-rigid containers specially constructed to be opened by cutting or piercing, or by tearing of frangible members or portions at lines or points of weakness
    • B65D17/401—Rigid or semi-rigid containers specially constructed to be opened by cutting or piercing, or by tearing of frangible members or portions at lines or points of weakness characterised by having the line of weakness provided in an end wall
    • B65D17/4011—Rigid or semi-rigid containers specially constructed to be opened by cutting or piercing, or by tearing of frangible members or portions at lines or points of weakness characterised by having the line of weakness provided in an end wall for opening completely by means of a tearing tab

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Containers With Two Or More Constituent Elements (AREA)
  • Containers Opened By Tearing Frangible Portions (AREA)
  • Closures For Containers (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属製飲料容器用の金属製のクロー
ジユア（closure）［以下ふたと呼ぶ］に関する。
又本発明は金属製のふた強化方法に関する。 本発明は本出願人による1987年７月20日付米国
特許出願第75384号明細書のCIP出願に関する。 〔従来の技術〕 金属製飲料容器は、この種の容器の年間生産が
米国だけで700億個／年をかなり越えているから、
缶詰め業界では競争の極めて激しい製品である。
容器ふたに使われる金属の厚さをわずかだけ減ら
しても年間数百万ドルの節約になる。 容器のふたは、一般に平らな中央パネルと、こ
の中央パネルのまわりに環状に配置されこの中央
パネルから下方に湾曲する中央パネル環と、この
中央パネル環から下方に突出する内側脚と、この
内側脚に中央パネル環から遠い方の位置で連結す
る湾曲した連続部分と、この湾曲した連続部分に
連結した上向きに延びる外側脚と、容器に対する
二重接合に使う外側カール部分とを備えている。 この種の容器の強度の制限の１つは、ふたの座
屈の起こる内圧である。この圧力の値はこのふた
の座屈強さとして定義する。座屈とは、内側脚、
外側脚及び中央パネルを含むふたの好ましくない
永久変形のことである。この永久変形ではふたの
円周に沿う均等性がこのふたの内側に加わる流体
圧力により破壊される。与えられたふたの座屈強
さは、座屈による破壊に対するふたの抵抗値であ
る。 容器ふたの座屈強さを高めるのに種種の提案が
行われている。これ等の提案は以下に述べる各特
許明細書に記載されている。 ゲツド（Gedde）を発明者とする米国特許第
3774801号明細書には、ふたの座屈強さをを高め
る方法として中央パネルの複雑なドーム形化につ
いて記載してある。 クーリー（Khoury）を発明者とする米国特許
第3441170号明細書には、中央パネルを圧力のも
とにドーム形化するが、このドーム形化によつて
はふたの内側脚及び外側脚に全座屈力を加えない
で、これにより又容器のふた及び側壁間の密封を
座屈により破断することがないようにする方法と
して、中央パネル環の内側の圧印加圧について記
載してある。この発明者は圧印加工区域がヒンジ
として機能することを述べている。 ジヨーダン（Jordan）を発明者とする米国特
許第4031837号明細書には、ふたを内側脚及び外
側脚を相互に連結する湾曲した連結部分が短縮し
た半径を持つように修正し、ほぼ上下の方向に対
する内側脚の角度を増し、湾曲した連結部分を中
央パネルから下向きに動かすことにより、座屈強
さを高めることについて記載してある。 クラスカ（Kraska）を発明者とする米国特許
第4217843号明細書には、内側脚及び外側脚を上
下方向に一層近く位置させ、中央パネル環の内半
径を短縮し、中央パネル環の内半径を中央パネル
部分の金属材料を伸長させることにより中央パネ
ルのドーム形化ができるように圧印加工する修正
作業について記載してある。 中央パネルの或るドーム形化により、引張りタ
ブオープナに対する刻み目を付けることによつて
余分な金属材をなくすことができるので容器の座
屈強さを高めることが分つた。この特許権者は、
ドーム形化により余分な金属材をすべて除き実際
上中央パネル部分内の金属材を伸長させることを
述べている。 従来ニユーエン（Nguyen）を発明者とする特
許明細書すなわち米国特許第4434641号及び同等
4577774号の各明細書がある。これ等の特許明細
書でニユーエンは、中央パネル環の凸出外面を圧
印加工し容器ふたの座屈強さを高めるようにする
ことについて述べている。 ニユーエンが述べているように圧印加工は、ふ
たの外側部分に行われる、通常変換プレスによる
単一の機械的プレス作業を介して特定の限定され
た又は所定の区域の厚さを減らすことによる金属
材の局部的な変形すなわち局部的な冷間加工
（cold working）［金属または合金に、その再結
晶温度以下で塑性変形を与えるような加工であ
り、常温加工ともいう。以下において常温加工と
呼ぶ］である。 圧印加工により、中央パネルの圧縮ドーム形化
が行われる。適宜にはこのドーム形化は、前記の
各特許明細書でニユーエンが伸べているように抑
え付けパツドを設けることにより制限する。 〔発明の要約〕 本発明では、外周辺を持ち容器軸線に直交して
配置した中央パネルと、圧印加工してない或る弧
状の長さを備え下方に曲がる曲率を持つ凸出外面
を備え前記中央パネルのまわりの周辺に配置した
中央パネル環と、この中央パネル環から下方に延
びる内側脚と、ふた外側に凹入半径を持ち上向き
に湾曲する連結部分と、この連結部分から上向き
に延びる外側脚と、外方下向きに曲がり容器の側
壁に対し二重のふた接合を行うのに使う外側カー
ル部分とを備えた容器ふたの強度を高めるように
してある。 本発明の好適とする実施例では中央パネル環の
凸面の一部分は容器軸線に対し或る角度を挟むよ
うに圧印加工することにより第１の周辺区域を持
つ１つの円すい台形圧印加工表面を常温加工し、
又前記凸面の別の部分は容器軸線に対し異なる角
度を挟むように圧印加工することにより異なる周
辺区域を持つ別の円すい台形圧印加工表面を常温
加工する。 圧印加工角度を制御し、第１及び第２の圧印加
工面間の圧印加工角度の差を制御し、圧印加工後
の残差分金属の圧さを制御することによつて、座
屈強さがかなり増大する。座屈強さのこのかなり
の増大は、交差ひずみ場の帯域の生成と常温加工
の結果による材料硬さ及び引張強さの増加との結
果として考えられる。 本発明により、圧印加工してない容器ふたより
高い座屈圧力が得られる。又本発明により、たと
えば従来行われているような圧印加工により得ら
れるよりも高い座屈圧力が得られる。 座屈圧力のこの向上は、ニユーエンを発明者と
する米国特許第4434641号及び同第4577774号の各
明細書の場合のように単一の円すい台形圧印加工
面を圧印加工することにより得られるよりも長い
半径方向配置の全曲線長さを持つふた外面を圧印
加工することにより得られた。この一層長い曲線
長さは、中央パネルの一部分又は内側脚の一部分
或はこれ等の両方を含むと共に中央パネル環の大
部分又は全部を含む。 ニユーエンによれば常温加工してある材料の横
断面積は、中央パネル環の内半径から与えられた
距離に配置した弦により定める。本発明では、前
記の弦により定めた横断面積より大きい横断面積
を持つ或る体積の材料を常温加工する。 本発明によれば、２つの常温加工面の間にその
下方で金属体内に狭い帯域の交差ひずみ場を形成
することにより一層高い座屈強さが得られるもの
と考えられる。この狭い帯域により、中央パネル
を囲む補強部が得られる。この帯域自体は、容器
軸線に対し複数種類の角度を挟み又は複数の方向
に常温加工を逐次に又は同時に行う各別の工程に
より生じ、そして引抜き又は圧延の作用を受けた
金属材の中に残存する機械的組織の配向及び構成
により周囲の金属とは異なる交差変形の区域を特
長とする。 機械的組織（又は繊維組織）は、介在物、空
洞、第２位相成分粒子の整合と、機械的の引抜き
又は圧延の主方向における各結晶学的滑り面の整
合に基づく可能な格子屈曲及び破砕との認められ
る効果である。組織化又は繊維状化は、このよう
な金属に典型的な機械的性質を生ずるのに大切な
要因である。 従来のふた構造の場合よりすぐれた、本発明に
より得られたすぐれた耐座屈性を発見したことは
極めて有利なことであつた。その満足できる理由
はなお解明の余地があり又本発明がこれにより制
限を受けないものと考えられるが、この場合前記
した帯域の生成の作用により、基本的に互いに異
なる方向の変形を互いに重ねる１個所又は複数個
所の区域を含む重要な機械的補強部が得られるも
のと考えられる。前記帯域内では周囲金属に対す
る機械的の組織又は連続性の対称が変えられてい
る。後述の第７図で領域Ｘは常温圧印加工を受け
てないふた部分の機械的組織化を示し、領域Ｙは
一方向だけに（又は容器軸線に対して１種類だけ
の角度を挟んで）常温圧印加工されたふた部分の
機械的組織を示し、そして第７図に示す領域Ｚ
は、機械的組織の対称が２回の圧印加工によつて
生ずるひずみ場によつて変えられる、交さひずみ
場の帯域を示す。すなわち金属を加工することに
より生ずる塑性変形の場が交さする又は重なる場
合、たとえば異なる金属部分を２回の圧印加工に
よつて金属を冷間加工する結果２回冷間加工され
た部分が生ずる場合に、交さひずみ場が形成され
る。この交さひずみ場の帯域Ｚは、圧印加工され
てない金属とは異なり、又流体圧力を加えたとき
に一方向だけに常温加工された金属とは異なる性
質を与えるものと考えられ、すなわちふたの付加
的な一様な変形を防げることにより耐座屈性を与
える。この効果は、普通の機械的組織の連続性を
著しく変えた帯域における金属の異方性の消滅又
は減少に基づくものである。本発明は広い範囲の
金属とくに機械的組織を示す金属に適用できるこ
とが明らかである。 さらに、このような帯域すなわち交差ひずみ場
を持つ区域を含む圧印加工した領域の金属は、加
工硬化の機構に基づいて圧印加工してない領域に
おけるよりも一層硬く又は一層高い引張強さを持
つものと考えらる。又強さのこのような増加によ
りこれに対応する材料厚さの減小を相殺して、又
圧印加工により得られる耐座屈性に役立つ。 すなわちアルミニウム合金から成るふた（たと
えば米国アルミニウム協会仕様書AA5182号）に
応用した本発明の好適とする実施例では、圧印加
工による厚さの減小量はもとの材料厚さの約25な
いし40％の範囲でなければならない。異なる延性
又は異なる加工硬化特性を持つ他の種類の金属合
金は、許容できない付帯的な影響を受けないで高
い強さを得るのに異なる量の圧印加工を行えばよ
いのはもちろんである。 ふたの外面の２区域は各別の常温加工作業で圧
印加工するのがよい。第１の作業では、中央パネ
ル環の弧状長さの一部分と中央パネル又は内側脚
の外面の一部分とを含む第１の円すい台形圧印加
工面を形成する。 第２の作業では、中央パネル環の弧状長さの別
の部分を含み又他の隣接部分の外面の一部分を含
んでもよい第２の円すい台形圧印加工面を形成す
る。すなわち第１の作業に中央パネルの一部分を
含んでいれば、第２の作業は内側脚の一部分を含
めばよい。 若干の圧印加工角度を選定すると、各圧印加工
面が互いに重なり、第２の圧印加工作業により第
１の円すい台形圧印加工面の一部分を第２の円す
い台形圧印加工面の一部になるように修正する。
第２円すい台形表面のこの修正された部分は以下
２回常温加工された周辺部分と称する。 広範囲に変る圧印加工角度を選定すると、圧印
加工されてない中央パネル環の一部分は２つの円
すい台形圧印加工面の間に留まる。このような圧
印加工角度を使つても２回の常温加工の部分の最
高の利点は得られないが、交差ひずみ場の区域は
なお圧縮加工面の下方の金属材に認められ、この
ような区域又は帯域の補強作用の利点が得られ
る。さらに広範囲に異なる圧印加工角度により、
中央パネル及び内側脚の両方の一層広い部分を常
温加工してこれにより強度の利点が得られる。 本発明の第２の好適とする実施例では常温加工
により、２つの円すい台形圧印加工面でなくて曲
線面を生ずる。この実施例では曲線の常温加工面
は、ふたの製品側の一般輪郭に追従し、又ふたの
外側の圧印加工されてない輪郭に追従し、又はな
お好適であるが大体一様な圧印加工残差分が残る
ようにする。 曲線の圧印加工は、従来の方法又は本発明の円
すい台形圧印加工の実施例により、与えられた常
温加工残差分に対し得られるよりも大きい横断面
積の材料を常温加工することができる。 又曲線の圧印常温加工は、ニユーエンの方法又
は本発明の円すい台形圧印加工の実施例により、
与えられた曲線長さを持つ圧印加工してない材料
に対して得られるよりも大きい横断面積の材料を
常温加工することができる。 本発明によるこのような曲線の圧印加工が１個
所又は複数個所の交差ひずみ場を生成すると考え
られるのは明らかである。 本発明の曲線の圧印加工は、２回の常温加工の
区域を得るのに又は所要の工程ごとのプレス能力
を減らすのに１回又は複数回の工程で行われる。 本発明の主な目的は、与えられた厚さの金属を
使い容器ふたに得られる座屈強さを高め、或は一
層薄い材料又は一層低い強さの材料で同じ座屈強
さを得ようとするにある。 本発明の目的は、容器ふたの座屈強さをその各
部分を常温加工することにより高めようとするに
ある。 本発明の目的は、従来行われていたよりも一層
長い曲線長さを持つ金属材を常温加工しようとす
るにある。 本発明の目的は、与えられた圧印加工残差分に
対し従来得られていたよりも一層大きい横断面積
の材料を常温加工しようとするにある。 さらに本発明の目的は、アルミニウム合金及び
鋼合金から成り本体素材に対し従来主として使わ
れている材料を利用しようとするにある。 本発明の目的は、与えられた圧印加工してない
曲線長さの金属に対し従来得られていたよりも大
きい横断面積を常温加工しようとするにある。 本発明の目的は、第１及び第２の圧印加工工程
で中央パネル環の弧状長さを持つ凸面の第１及び
第２の部分を常温加工することにより、中央パネ
ル環を持つ端部のふた座屈抵抗を高めようとする
にある。 本発明の目的は、１回の圧印加工作業で中央パ
ネル環の弧状長さの第１の部分と中央パネルの隣
接部分とを常温加工し、又別の圧印加工作業で中
央パネル環の弧状長さ別の部分と内側脚の隣接部
分とを常温加工することにより、端部ふたの座屈
抵抗を高めようとするにある。 なお本発明の目的は、１回の圧印加工作業で中
央パネル環の弧状長さの第１の部分と中央パネル
の隣接部分とを常温加工し、別の圧縮加工作業で
中央パネル環の弧状長さの残りの部分と内側脚の
隣接部分とを常温加工し、両方の圧縮加工作業で
中央パネル環の弧状部分を常温加工することによ
り金属ふたの強さ特性を実質的に高めようとする
にある。 前記の各目的は、金属製ふたに、内側ふた部分
と、この内側ふた部分を囲みこの部分から外方に
間隔を隔てた外側ふた部分と、前記内側密閉体部
分を囲み前記の内側及び外側のふた部分の間に挿
入されこれ等の部分と一体の湾曲環とを設け、こ
の湾曲環に第１の平らな表面を形成することによ
り第１の面を圧印加工し、第１の平らな表面に並
置した第２の平らな表面を形成し前記第１表面に
或る面積部分を重ねることにより第２の面を圧印
加工することによつて達成される。外的見地から
前記の各目的は、金属製ふたに内側ふた部分と、
この内側ふた部分を囲みこの部分から外方に間隔
を隔てた外側ふた部分と、前記内側ふた部分を囲
み前記内側及び外側のふた部分の間に挿入されこ
れ等の部分に一体の湾曲環とを設け、前記湾曲環
に交差ひずみ場の帯域を形成して前記内側ふた部
分を囲む補強部片を形成することによつて達成さ
れる。 前記の各目的はさらに、横断面が実質的に組織
化構造を持ち湾曲し環状環を設けた金属製ふたを
強化する方法で、密閉体の湾曲環状環を複数の方
向に常温加工して交差変形の帯域を設けることに
より構造の組織及び連続性を変えることから成る
補強法によつて達成される。 本発明金属製のふたは、(イ)内側ふた部分と、(ロ)
この内側ふた部分を囲み、この内側ふた部分から
外方に間隔を置いた外側ふた部分と、(ハ)前記内側
ふた部分を囲み前記内側ふた部分と前記外側ふた
部分との間に挿入され、前記内側ふた部分と前記
外側ふた部分とに一体で交差ひずみ場の帯域を持
つ湾曲環とを備えた金属製のふたである。 〔実施例〕 実施例について図面を参照して説明すると、と
くに第１図及び第２図に明らかなように容器ふた
すなわち金属製のふた１０は、容器軸線１４に直
交して配置され円形の周辺部１６を持つ中央パネ
ル１２すなわち内側ふた部分と、中央パネル１２
に一体で円形周辺部１６から下向きに湾曲する湾
曲環状部分（以下中央パネル環と呼ぶ）１８と、
中央パネル環１８に一体で中央パネル環１８から
下向きに垂下する円形の内側脚２０と、内側脚２
０に一体で内半径部２３を持つ湾曲した連結部分
２２と、連結部分２２に一体でこれから上向きに
延びる円形の外側脚２４と、外側脚２４に一体で
外周縁部２８を持つ外側カール部分２６とを備え
ている。外側脚２４と外側カール部分２６とによ
り外側ふた部分を構成する。 容器ふた１０の各部分は相互に一体でそれぞれ
各称及び参照数字を付けてあるから、仮り線３０
を設けて前記した部品の個別の部品が終り前記し
た部品のうちの各隣接部品に接合する位置を示
す。 第２図及び第３図に示すように中央パネル環１
８を持つ金属製のふた１０は圧印加工してない厚
さ３２を持つ。中央パネル環１８は、圧印加工し
てない湾曲凸面３６の全部を含む圧印加工してな
い弧状長さ部分３４を持つ。 圧印加工した円すい台面３７，３８は第３図、
第４図、第５図及び第６図に破線で示してある。
第３図の例では圧印加工した円すい台面３７，３
８の２回の圧印加工工程で、中央パネル環１８の
圧印加工してない弧状長さ部分３４より長い圧印
加工してない全曲線長さ部分３９が得られる。た
だし圧印加工角度の全部の組合せに対しこのよう
になるわけではない。 第６図に示すように圧印加工した円すい台面３
７は、中央パネル環１８の周辺部分４０すなわち
圧印加工してない弧状長さ部分と中央パネル１２
の周辺部分４１すなわち圧印加工してない長さ部
分４１とから成つている。 圧印加工した円すい台面３８は、中央パネル環
１８の周辺部分４２すなわち圧印加工してない弧
状長さ部分と内側脚２０の周辺部分４３すなわち
圧印加工してない長さ部分とを備えている。 第１図及び第２図に示すように中央パネル１
２、中央パネル環１８、内側脚２０、湾曲した連
結部分２２、外側脚２４及び外側カール部分２６
を備え、又前記した全部の部分と共に、外面側す
なわち外側部（第１の側部）４４と製品側すなわ
ち内側部（第２の側部）４５とを備えている。 圧印加工した円すい台面３７は、平行軸線４８
及び容器軸線４４に対して円すい角４６を挟んで
配置してある。又圧印加工した円すい台面３８
は、平行軸線４８及び容器軸線１４に対して円す
い角５０を挟んで配置してある。第２図に明らか
なように円すい角４６及び円すい角５０はふた１
０の外側部４４で軸線１４に交差する。 第３図に示すように中央パネル環１８は、中央
パネル環１８の圧印加工した円すい台面３７と湾
曲した凹入面５４との間の金属材厚さを持つ圧印
加工残差分５２まで圧印加工する。中央パネル環
１８は、圧印加工面３８と湾曲した凹入面５４と
の間の圧印加工残差分５６まで圧印加工する。 第２図ないし第４図に示すように又とくに第４
図に明らかなように、表面３７，３８に圧印加工
されるふた１０の圧印加工してない全曲線長さ部
分３９は、第１の周辺部分５８と、第２の周辺部
分６０と、図示の例では第３の周辺部分６２すな
わち２回の常温加工部分とを備えている。この２
回の常温加工部分は２つの常温加工面の間とその
下側との金属材に交差ひずみ場の帯域を定めるの
は明らかである。 第５図に示すように、圧印加工工程の実際の順
序は選択的に定めるが、圧印加工した円すい台面
３７を先ず生成することを例示のために考える
が、次いで第１の圧印加工工程で常温加工する材
料は、常温加工した周辺区域すなわち周辺部分６
４と２回常温加工した周辺部分６６とを備えてい
る。各周辺部分６４，６６は一緒に周辺区域すな
わち周辺部分６７を形成する。 第２の常温加工工程は、周辺部分６８を圧印加
工又は常温加工し、周辺部分６６を圧印加工した
円すい台面３８の一部になるように修正し再圧印
加工し、周辺部分６８及び周辺部分６６の両方を
含む常温加工の周辺区域すなわち周辺部分７０を
形成することから成る。 すなわち圧印加工した円すい台面３７を先ず生
成すると、周辺部分６６を２回常温加工し初めに
圧印加工の円すい台面３７の一部とし圧印加工円
すい台面３８の一部に修正する。すなわち円すい
台面３７の圧印加工作業と円すい台面３８の圧印
加工作業とは、第７図の横断面積９８で示す部分
において重複することになる。 しかし両円すい角４６，５０間の差が増すに伴
い、周辺部分６７，７０間の重なりが減小し又２
回の常温加工部分６６が減小する。第２図及び第
５図から明らかなように円すい角４６，５０間の
差が十分に増すと、圧印加工してない周辺部分６
７，７０間の部分（図示してない）が生ずる。圧
印加工する各部分は互いに離れているが、協働す
るひずみ場は、この隔離が増すに伴い交差区域の
寸法は減小しても外向きに延びて交差する。 本発明の試験では、圧印加工円すい台面３７の
円すい角４６を90°から52°まで変え、又は中央パ
ネル１２の外側部４４から測つて圧印加工角度７
２を０から38°まで変えるようにした。 又別の試験では、圧印加工した円すい台面３８
の円すい角５０を30°から75°まで変え、又は外側
部４４から測つて圧縮加工角度７４を60°から15°
まで変えるようにした。 これ等の試験で使う金属（AA5182アルミニウ
ム合金）の厚さ３２は0.0113in（0.287mm）であり、
圧印加工残差分は0.0045in（0.114mm）ないし
0.0095in（0.241mm）であつた。 １台のプレスで前記した金属素材（0.0113in）
から一度に作つた引張りタブオープナ７６なしの
殻７８又はふた１０を試験のために使つた。殻７
８に対する平均座屈強さ（レーノルヅ型座屈試験
装置を使つて測つた）は、圧印加工を行わないと
100.8lb／in2（6.950バール）であり標準偏差が
1.95lb／in2（0.134バール）であつた。 ニユーエンの方法により行う単一の圧印加工
（前記した殻を使い）では112.3lb／in（7.74バー
ル）の平均座屈圧力が得られ標準偏差が1.85lb／
in2（0.127バール）であつた。 圧印加工角度７２が10ないし17.5°で圧印加工
角度７４が25ないし60°の二重の円すい台形圧印
加工（前記した殻を使う）により10個の容器につ
いての36回の試験で平均座屈強さ119.4lb／in2
（8.230バール）が得られ平均標準偏差が1.95lb／
in2（0.134バール）であつた。 すなわち二重の円すい台形圧印加工による各容
器の座屈圧力の平均利得は、圧印加工してない殻
に比べて18.6lb／in2（1.28バール）であり、ニユ
ーエンの方法により圧印加工した殻よりすぐれた
7.1lb／in2（0.490バール）勝つていた。 これ等の成績は又、１回の圧印加工の実施とは
異つて二重の圧印加工の実施によつて一層少ない
材料の常温加工により座屈強さの一層多い増加の
得られることを示した。圧印加工により得られる
座屈強さの増加は、加える常温加工の量に比例し
て変ることが知らている。このような常温加工
は、圧印加工の表面又は各表面を形成したときに
変位する金属材の横断面積に近似させることによ
り量を定めている。 第１０図は前記したようにふたに対し単一の圧
印加工（傾斜線Ｄ）又は二重の圧印加工（傾斜線
Ｃ）を施すことにより常温加工された金属の近似
量の関数としての座屈強さに対する最小自乗線形
回帰の結果のプロツトである。常温加工の相当量
に対し、二重の円すい台形圧印加工を使つて得ら
れる座屈強さの増加は単一の圧印加工を使つて得
られるこのような増加より43％だけ多く又この結
果が95％の信頼レベルで十分であることが分つ
た。 前記したふたの試料を、同じ圧印加工角度７２
を持つ２回の圧印加工で処理した。このようなふ
たでは、同じ圧印加工角度と最終の圧印加工残差
分５２とを持つ単一の圧印加工で処理した同じふ
たに比べて座屈強さの増加は認められなかつた。 前記の結果は、二重圧印加工により強さの利点
を生ずる機構が従来の機構とは基本的に異なり、
又複数種類の角度（すなわち複数の方向）で圧印
加工することにより座屈強さに対して有効な相乗
作用効果が得られる。 本発明により得られる強度のなお別の著しい増
加は中央パネル１２の座屈強さ対ドーム深さの増
加に認められる。 座屈強さの増加がドーム深さを増すことにより
得られることはよく知られている。しかし許容で
きるドーム深さの量は、出縁を越えるタブ（tab
−over−chime）の問題により制限を受ける。す
なわち容器の残りの部分の上方に方向きに延びる
引張り−タブオープナ７６を設けないで使うこと
のできる許容される最高ドーム深さがありこれに
より自動化の際に問題を生ずる。 ２つの円すい台形圧印加工面を持つように容器
を圧印加工すると、座屈強さの増加対ドーム深さ
の増加の比率は、ニユーエンの方法により常温加
工した容器に対するよりも26.7％大きかつた。 これ等の関係は第９図に例示してある。第９図
は、ニユーエンの方法により処理したふたと二重
円すい台形圧印加工により処理したふたとに対し
それぞれ得られる実験データの最小自乗線形回帰
解析の結果のプロツトである。これ等の２組のデ
ータの分散の解析では、ニユーエンの方法により
得られる利点よりすぐれた、二重円すい台形圧印
加工の使用により得られる利点は97.5％の信頼性
レベルで重要である。 又出縁を越えるタブの問題には、このふたが製
品側に流体圧力を受けるときに中央パネル区域の
ふくらみ量の制限を伴う。このようなふくらみ
は、ふたを金属製容器に二重接合し、この容器を
加圧し、内部圧力により引張りタブオープナ７６
の変位を計測することにより量を定める。運搬の
際の問題を防ぐには、ふくらみの臨界量に達する
圧力ができるだけ高いことが望ましい。 5182アルミニウム合金から作られ引張りタブオ
ープナ７６及びその他の開き部分を持つ容器１０
を使つて行つた試験では、従来得られたよりもす
ぐれた耐ふくらみ抵抗の得られることが分つた。
たとえば引張りタブの最高許容変位として
0.100inを選定すると、ニユーエンによる前記し
た各特許明細書に従つて処理したふたは、二重円
すい台形圧印加工を使つて処理した同じふたより
も低い10psigでこの値を越えることが分つた。 さらに引張りタブオープナ７６及びその他の開
き具を持つふた１０は、開き具を加えるのに標準
の生産プレスを使い、それぞれ0.0100in及び
0.0104inの厚さを持つ5182金属素材から成る２種
類の試料から作つた。これ等のふたの一部分は、
本発明により80°の１つの円すい角又は10°の圧印
加工角度と52°の別の円すい角又は38°の圧印加工
角度を持つように二重円すい台形圧印加工によつ
て処理した。この場合角圧印加工は約0.0070inの
圧印加工残差分５２，５６を持つ。前記したふた
の別の部分は圧印加工では処理しなかつた。前記
した二重円すい台形圧印加工により処理したふた
は、同様な厚さの材料から作つた圧印加工してな
いふたの場合より平均15.6psigだけ高い（標準偏
差は2.2psigである）座屈強さを示した。ニユー
エンの特許明細書による単一の圧印加工で処理し
たふたは、圧印加工してないふたに対して５ない
し7psiを越えない座屈強さの増加を示すことが知
られる。 従つて前記したような試験は座屈圧力の増加を
最適にするには不充分であつたが、得られる小さ
な標準偏差と共にこのようにして得られた増加
は、座屈圧力の著しい向上又は金属厚さの減小或
はこれ等の両方が本発明により得られることを示
す。 金属製飲料容器の製造に最も一般的に使われて
いる材料は、米国アルミニウム協会仕様書
AA5XXX（この場合Ｘは零から９までの整数を
表わす）のアルミニウム合金群である。この合金
群は、非合金アルミニウムの強さより高い強さを
与える合金化元素（主としてマグネシウム）の固
溶体を特長とする。AA5XXX群の合金は、高強
度合金であり高い加工硬化率を示す。 引抜き加工及びしごき加工の容器とこのような
容器のふたとを作るのに種種の鋼合金が使われて
いる。鋼は、鉄に炭素を添加することにより強化
された固溶体であり、合金の組成と受ける熱処理
及び機械的処理とに従つて広範囲の種類の機械的
性質を特長とする。 固溶体及び析出強化合金を含む前記した試験成
績は、本発明が各種類のこのような合金に応用で
きることを示す。 第７図に示すようにこの場合の種種の機械的関
係については、１つの円すい台形常温加工表面の
対角８０又は対角８２は次のようである。 α＝2cos-1（〔Ro−ｈ）／Ro） この式で、Ro＝中央パネル環の圧印加工して
ない外半径８４ ｈ＝常温加工の最高深さ又は弦高さ８６又は弦
高さ８８ 円すい台形常温加工表面３７，３８の重なり角
度すなわち二重圧印加工角度は次のようである。 αd＝θ1−θ2＋α1/2＋α2/2 この式で、θ1＝小さい方の圧印加工角度７２ θ2＝大きい方の圧印加工角度７４ α1＝圧印加工角度７２に対する角度 α2＝圧印加工角度７４に対する角度 α1及びα2が互いに重なると、２つの円すい台形
圧印加工表面３７，３８の対する全角度９２はほ
ぼ次の通りである。 αt＝θ2−θ1＋α2/2＋α1/2 常温加工したふた１０の圧印加工してない全曲
線長さ部分３９は次の式に極めて近い。 Ｌ＝Roαt この式でαtは常温加工を受ける部分に対する全
角度９２ラジアンである。 単一の円すい台形常温加工表面３７又は表面３
８の横断面積９４又は９６は次のようである。 Af＝Ro2cos-1（〔Ro−ｈ〕／Ro）−
（Ro−ｈ）√2−2 この式でarc cosの角度はラジアンで表わす。 横断面積９４，９６の重なりあつた又は二重の
圧印加工した区域９８は次のようである。 Ad＝Ro cos-1（Ro−ho／Ro）−（Ro−ho）√2
−2 ＋〔（Ｒ sin αd/2）〕〔2tan（θ2/2−θ1/2）〕 この式でho＝Ro（１−cos αd/2）、又arc cosの
角度はラジアンで表わす。 そして第７図から明らかなように横断面積９
４，９６だけ圧印加工した全部のすなわち正味の
横断面積１００は、横断面積９４，９６の和から
重なり合つた面積９８を差引いた面積に等しい。 前記した各式を使うと２つの円すい台形圧印加
工表面３７，３８により生ずる圧印加工してない
全曲線長さ部分３９は、圧印加工角度７２，７４
が互いに15°だけしが異ならないときは、与えら
れた圧印加工残差分５２又は残差分５６に対し
て、単一の円すい台形圧印加工表面３７又は表面
３８により生ずるよりも23.9％だけ大きい。すな
わち圧印加工角度７２，７４の差がこのように小
さくても、単一の円すい台形圧印加工によりでき
るよりも一層多くの材料を常温加工することがで
きる。 なお重要なことは２つの円すい台形圧印加工表
面３７，３８により常温加工した全横断面積１０
０は、圧印加工角度７２，７４がわずかに15°だ
けしか異ならないときに、単一の円すい台形圧印
加工表面３７又は表面３８により生ずるよりも
33.9％だけ大きい。 なお第７図に示すように内側脚２０は角度１０
２だけ下向きに曲がり、角度１０４は圧印加工し
た内側脚２０の材料を示す、角度１０６は圧印加
工した中央パネル１２の材料を示す。 第８図に示すように本発明の第２の好適とする
実施例では曲線の圧印加工表面又は常温加工表面
１０８は、金属製ふた又は容器ふた１０９の外側
部４４に生成する。曲線の圧印加工表面１０８は
１個又は複数個の圧印加工工具たとえば圧印加工
工具１１０，１１２，１１４により生成できる。
曲線の圧印加工では、金属製のふたの湾曲した環
部分に当たる状態にするようにした型工具表面が
構造の湾曲していることを意味する。 曲線の圧印加工表面１０８は、一般に一定の圧
印加工残差分１１６を生ずる。曲線の圧印加工表
面１０８の圧印加工してない全曲線長さ部分１１
８は、中央パネル１２の曲線の圧印加工してない
長さ部分すなわち半径方向部分１２０と内側脚２
０内の曲線の圧印加工してない長さ部分すなわち
半径方向部分１２２と共に中央パネル環１８の曲
線の長さ部分１２４を含む。 曲線の圧印加工表面１０８は、中央パネル１２
の第１の常温加工周辺部分すなわち第１の周辺区
域１２８と、内側脚２０の第２の常温加工周辺部
分すなわち第２の周辺区域１３０と、中央パネル
環１８の第３の常温加工周辺部分すなわち第３の
周辺区域１３２とを備えている。 曲線の圧印加工表面１０８により変位した全常
温加工横断面積１２６は次の式により近似するこ
とができる。 Ａ＝1/2θt（Rp 2−Rr 2） この式でθtは曲線の圧印加工部分に対する全角
度１３４である。 Rrは曲線の圧印加工表面１０８の半径１３６
である。 前記した式を使い、圧印加工残差分１１６を前
回の計算に対する圧印加工残差分５２，５６に対
し使つたのと同じにすると、曲線の圧印加工の全
横断面積１２６は、単一の円すい台形圧印加工の
表面３７又は表面３８で得られるよりも61％だけ
大きく、又各円すい台形圧印加工表面３７，３８
を前回の計算に使つたのと同じ角度だけ互いに離
したときに、２つの表面３７，３８で得られるよ
りも49％だけ大きい。 要するに第１図ないし第７図に示した第１の実
施例は、第１及び第２の圧印加工表面３７，３８
をこれ等の表面の常温加工によつて生ずる。圧印
加工の深さは、深さ８６，８８における最高値か
ら各弦１４８，１５０が外側部４４に交差する半
径方向に互いに間隔を隔てた場所１３８，１４
０，１４２，１４４における零まで変る。 前記したように本発明の第１の実施例は座屈圧
力の著しい増加と座屈強さの増加対ドーム高さの
比の著しい増加とが得られる。 円すい台形圧印加工表面３７，３８を持つ第１
の実施例では、単一の円すい台形圧印加工表面３
７，３８よりかなり大きい金属製ふた１０の圧印
加工してない全曲線長さ部分３９を圧印加工す
る。曲線長さ部分３９は、弦１４８又は弦１５０
により定められ、製品側側部４５から間隔を隔
て、半径方向に互いに間隔を隔てた場所１３８，
１４０又は場所１４２，１４４において外側部４
４に交差する。 なお又本発明の第１の実施例では、与えられた
圧印加工残差分５２又は残差分５６に対し、単一
の円すい台形圧印加工の表面３７又は表面３８の
横断面積９４又は横断面積９６よりもかなり大き
い横断面積１００を圧印加工する。 湾曲環部分に生ずる初期の変型に次いで又はこ
れと同時に、一般に初期変形に重なつている又は
この変形からわずかに間隔を隔てた第２の変形が
生ずる。水平方向から測つて、上部の圧印加工角
度はたとえば0°ないし45°以上であり、下部圧印
加工角度は5°以上から90°までである。各圧印加
工表面の間の重なり又は接触の量は、約０ないし
95％なるべくは約20ないし40％である。 第８図の第２の実施例では曲線の圧印加工表面
１０８を常温加工する。この圧印加工表面１０８
は、単一の円すい台形圧印加工の表面３７又は表
面３８を圧印加工することにより得られるよりも
一層大きい曲線の長さ部分１１８を持ち、一般に
一定の圧印加工残差分１１６を持ち、一般に一定
の常温加工深さ１５２を持ち、横断面積９４又は
横断面積９６よりかなり大きく単一の円すい台形
圧印加工の表面３７又は表面３８により生ずる横
断面積９４又は横断面積９６より著しく大きい全
常温加工横断面積１２６を持ち、そして２つの円
すい台形圧印加工の表面３７又は表面３８を常温
加工することにより生ずる全横断面積１００より
大きい全常温加工横断面積１２６を持つ。なお重
要なことには、湾曲環状部分１８を圧印加工工具
１１０，１１２，１１４により圧印加工すること
により、圧印加工工具１１０により圧印加工され
る区域と圧印加工工具１１２により圧印加工され
る区域との重なり当つた区域に２回の圧印加工に
よつて生ずる第１の交さひずみ場の帯域が形成さ
れる。さらに圧印加工工具１１２により圧印加工
される区域と、圧印加工工具１１４により圧印加
工される区域との重なり当つた区域に２回圧印加
工によつて生ずる第２の交さひずみ場の帯域が形
成される。さらに多くの圧印加工工具を使用すれ
ば、交さひずみ場の帯域の増加することは明らか
である。 第８図は通常、引用例で曲線の圧印加工のため
の全常温加工横断面積１２６が半径方向に互いに
間隔を隔てた場所１３８，１４０で圧印加工して
ない湾曲面３６に交差する弦１４８と圧印加工し
てない湾曲凸面３６との間にある横断面積１５４
より61％だけ大きいことを示す。 一般に実際上殻７８は、薄板金素材から打抜い
て基本形状を形成する殻プレスで殻７８を形成す
る。次いで部分完成した殻７８を変換プレスに移
送し、このプレスで開放部分と共に引張りタブオ
ープナ７６を形成する。 変換プレスは多重場所プレスである。各殻７８
は、付加的な作業が行われる新らたな加工場所に
進行的に前進させる。第８図に示すように３回も
の圧印加工作業を中央パネル環１８の一般区域で
行い、そして得られる強度は２回の圧印加工作業
だけしか行わない試験により得られるよりも強く
なる。 ふた１０の好適とする材料はアルミニウム合金
AA5182であるが、AA3004のような他のアルミ
ニウム合金及び鋼のような他の金属を前記した処
理に使つてもよい。 この処理は、側壁を持つ容器に取付けるように
ふた１０に行うのがよい。しかしこの処理は容器
の一体端部に使うのにも同様に適している。 以上本発明をその実施例について詳細に説明し
たが本発明はなおその精神を逸脱しないで種種の
変化変型を行うことができるのはもちろんであ
る。 〔工業的応用〕 本発明は、容器用の金属製のふたに応用でき
る。ことに本発明は、飲料容器のような容器の金
属製ふたに応用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例により作つた金
属製ふたの斜視図、第２図は第１図のふたの２つ
の円すい台形圧印加工表面を拡大して示す部分横
断面図である。第３図は第２図の中央パネル環の
一部をその圧印加工表面を破線で示す拡大横断面
図、第４図は本発明の種種の特長を説明しやすく
するための第２図と同様な横断面図、第５図は本
発明を説明しやすくするための第２図の中央パネ
ル環の別の状態の横断面図、第６図は本発明を説
明しやすくするための第２図の中央パネル環のな
お別の状態の横断面図である。第７図は第１図の
実施例を金属材の組織と共に機械的計算の説明に
使う寸法を示す拡大横断面図、第８図は曲線の常
温加工を行つた本発明の第２の実施例の横断面図
である。第９図は二重圧印加工の金属製ふたのプ
ロツト傾斜線Ａと単一の圧印加工のプロツト傾斜
線Ｂとを示す座屈強さ対ドーム深さの線図、第１
０図は二重圧印加工金属製ふたのプロツト傾斜線
Ｃと単一圧印加工プロツト傾斜線Ｄとを示す座屈
強さ（psig）対常温加工の量（in2）の線図であ
る。 １０……金属製のふた、１２……内側ふた部
分、１８……湾曲環（中央パネル環）、２０……
外側ふた部分（内側脚）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (イ) 実質的に円形の周辺部を持つ内側ふた部
    分と、 (ロ) この内側ふた部分を取り囲み、金属製のかん
    に連結するのに適する外側ふた部分と、 (ハ) 前記内側ふた部分と、前記外側ふた部分との
    間に挿入され、これ等の内側ふた部分及び外側
    ふた部分と一体に形成され、前記内側ふた部分
    の周辺部に隣接する湾曲環状部分と、 を備えた、金属製のふたにおいて、 この金属製のふたを強化するために、前記湾曲
    環状部分に、その環状周辺部分に位置する２回冷
    間加工した交さひずみ場の帯域を形成する冷間加
    工した外面を設けたことを特徴とする、金属製の
    ふた。 ２ 前記冷間加工した外面が、別別の圧印加工し
    た表面を備え、前記交さひずみ場の帯域が、前記
    圧印加工した表面により形成されたことを特徴と
    する、特許請求の範囲第１項記載の金属製のふ
    た。 ３ 前記別別の圧印加工した表面が、２回冷間加
    工した金属の区域を提供するように、重なつたこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第２項記載の金
    属製のふた。 ４ 前記金属が、アルミニウム合金であることを
    特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の金属製
    のふた。 ５ 前記湾曲環状部分の外面が、冷間加工した第
    １の冷間加工周辺部分と、冷間加工した第２の冷
    間加工周辺部分とを備え、前記第１の冷間加工周
    辺部分と前記第２の冷間加工周辺部分とにより、
    前記環状周辺部分に位置する交さひずみ場の帯域
    を形成したことを特徴とする、特許請求の範囲第
    １項記載の金属製のふた。 ６ 前記第１及び第２の冷間加工周辺部分を圧印
    加工して、前記交さひずみ場を形成したことを特
    徴とする、特許請求の範囲第５項記載の金属製の
    ふた。 ７ 前記冷間加工した第１及び第２の冷間加工周
    辺部分が、前記交さひずみ場を形成するように、
    重なつた別別の圧印加工した領域であることを特
    徴とする、特許請求の範囲第５項記載の金属製の
    ふた。 ８ 前記冷間加工した第１及び第２の冷間加工周
    辺部分が、前記内側ふた部分を取り囲む、別別
    の、隣接した、円すい台形の圧印加工した外面で
    あることを特徴とする、特許請求の範囲第７項記
    載の金属製のふた。 ９ 第１及び第２の側部を備え、前記湾曲環状部
    分が、前記第２の側部上に設けた湾曲した凹入面
    を備えた、特許請求の範囲第５項記載の金属製の
    ふたにおいて、前記冷間加工した冷間加工周辺部
    分の１つが、前記第１の側部上にあることを特徴
    とする、金属製のふた。 １０ 第１及び第２の側部を備え、前記湾曲環状
    部分が、前記第２の側部上に設けた湾曲した凹入
    面を備えた、特許請求の範囲第５項記載の金属製
    のふたにおいて、前記第１及び第２の冷間加工周
    辺部分が、前記第１の側部上にあることを特徴と
    する、金属製のふた。 １１ 前記第１の冷間加工周辺部分に、大体にお
    いて円すい台形の形状を持ち、第１の圧印加工角
    度をなして配置した表面を設け、 前記第２の冷間加工周辺部分に、大体において
    円すい台形の形状を持ち、第２の圧印加工角度を
    なして配置した表面を設けたことを特徴とする、
    特許請求の範囲第６項記載の金属製のふた。 １２ 前記第１及び第２の冷間加工周辺部分が、
    隣接しており、かつ約20％ないし約40％の範囲で
    重なつていることを特徴とする、特許請求の範囲
    第１１項記載の金属製のふた。 １３ 実質的に円形の周辺部を持つ内側ふた部分
    と、 この内側ふた部分を取り囲み、容器に連結する
    のに適する、前記内側ふた部分と一体の外側ふた
    部分と、 を持つ金属製のふたを提供する段階を含む、金属
    製のふた強化方法において、 前記内側ふた部分と、前記外側ふた部分との間
    に挿入され、これ等の内側ふた部分及び外側ふた
    部分と一体に形成され、前記内側ふた部分の周辺
    部に隣接する湾曲環状部分を形成する段階と、 前記湾曲環状部分を、２回冷間加工することに
    よつて、前記湾曲環状部分に交さひずみ場の帯域
    を形成して、前記内側ふた部分の周辺部の強化を
    行なう段階と、 を含むことを特徴とする、金属製のふた強化方
    法。 １４ 前記交さひずみ場の帯域を、別別の圧印加
    工作業によつて形成することを特徴とする、特許
    請求の範囲第１３項記載の金属製のふた強化方
    法。 １５ 前記別別の圧印加工作業を、各圧印加工作
    業が部分的に重複するように実行することを特徴
    とする、特許請求の範囲第１４項記載の金属製の
    ふた強化方法。 １６ 前記金属製のふたを、米国アルミニウム協
    会仕様書によるAA3XXX又はAA5XXX群の合
    金で作ることを特徴とする、特許請求の範囲第１
    ３項記載の金属製のふた強化方法。
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