JPH07155869A - 金属缶のネックイン加工用工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属缶端部の皺の発生を抑制できて、より一
層薄肉化された金属缶のネックイン加工に適用すること
ができる金属缶のネックイン加工用工具を提供する。 【構成】 口絞りダイ１の内側には、金属缶の挿入方向
に沿って順次縮径された口絞り部１２と、この口絞り部
１２に連絡し中心軸に対し平行に設けられた平行部１３
と、この平行部１３に連結し前記金属缶の挿入方向に沿
って順次縮径された再口絞り部１４とが設けられてい
る。また、この口絞りダイ１の内側に配置される柱状中
子２には、口絞りダイ１の平行部１３及び再口絞り部１
４に整合して平行部２３及び再口絞り部２４が設けられ
ている。再口絞り部１４の前記中心軸に平行な平面への
投影長さＬは、加工すべき金属缶の端部の肉厚の５乃至
１０倍に設定されており、前記中心軸に直交する平面へ
の投影長さｈは、前記肉厚の０．５乃至１．０倍に設定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に飲料用に使用され
るアルミニウム缶及びブリキ缶等の金属缶の製造工程に
おいて缶端部を縮径するネックイン加工工程に使用され
る金属缶のネックイン加工用工具に関し、特に肉厚が薄
い金属缶の缶端部を２段階以上に縮径する場合に好適の
金属缶のネックイン加工用工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、飲料用に使用される金属缶におい
ては、缶筒部の蓋側端部を縮径し、缶蓋の直径を筒部中
央（缶胴部）の直径よりも小さくした缶が使用されるよ
うになった。このような金属缶はＤＩ（絞り又はしご
き）工程及びトリミング工程を経た缶筒部にネックイン
加工を施して端部を縮径し、更にフランジ（口拡げ）加
工を施した後、缶端部に缶蓋部を巻締めすることにより
製造されている。

【０００３】ネックイン加工方法としては、口絞りダイ
及び柱状中子を組み合わせて使用するダイ方式による加
工法と、スピンニングロールを使用するスピン方式によ
る加工法とがある。スピン方式は、ダイ方式に比して金
属缶に印加される加工力が低いため、缶胴部の肉厚が薄
い金属缶でも缶胴部に座屈が発生する虞れが少ないとい
う長所がある。しかし、スピン方式においては、缶端部
が高速でスピンニングロールに接触するため、金属缶の
内外面の塗膜が損傷を受けやすいという欠点がある。特
に、飲料用に使用される金属缶の場合、内面の塗膜が損
傷すると内容物との接触により缶の腐食を招来する。ま
た、金属缶外面の塗膜が損傷した場合は、商品価値が著
しく損なわれる。

【０００４】一方、ダイ方式においては、その内側に挿
入される金属缶の端部を縮径する筒状の口絞りダイと、
この口絞りダイの内側に配置されて前記金属缶端部の内
側に嵌合する円柱状の中子とにより、缶端部をネックイ
ン加工する。前記口絞りダイは、金属缶の挿入方向に沿
って順次縮径された口絞り部と、この口絞り部の端部か
ら口絞りダイの中心軸に平行に設けられた平行部とを有
している。このダイ方式は、比較的簡単な金型（口絞り
ダイ及び中子）によりネックイン加工が可能であるの
で、金属缶のネックイン加工方法として最も一般的に使
用されている。また、ダイ方式によるネックイン加工
は、スピン方式のネックイン加工の前工程として使用さ
れることもある。なお、ダイ方式においては、加工力を
低減し缶胴部の座屈を回避すると共に缶端部での皺の発
生を抑制するために、通常、２段階以上に分けてネック
イン加工を行い缶端部を所定の直径に縮径している。

【０００５】また、ダイ方式によるネックイン加工方法
においては、口絞りダイと柱状中子とが加工すべき金属
缶に対し一体的に移動してネックイン加工する方法（特
開平２−２９９７３１号）と、柱状中子が金属缶に対し
て相対的に静止した状態でネックイン加工する方法（特
公昭５９−３３０４６号、特開平１−２１０１３５号）
と、柱状中子が口絞りダイの移動方向と逆方向に移動し
てネックイン加工する方法（特開平２−２２０７２３
号）とがある。

【０００６】柱状中子が金属缶に対して静止した状態で
加工する方法及び柱状中子が口絞りダイの移動方向と逆
方向に移動する方法は、金属缶と柱状中子との間の摩擦
力が低減され又は逆方向の摩擦力の作用により、金属缶
の缶胴部の座屈を回避できるという効果がある。これに
より、金属缶の薄肉化が可能になった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術においては、以下に示す問題点がある。即
ち、近年、金属缶のコストダウン及び省資源等の理由か
ら金属缶の薄肉化はより一層促進される傾向にある。従
来のネックイン加工用工具においては、肉厚が比較的厚
い金属缶に対しては良好な状態でネックイン加工を施す
ことができるものの、薄肉化がより一層進んだ金属缶に
対しネックイン加工を行うと、缶端部に皺が発生しやす
い。この場合に、皺は、缶の開口端部に発生する皺（以
下、開口端皺という）と、端部から若干離隔した部分に
発生し缶の中心軸に沿って延びる皺とがある。いずれの
皺であっても、比較的大きい皺の場合は、その山部と谷
部との差が局部的に口絞りダイと中子との間の隙間（ク
リアランス）よりも大きくなって、次のネックイン加工
ができなくなることもある。また、比較的小さな皺で特
に開口端皺の場合は、ネックイン加工後のフランジ（口
拡げ）加工において割れの起点となるか、又は割れが発
生しないまでも缶蓋との巻締めが不十分になって内容物
の漏れを招来する虞れがある。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、缶端部の皺の発生を抑制できて、より一層
薄肉化された金属缶のネックイン加工に適用することが
できる金属缶のネックイン加工用工具を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属缶のネ
ックイン加工用工具は、その内側に挿入される金属缶の
端部を縮径する筒状の口絞りダイと、この口絞りダイの
内側に所定の間隔をおいて配置され前記金属缶の端部の
縮径形状を内側から規定する中子とを有し、前記口絞り
ダイは、前記金属缶の挿入方向に沿って順次縮径された
口絞り部と、この口絞り部の端部から口絞りダイの中心
軸に対し実質的に平行に設けられた平行部と、この平行
部の端部から前記金属缶の挿入方向に沿って順次縮径さ
れた再口絞り部とを有し、前記再口絞り部の前記中心軸
に平行な平面への投影長さが前記金属缶の端部の肉厚の
５乃至１０倍であると共に、前記中心軸に対し直交する
平面への投影長さが前記金属缶の端部の肉厚の０．５乃
至１．０倍であり、前記中子には前記口絞りダイの平行
部及び再口絞り部に夫々整合する平行部及び再口絞り部
が設けられていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明においては、口絞りダイに、従来と同様
の口絞り部及び平行部が設けられていると共に、更に平
行部の端部から金属缶の挿入方向に沿って順次縮径され
た再口絞り部が設けられており、この再口絞り部によ
り、中子で折り返しを受けた金属缶の開口端部を縮径
し、開口先端の湾曲を矯正する。これにより、次のネッ
クイン加工時における缶先端部と口絞りダイとの接触抵
抗を低減できて、缶先端部の波状の変形及び開口端皺の
発生を回避できる。但し、口絞りダイの中心軸に平行な
平面に対する前記再口絞り部の投影長さが缶端部の肉厚
の５倍未満の場合は、曲げ戻し変形部よりも先端側の部
分のみを変形させることになり、開口先端の直径を縮小
する効果が小さく、次のネックイン加工で波状の変形が
発生する。一方、前記投影長さが缶端部の肉厚の１０倍
を超えると、缶端部が広範囲に亘って変形を受けるが、
この変形は塑性変形に至らず、弾性範囲内の変形となっ
て、開口先端部の曲げ戻し変形を矯正するという効果を
得ることができない。このため、口絞りダイの中心軸に
平行な平面に対する前記再口絞り部の投影長さは、金属
缶端部の肉厚の５乃至１０倍であることが必要である。

【００１１】また、中心軸に直交する平面に対する前記
再口絞り部の投影長さが金属缶端部の肉厚の０．５倍未
満の場合は、開口先端部の変形は塑性変形に至らず、開
口端部の曲げ戻しを矯正するという効果を得ることがで
きない。一方、前記投影長さが缶端部の肉厚の１．０倍
を超えると、口絞りダイ及び中子から缶本体を離脱する
ことが困難になる。１．０倍以下の場合は、通常のネッ
クイン加工で使用されている空気圧等を利用した缶の離
脱方法を適用することができる。このため、口絞りダイ
の中心軸に直交する平面に対する前記再口絞り部の投影
長さは金属缶端部の肉厚の０．５乃至１．０倍であるこ
とが必要である。

【００１２】また、本発明に係る金属缶のネックイン加
工用工具においては、口絞りダイの内側に配置される中
子にも、前記口絞りダイの平行部及び再口絞り部に夫々
整合する平行部及び再口絞り部が設けられているため、
これらの平行部及び再口絞り部における口絞りダイと中
子との間隔を所定の間隔に維持することができ、両者の
クリアランスに起因する大きな皺の発生を防止すること
ができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る金属缶のネックイン加工
用工具について更に詳細に説明する。本願発明者等は、
従来に比してより一層薄肉化された金属缶に適用できる
ネックイン加工用工具を開発すべく、種々実験研究を行
った。その結果、以下のことが判明した。即ち、ネック
イン加工により発生する皺は、開口端皺と、開口端部か
ら若干離隔した部分（縮径化された円筒状部分）に発生
する皺とがあるが、後者の皺は口絞りダイと柱状中子と
の間の間隔（クリアランス）を小さくすることにより抑
制することが可能である。一方、開口端皺は、缶の肉厚
に関係し、肉厚が薄い場合はクリアランスを小さくして
も防止することはできない。また、この開口端皺がネッ
クイン加工に伴って後者の皺に進展することもある。

【００１４】次に、本願発明者等は、開口端皺の発生メ
カニズムについて調べた。その結果、開口端皺は、１回
目のネックイン加工では発生しにくく、２回目以降のネ
ックイン加工で発生しやすいことが判明した。図３はト
リミング工程終了後の金属缶の開口端部の一例を示す断
面図である。この図３に示すように、トリミングを施し
た後の金属缶１０の開口端部は、トリミングの際のスプ
リングバックにより開口先端５が外側に若干湾曲してい
るものの、湾曲の程度は極めて小さく、開口先端５にお
ける直径はその内側部分６の直径と殆ど同一である。一
方、図４は、１回目のネックイン加工後の金属缶の開口
端部の一例を示す断面図である。この図４に示すよう
に、ネックイン加工後の金属缶１０の開口先端５は外側
に大きく湾曲しており、開口先端５における直径はその
内側部分６における直径よりも大きくなっている。

【００１５】この原因は以下のように考えることができ
る。図５（ａ）乃至（ｃ）は、ネックイン加工における
金属缶の開口端部の変形を工程順に示す断面図である。
先ず、図５（ａ）に示すように、金属缶１０が口絞りダ
イ３１に向けて相対的に移動して先端部が口絞りダイ３
１の口絞り部３２に当接すると、金属缶１０の先端部は
口絞り部３２に沿って内側に湾曲する。次に、図５
（ｂ）に示すように、金属缶１０の進行に伴って、缶１
０の先端部が柱状中子４１の平行部４３に当接する。更
に金属缶１０が進行すると、図５（ｃ）に示すように、
缶１０の先端は柱状中子４１の平行部４３で折り返しを
受けて缶端よりも若干内側の部分が塑性変形（曲げ戻し
変形）される。そして、缶端部はこの状態で口絞りダイ
３１の平行部３３と中子４１の平行部４３との間を進行
する。このようにして、缶本体１０の開口先端が外側に
向けて大きく湾曲する。

【００１６】このように開口先端が外側に大きく湾曲し
た金属缶に対して２回目のネックイン加工を行うと、口
絞りダイの口絞り部に対する金属缶の先端部の接触角度
が大きいため接触抵抗が大きく、また口絞り部では金属
缶の中心軸に向かう方向への拘束がないため、金属缶の
先端部は波状に変形し、その一部が開口端皺に進展す
る。なお、この波状の変形は、金属缶の端部の肉厚が薄
いほど発生しやすいと共に、変形波長も短くなって皺の
数が多くなる。

【００１７】そこで、本発明においては、口絞りダイの
平行部よりも缶挿入方向の前方側に再口絞り部を設け、
この再口絞り部で金属缶の先端部を縮径して、開口先端
部の曲げ戻し変形を矯正する。これにより、次のネック
イン加工時における開口端皺の発生を回避することがで
きる。

【００１８】図１は、本発明の実施例に係る金属缶のネ
ックイン加工用工具を示す断面図、図２は同じくその口
絞りダイと中子との間を拡大して示す模式図である。本
実施例に係るネックイン加工用工具は、円筒状の口絞り
ダイ１と、この口絞りダイ１の内側に配設される柱状中
子２とにより構成されている。口絞りダイ１は、図１に
矢印で示す金属缶の進入方向に沿って順次縮径された口
絞り部１２と、この口絞り部１２の端部から口絞りダイ
１の中心軸３に平行に設けられた平行部１３と、この平
行部１３の端部から金属缶の進入方向に沿って順次縮径
された再口絞り部１４と、この再口絞り部１４の端部か
ら中心軸３に平行に設けられた平行部１５とを有してい
る。

【００１９】また、柱状中子２の周面には、口絞りダイ
１の平行部１３、再口絞り部１４及び平行部１５に夫々
整合する平行部２３、再口絞り部２４及び平行部２５が
設けられている。そして、口絞りダイ１の平行部１３及
び再口絞り部１４と中子２の平行部２３及び再口絞り部
２４との間の間隔は一定（クリアランスｃ）になってい
る。

【００２０】更に、再口絞り部１４，２４の中心軸３に
平行な平面への投影長さＬは、ネックイン加工すべき金
属缶の缶端部の肉厚の５乃至１０倍、中心軸３に直交す
る平面への投影長さｈは、金属缶の缶端部の肉厚の０．
５乃至１．０倍に設定されている。

【００２１】このように構成された本実施例に係る金属
缶のネックイン加工工具においては、金属缶を口絞りダ
イ１及び中子２に対して相対的に移動させて、金属缶の
端部を口絞りダイ１と中子２との間に進入させる。そう
すると、金属缶の先端は、口絞り部１２に当接しこの口
絞り部１２に沿って湾曲して縮径される。更に金属缶を
口絞りダイ１に進入させると、金属缶の先端部は口絞り
ダイ１と柱状中子２との間の隙間に入る。この場合に、
図５（ｃ）に示すように、金属缶の先端部は中子に当接
して折り返しを受ける。しかし、本実施例においては、
金属缶を更に口絞りダイ１に進入させることにより、金
属缶の先端部は再口絞り部１４，２４間の隙間に入り、
この再口絞り部１４，２４で塑性変形して縮径される。
これにより、次のネックイン加工において金属缶の開口
先端と口絞りダイとの間の接触抵抗を削減でき、次のネ
ックイン加工時における開口端皺の発生を確実に防止す
ることができる。

【００２２】なお、上述の実施例においては、中心軸３
を通る断面における口絞り部１２及び再口絞り部１４，
２４の形状がいずれも直線である場合について説明した
が、これらの形状は金属缶の進入方向に沿って順次縮径
する形状であれば、曲線又は曲線と直線とを組み合わせ
た形状であってもよい。

【００２３】次に、上述のネックイン加工用工具を使用
し実際に金属缶をネックイン加工して開口端皺の有無を
調べた結果について、従来例と比較して説明する。

【００２４】先ず、図１に示す形状の口絞りダイ及び柱
状中子を使用して、Ａ３００４−Ｈ１９材により形成さ
れたアルミニウムＤＩ缶（缶径６６ｍｍ、開口端部の肉
厚０．１４ｍｍ）をネックイン加工した。この場合に、
缶の開口端部の直径を、６４ｍｍ、６２ｍｍ、６０ｍｍ
及び５８ｍｍの４段階でネックイン加工した。

【００２５】口絞りダイ及び柱状中子は両者が一体的に
移動するものを使用した。また、口絞りダイ及び柱状中
子の断面における再口絞り部の形状は直線形状とし、そ
の長さ（Ｌ）は１．０ｍｍ、深さ（ｈ）は０．１ｍｍと
した。また、従来例として、再口絞り部が設けられてい
ない以外は実施例と同一形状の口絞りダイ及び柱状中子
とを用いてネックイン加工を行った。なお、口絞りダイ
と柱状中子との間のクリアランスは実施例及び従来例で
同一であり、第１のネックイン加工においては０．１７
０ｍｍ、第２のネックイン加工においては０．１７５ｍ
ｍ、第３のネックイン加工においては０．１８０ｍｍ、
第４のネックイン加工においては０．１８５ｍｍとし
た。

【００２６】実施例及び従来例により、各１００個の金
属缶をネックイン加工した。その結果、従来例において
は、２回目以降のネックイン加工で全ての金属缶に開口
端皺が発生し、一部の缶では開口端皺が先端部から若干
離隔した部分（縮径された円筒部分）で中心軸方向に延
びる大きな皺に進展した。一方、実施例においては、１
００缶全てに開口端皺がなく、良好にネックイン加工が
できた。

【００２７】なお、上述の実施例においては、口絞りダ
イ及び柱状中子が金属缶に対し一体的に移動してネック
イン加工を施す場合について説明したが、本発明に係る
ネックイン加工用工具は、柱状中子が口絞りダイの移動
方向と逆方向に移動してネックイン加工を施す場合にも
適用することもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、口
絞りダイに缶挿入方向に沿って口絞り部、平行部及び再
口絞り部がこの順で設けられており、口絞り部で縮径さ
れ中子で折り返しを受けた金属缶の開口端部を前記再口
絞り部で縮径するから、肉厚が薄く従来の加工用工具で
は開口端皺が発生する金属缶であっても開口端皺がない
ネックイン加工が可能になる。これにより、金属缶のよ
り一層の薄肉化が可能となり、省資源を達成できると共
に、製品コストを低減することができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る金属缶のネックイン加工
用工具を示す断面図である。

【図２】同じくその口絞りダイと中子との間を拡大して
示す模式図である。

【図３】トリミング工程終了後の金属缶の開口端部の一
例を示す断面図である。

【図４】１回目のネックイン加工後の金属缶の開口端部
の一例を示す断面図である。

【図５】（ａ）乃至（ｃ）は、ネックイン加工における
金属缶の開口端部の変形を工程順に示す断面図である。

【符号の説明】

１，３１；口絞りダイ ２，４１；柱状中子 １０；金属缶 １２，３２；口絞り部 １３，１５，２３，２５，３３，４３；平行部 １４，２４；再口絞り部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その内側に挿入される金属缶の端部を縮
   径する筒状の口絞りダイと、この口絞りダイの内側に所
   定の間隔をおいて配置され前記金属缶の端部の縮径形状
   を内側から規定する中子とを有し、前記口絞りダイは、
   前記金属缶の挿入方向に沿って順次縮径された口絞り部
   と、この口絞り部の端部から口絞りダイの中心軸に対し
   実質的に平行に設けられた平行部と、この平行部の端部
   から前記金属缶の挿入方向に沿って順次縮径された再口
   絞り部とを有し、前記再口絞り部の前記中心軸に平行な
   平面への投影長さが前記金属缶の端部の肉厚の５乃至１
   ０倍であると共に、前記中心軸に対し直交する平面への
   投影長さが前記金属缶の端部の肉厚の０．５乃至１．０
   倍であり、前記中子には前記口絞りダイの平行部及び再
   口絞り部に夫々整合する平行部及び再口絞り部が設けら
   れていることを特徴とする金属缶のネックイン加工用工
   具。