JPH0489147A - 耐圧強度の優れたｄｉ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ＤＩ成形による金属ＤＩ缶体の製造方法に関し
、特に炭酸飲料等の内圧のかかる缶体の底部の製造方法
に関するものである。 （従来の技術） ＤＩ倍の製造法は、絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）としご
き加工（Ｉ　ｉｏｎｉｎｇ）によって側壁を薄く引き伸
ばす加工法であるが、炭酸飲料用及びビール用等の飲料
缶においては、更に、底部中央を球形ドーム状に成形す
ることにより、内圧が作用してもドーム機１１の力の抵
抗メカニズムにより底部中央の膨出を防いでいる。 この底部は、球頭形状を有すると共にヤング率が２００
００ｋｇｆ／ｉ＋ｍ”程度以上のダイス鋼或いは超硬材
からなる缶底ポンチを用いて、ＤＩポンチと缶底ダイス
で缶底脚部にてしわ押えを行いつつ、張り出し成形によ
り成形される。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の缶底ポンチでは、ＤＩポンチ内へ
挿入される缶底ポンチとＤＩポンチとの隙間（Ｃ）は、
素材をしごかないように、第６図に示すように、板厚よ
り大きな隙間にしている。このような缶底ポンチ及びＤ
Ｉポンチで成形された缶底は、脚部からドーム部へかけ
ての角度（θ）は倍の中心軸方向に対して１０°以上と
なり、これにより、脚部、特に中心側の曲率半径（Ｒｉ
）は大きくなっている。 一方１缶底の耐圧強度は、素材強度や板厚が一定である
ならば、脚部先端の外面曲率半径により大きく影響し、
外面曲率半径が小さい方が耐圧強度が高いことが知られ
ており、特公平１−５０４９３号においても、ＤＩ成形
後、ロール成形（再成形）により外面曲率半径を小さく
する提案がなされている。しかしながら、ＤＩ成形後、
再成形を行うことは、そのための設備が必要であり、し
かも再成形により不良缶発生率も高くなるという問題が
ある。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、ＤＩ成形後
の再成形を行うことなく、また従来の缶底ポンチの寸法
形状を変更することなく１缶底成形時に脚部からドーム
部へかけての形状を変えることができて、耐圧強度の高
いＤＩ缶を製造する方法を提供することを目的とするも
のである。 （課題を解決するための手段） ＤＩポンチの脚部形状が同じでも、立ち上がり角度が倍
の中心軸方向に対して、０°に近い角度に成形できれば
、脚部外面曲率半径が小さく成形でき、結果として、耐
圧強度が高くなる。したがって、缶底ポンチとＤＩポン
チとの隙間（Ｃ）はできる限り小さい方がよい。極端な
場合、その隙間は板厚以下でもよい。しかしながら、そ
のような場合、脚部からドーム部への立上がり部、つま
り、ＤＩポンチと缶底ポンチ間の素材は厳しい加工を受
け、板厚減少に起因して張出し加工により破断する恐れ
がある。また、仮に破断することがなくても、板厚減少
により剛性の低下を招く。これにより、耐圧強度が低下
する恐れがある。 そこで、本発明者は、加工条件が厳しくなく、しかも脚
部からドーム部への立上がり角度を倍の軸方向に対して
０°に近くできる缶底ポンチの構成について種々研究を
重ねた。 その結果、形状としては従来と同じものでありながら、
缶底ポンチの缶底ドーム成形部のみ、つまり先端部のみ
をヤング率の低いポリマー材料で構成したものを用いる
と、張出し加工時、素材からの圧縮力に対し、それによ
り缶底ポンチが半径方向に大きく膨張するため、立上り
角度が０°に近い形状になることを知見した。また、缶
底ポンチの引き抜き時は素材から受ける圧縮力が低下し
。 それにより元の形状に戻るので、更に加工上都合の良い
ことが判明し、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明は、ＤＩ缶底の成形工程において、缶
底ドーム成形部のみをヤング率が５００ｋｇｆ　／■騰
２以下のポリマー材料で構成し、この缶底ポンチを用い
て、缶底を成形することを特徴とする耐圧強度の優れた
ＤＩ倍の製造方法を要旨とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 第１図は、缶底を成形する缶底ポンチ（４）を示したも
のであり、缶底ポンチ台座（４２）にポリマー材料から
なるドーム成形部（４１）が嵌め込まれている。このポ
リマー材料としては、後述の低ヤング率のものが選定さ
れる。 このような缶底ポンチ（４）を用いてＤＩ成形すると、
まず、絞り、しごき加工を受けた素材は、第２図に示す
ようにＤＩポンチ（１）を包絡する形状をなす。 ＤＩポンチ（１）の進行と共に素材は缶底ダイス（３）
と接触し、更に一定の力でＤＩポンチ（１）と缶底ダイ
ス（３）間で押えられる。これかしわ押えの役割を果た
し、次に缶底ポンチ（４）が動作し、第３図に示すよう
に缶底中央部を張り出し始める。 張り出し過程と共に、缶底ポンチ（４）は球面の法線上
の中心方向に面圧を受け、その圧力は徐々にに大きくな
る。 第４図に示すように最終ドーム形状にまで達した時、缶
底ポンチ（４）は球面全体に面圧を受け、缶底ポンチ（
４）は中心軸方向には圧縮されていると同時に、ポアソ
ン比に対応する割合だけ、第５図に示すように半径方向
に△ｒだけ膨張することになる。缶底ポンチ（４）とＤ
Ｉ倍の隙間（Ｃ）が板厚以上であるとすると１缶底ポン
チ（４）は半径方向に素材を張り呂すことになる。これ
により、素材はＤＩポンチ（１）の内側に追随する形状
となり、立上り角度が０６に近くになる。 この後、缶底ポンチ（４）の引き抜きが始まり、圧縮力
の低下と共に、半径方向の膨張は元に戻る。 ここで、スプリングバックにより倍の形状が戻ることが
あるが、従来の全体がダイス鋼や超硬材からなるポンチ
を用いたものに比べて、角度は小さい。 また、缶底ポンチ（４）のドーム成形部（４１）を構成
するポリマー材料としてはヤング率が５００ｋｇｆ／ａ
ｍ”以下のものである必要がある。ヤング率がこの範囲
であれば、被加工材の強度、板厚により適宜変更した材
質を使用できる。また、ポリマー材料は張出し力により
永久変形しないもの、更に耐摩耗性に優れた材料が適し
ている。またポアソン比は大きいもの程、効果が大きい
。 なお、缶底ドーム成形部とは、缶底ポンチ（４）がＤＩ
ポンチ（１）に挿入された部分を指しており、この部分
をポリマー材料で構成するものである。 しかし、ＤＩポンチ（１）から外の部分もポリマー材料
で構成した場合には、上述の変形（膨張）がＤＩポンチ
（１）の外で生じることになるので、効果がなく、適切
でないことは明らかである。 なお、ＤＩ成形の他の条件は特に制限されない。 次に本発明の実施例を示す。 （実施例） 第１図に示す缶底ポンチを用いて、Ａ３００４−Ｈ２Ｏ
材（耐力２９　ｋｇｆ　／　ａｍ”、板厚０．３０鵬園
）をＤＩ成形すると同時に缶底成形を行った。 その際、ＤＩポンチとしては内径５０．３＋ｓ■φのも
のを使用した。また、缶底ポンチとしては、外径４９．
４ｍｍφ、その球頭の半径Ｒが５０ｍｏ＋のものである
が、材質に関しては、全体がダイス鋼（ＳＫＤＩＩ）か
らなる缶底ポンチと、先端から軸方向に９ｍｍだけポリ
ウレタンで構成した缶底ポンチと、同様にシリコンゴム
で構成した缶底ポンチの３種類を用いた。 成形後、缶底の形状を測定し、また内圧を加えてドーム
が反転する時の内圧（耐圧強度）を測定した。その結果
を第１表に示す。 第１表より明らかなように、本発明例はいずれも、脚部
からドーム部にかけての立上り角度（θ）が缶軸方向に
０°に近くなり、ドーム反転時の内圧、すなわち、耐圧
強度が向上している。 一方、従来例の場合には、立上り角度（θ）が大きく、
耐圧強度が低い。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、再成形すること
なく、単に缶底ポンチのドーム成形部の材質を変えるだ
けで、耐圧強度の高い缶体を得ることができる。したが
って、より耐圧強度が高いことを必要とする飲料缶体の
製造が可能となり、ＤＩ倍の利用分野が拡がる効果は大
きい。また、逆に耐圧強度の最低値が定められると、よ
り薄肉の元板厚でその強度が確保できることになり、コ
ストダウンを図ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いる缶底ポンチの例を示す説明断面
図で、ドーム成形部の先端のみがポリマー材料で構成さ
れており、 第２図〜第５図はこの缶底ポンチを用いて成形する過程
を説明する図で、第５図は第４図のＡ部の拡大図であり
、 第６図は全体がダイス鋼で構成された従来の缶底ポンチ
を用いて缶底成形した場合の脚部を示す拡大図である。 １・・・ＤＩポンチ、２・・・ＤＩポンチ固定ボルト、
３・・・缶底ダイス、４・・・缶底ポンチ、４□・・・
缶底ポンチのドーム成形部、４□・・・缶底ポンチの台
座、５・・・素材（又は金属缶）、２１・・・缶底脚部
、２２・・・ドーム部、２３・・・立上り部。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第 図 第 図 ］ ン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＤＩ缶底の成形工程において、缶底ドーム成形部のみを
   ヤング率が５００ｋｇｆ／ｍｍ＾２以下のポリマー材料
   で構成した缶底ポンチを用いて、缶底を成形することを
   特徴とする耐圧強度の優れたＤＩ倍の製造方法。