JPH09271868A

JPH09271868A - 金属缶のネックイン加工方法

Info

Publication number: JPH09271868A
Application number: JP8433996A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Takeuchi; 久司竹内
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】金属缶のネック部に微細な凸形状若しくは凹
形状又は急な折れ曲がり等が発生することがなく、なだ
らかなネック部を有する金属缶が得られる金属缶のネッ
クイン加工方法を提供する。【解決手段】１段階目のネックイン加工を金属缶４に
施した後、２段階目のネックイン加工を金属缶に施す。
２段階目用の口絞りダイ５には金属缶４挿入側に口絞り
部５２が設けられている。この口絞り部５２に接続する
ように、遷移部５４が設けられている。遷移部５４の金
属缶４の進行方向側には、平行部５３が接続されてい
る。この２段階目の口絞りダイ５を１段階目の口絞り部
１よりもＬだけ前方に配置する。そして、１段階目にお
ける口絞りダイ１の遷移部１４の曲率半径ｒｍｍと長さ
Ｌｍｍとの積が１．５乃至３．０となるように配置し
て、２段階目のネックイン加工を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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に
おいて、ＤＩ（絞り及びしごき）工程実施後の金属缶の
開口端部を揃えるトリミング工程と、金属缶の開口部を
拡げるフランジ工程との間で、金属缶の開口部を縮径化
するネックイン加工方法に関し、特に金属缶の端部を２
段階以上に縮径し、金属缶のネック部をなだらかな形状
に加工することができる金属缶のネックイン加工方法に
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、円筒状の蓋側の開口端部を縮径し、缶蓋の直径を
筒部中央（缶胴部）の外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（絞り及
びしごき）工程及びトリミング工程により開口端を形成
し、次にこの開口端にネックイン加工を施し、開口端部
を縮径して口絞り部を成形し、更に開口端部にフランジ
（口拡げ）加工を施した後に、開口端部に缶蓋を巻締め
することにより製造されている。

【０００３】上述のネックイン加工方法としては、「ダ
イ方式」によるものと「スピン方式」によるものとがあ
る。「ダイ方式」では、口絞りダイ及び円柱状中子を組
み合わせて使用して、開口端部を縮径する。一方、「ス
ピン方式」では、スピンニングロールを使用して、開口
端部を縮径する。「スピン方式」は、「ダイ方式」に比
して金属缶に印加される軸方向の加工力が小さいため、
缶胴部の肉厚が薄い金属缶であって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、缶端部の内外面が高速でスピンニ
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は、内面の塗膜が損傷した場合に、
缶内面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、円筒状の
口絞りダイ及び円柱状の中子を用意し、口絞りダイ内に
円柱状中子を配置した後、円柱状中子に金属缶の内側を
嵌合させつつ、口絞りダイにより金属缶の開口端部を縮
径して、缶端部にネックイン加工を施す。

【０００５】図１９は、ダイ方式における金属缶のネッ
クイン加工用工具を示す断面図である。図１９に示すよ
うに、口絞りダイ７１には金属缶４挿入側に口絞り部１
２が設けられている。口絞り部１２は、矢印に示す金属
缶４の挿入方向に沿って、その直径が小さくなってい
る。口絞りダイ７１の内面には、口絞りダイ７１の中心
軸３に平行に延びる平行部１３が形成されており、平行
部１３は口絞り部１２から金属缶の挿入方向に延びてい
る。この平行部１３に平行となると共に、口絞りダイ７
１と同軸上となるように、円柱状中子２が口絞りダイ７
１内に挿入されている。円柱状中子２の周面には、口絞
りダイ１の平行部１３に整合する平行部２３が形成され
ている。なお、口絞りダイ７１及び円柱状中子２には、
夫々、貫通孔３ａ及び３ｂが中心部に中心軸３に沿って
形成されている。貫通孔３ａ及び３ｂに位置決め用の連
結棒を嵌めることにより、口絞りダイ７１に円柱状中子
２が固定されると共に、平行部１３と平行部２３との間
の隙間２４が適切な間隔となる。また、中空の連結棒を
使用することで、ネックイン加工終了直前に、連結棒か
ら金属缶４の内部に空気を送り込んで、金属缶４を口絞
りダイ７１及び円柱状中子２から離隔しやすくできる。

【０００６】このように構成された金属缶のネックイン
加工用工具において、矢印にて示す方向に、金属缶４を
口絞りダイ７１及び円柱状中子２に対して相対的に移動
させる。この場合に、金属缶４を固定して、口絞りダイ
７１及び円柱状中子２を矢印で示す方向とは反対方向に
移動させてもよいし、口絞りダイ７１及び円柱状中子２
を固定して、金属缶４を移動させてよい。いずれの場合
においても、金属缶４の開口端部が口絞り部１２に当接
した後、平行部１３と平行部２３との間に入り込み、金
属缶４にネック部８１が形成される。これにより、金属
缶４の開口端部が縮径される。

【０００７】この「ダイ方式」は、比較的簡単な金型、
即ち、口絞りダイ７１及び円柱状中子２によりネックイ
ン加工が可能であるため、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施し、
缶端部を所定の外径に縮径している。

【０００８】「ダイ方式」によるネックイン加工には、
「段ネック」加工と「スムーズネック」加工との２種類
の加工方法が存在し、「段ネック」加工と「スムーズネ
ック」加工とでは、得られるネック部の形状が異なる。
図２０は「段ネック」加工により得られた金属缶の開口
端部を示す断面図である。図２０に示すように、ネック
部８１ａには、金属缶の外側から見た場合に、複数個の
凸形状８２が形成されており、この凸形状８２の両端に
は凹形状８３が形成されている。即ち、「段ネック」加
工ではネック部８１ａは、複数個の凸形状及び凹形状の
繰り返し形状となっている。

【０００９】図２１は「スムーズネック」加工により得
られた金属缶の開口端部を示す断面図である。図２１に
示すように、ネック部８１ｂには、金属缶の外側から見
た場合に、１個ずつの凸形状８４及び凹形状８５が形成
されており、これら凸形状８４と凹形状８５とは接続部
８６により滑らかに接続されている。接続部の断面形状
は直線であってもよく、また曲線であってもよい。断面
形状を曲線とする場合は、接続部８６の曲率半径が、凸
形状８４及び凹形状８５のものに比して、極めて大きな
ものとなっている。

【００１０】通常、金属缶のネックイン加工時に加工皺
が発生すると、商品価値及び構造的な強度を低下させる
原因となる。この加工皺の発生をできるだけ抑えるため
に、例えば、外径が約６６ｍｍのアルミニウム合金製缶
を、約５８ｍｍの外径にまで縮径化する場合は、ネック
イン加工部の厚さは０．１５０ｍｍ以上となっている。
一方、ネックイン加工部を受けない部分、即ち、缶胴部
は金属缶内の飲料に含まれる炭酸ガスによる内圧及びネ
ックイン加工時の軸方向に発生する圧縮力に耐えられる
ものであればよい。このため、缶胴部の厚さはネックイ
ン加工部に比して薄くなっており、上述のアルミニウム
合金製缶では、０．０９０ｍｍ程度となっている。

【００１１】近年、金属缶のコストダウン及び省資源等
の理由から、金属缶に使用される金属量は低減化される
方向にある。このため、ネックイン加工を受ける厚肉部
分、即ち、金属缶の軸方向に対するネック部の長さをで
きるだけ短くし、金属の使用量を少なくすることが望ま
れている。

【００１２】図２２は、図２０に示す「段ネック」加工
により得られた金属缶の開口端部を拡大して示す断面図
である。「段ネック」は、上述のように、複数個の凸形
状８２及び凹形状８３により構成されるが、成形性及び
強度の点から、凸形状８２形状の頂点は、この凸形状８
２に隣接した凹形状８３に比して、缶の軸方向に沿って
缶胴部側に位置する必要がある。即ち、凸形状８２ａは
凹形状８３ａより缶の軸方向に沿って開口端部側に位置
することはできない。このため、「段ネック」加工にお
けるネック部の長さの最小値は自ずと決まる。

【００１３】これに対し、「スムーズネック」は、凸形
状及び凹形状が存在する点については、「段ネック」と
同様である。但し、図２１に示すように、凸形状８４と
凹形状８５との間を接続部８６が接続しており、この接
続部８６の断面形状は直線又は曲率半径が凸形状８４及
び凹形状８５のものに比して極めて大きい曲線であり、
この点が大きく異なる。即ち、「スムーズネック」は、
「段ネック」に比して凸形状及び凹形状の数が少ないこ
とに加え、接続部８６の曲率半径が「段ネック」におけ
る凸形状８２及び凹形状８３の曲率半径に比して大きい
ため、缶軸方向の強度を確保することができる。このた
め、成形性に問題が生じない限り、ネック部８１ｂの長
さを限りなく０に近づけることが可能である。これによ
り、金属缶製造に必要な金属の使用量を低減することが
できる。この「スムーズネック」加工方法は、例えば特
開平１−２１０１３５号公報に開示されており、そこで
は、２段階以上で実施するネックイン加工が示されてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には、以下に示す問題点があった。即ち、特開
平１−２１０１３５号公報では、ネックイン加工用工具
のうち口絞りダイの口絞り部と平行部とを結ぶ部分に対
する規定は特に決められておらず、例えば、口絞り部と
平行部とを単純に接続すると、図１９に示すように、口
絞りダイの口絞り部と平行部との間に角部７２が形成さ
れ、この角部７２がネックイン加工時に金属缶に大きな
損傷を与えるという問題点がある。このため、少なくと
も口絞り部と平行部とは滑らかな形状、例えば、ある曲
率半径をもった曲線等で結ぶ必要がある。しかし、この
曲率半径が適切な値ではない場合は、図２１に示すネッ
ク部８１ｂの接続部８６に、小さな凸形状若しくは凹形
状又は急な折れ曲がり等の段差が発生する。この段差の
大きさはネック部８１ｂ全体に比して小さいため、この
段差をネック部の不連続部ということにする。このネッ
ク部の不連続部は商品価値を低下させることに加え、金
属缶の構造的強度を低下させるため、ネックイン加工終
了後の金属缶又は飲料を充填し缶蓋部を巻締めした金属
缶に軸方向の圧縮力を加えた場合に、形状の不連続性に
よりネック部の不連続部が変形したり、又は、座屈した
りするという問題点がある。

【００１５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、金属缶のネック部に微細な凸形状若しくは
凹形状又は急な折れ曲がり等が発生することがなく、な
だらかなネック部を有する金属缶が得られる金属缶のネ
ックイン加工方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属缶のネ
ックイン加工方法は、第１ネックイン加工用工具により
金属缶の開口端部を縮径する１次縮径加工工程と、得ら
れた加工品を第２ネックイン加工用工具によりその開口
端部を更に縮径するように２次縮径加工工程とを有する
金属缶のネックイン加工方法において、前記第１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開口
端部を縮径する筒状の第１口絞りダイと、この第１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
の開口端部の縮径形状を内側から規定する円柱状の第１
中子とを有し、前記第１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第１口絞り部と、第１口
絞りダイの中心軸に対し実質的に平行に設けられた第１
平行部と、前記第１口絞り部と前記第１平行部とを結び
前記第１絞りダイの中心軸を通る断面において曲率半径
ｒ（ｍｍ）で湾曲した第１遷移部とを有し、前記第２ネ
ックイン加工用工具は、その内側に挿入される前記金属
缶の開口端部を縮径する筒状の第２口絞りダイと、この
第２口絞りダイの内側に所定の間隔をおいて配置され前
記金属缶の開口端部の縮径形状を内側から規定する円柱
状の第２中子とを有し、前記第２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第２口絞り部
と、第２口絞りダイの中心軸に対し実質的に平行に設け
られた第２平行部と、前記第２口絞り部と前記第２平行
部とを結ぶ第２遷移部とを有し、前記１次縮径加工工程
は、前記第１口絞りダイ内に前記第１中子を配置した
後、前記金属缶を前記第１口絞りダイ及び第１中子に対
して相対的に移動させて、前記金属缶の開口端部を前記
第１口絞りダイと前記第１中子との間に進入させ、前記
金属缶の開口端部を縮径する工程であり、前記２次縮径
加工工程は、前記第２口絞りダイ内に前記第２中子を配
置した後、前記金属缶を前記第２口絞りダイ及び第２中
子に対して相対的に移動させて、前記金属缶の開口端部
を前記第２口絞りダイと前記第２中子との間に進入さ
せ、前記金属缶の開口端部を縮径する工程であり、前記
１次縮径加工工程において前記金属缶の先端が前記第１
口絞りダイに中心軸に沿って最も深く進入したときに、
前記第１口絞り部と前記第１遷移部との境界と、前記金
属缶の後端との間の前記第１口絞りダイの中心軸に沿う
距離をＬ₁ｍｍとすると共に、前記境界から前記第１口
絞りダイの中心軸までの距離を基準距離とし、前記第２
口絞りダイの中心軸に平行であると共に前記中心軸から
前記基準距離だけ離隔した直線と前記第２口絞りダイと
の交点を基準交点とし、前記２次縮径加工において前記
金属缶の先端が前記第２口絞りダイに中心軸に沿って最
も深く進入したときに、前記基準交点と前記金属缶の後
端との間の前記第２口絞りダイの中心軸に沿う距離をＬ
₂ｍｍとし、長さＬを前記Ｌ₁と前記Ｌ₂との差Ｌ₁−Ｌ₂
とすると、Ｌとｒとの積が１．５乃至３．０となるよう
に前記金属缶を縮径加工することを特徴とする。

【００１７】本発明に係る金属缶のネックイン加工方法
においては、先ず、１次縮径加工工程において金属缶の
開口端部を縮径加工する。第１ネックイン加工用工具の
第１中子を第１口絞りダイ内に配置した後、金属缶を第
１口絞りダイ及び第１中子に対して相対的に移動させ
て、この金属缶の開口端部を第１口絞りダイの第１平行
部と第１中子との間に進入させる。そうすると、金属缶
の開口端部は第１口絞り部に当接し、金属缶の外側から
見て、金属缶の缶胴部側に凸部が形成される。また、金
属缶の開口端部は第１遷移部に当接し、金属缶の開口端
部側に凹部が形成される。第１遷移部が曲率半径ｒで湾
曲しているため、凹部の形状は、この湾曲に倣ってなだ
らかなものとなる。このように凸部及び凹部が形成され
ることにより、金属缶の開口端部が縮径される。

【００１８】次に、開口端部が縮径された金属缶に対し
て２次縮径加工を施す。１次縮径加工と同様に、第２ネ
ックイン加工用工具の第２中子を第２口絞りダイ内に配
置した後、金属缶を第２口絞りダイ及び第２中子に対し
て相対的に移動させて、この金属缶の開口端部を第２口
絞りダイの第２平行部と第２中子との間に進入させる。
そうすると、金属缶の開口端部は第２口絞り部に当接す
ると共に、第２遷移部に当接する。これにより、１次縮
径加工によって生じた開口端部側の凹部が消滅し、新た
な凹部が、消滅した凹部より更に開口端部側に形成され
る。このように、凹部が開口端部側に新たに形成される
ことにより、金属缶の開口端部がより一層縮径される。

【００１９】上述の凸部と凹部との間の部分、即ちネッ
ク部がなだらかに形成されるためには、２次縮径加工に
おける金属缶と口絞りダイとの間の相対的な位置が適切
なものであることが必要である。距離Ｌ₁及びＬ₂並びに
長さＬを以下に記すものとする。

【００２０】第１口絞りダイの中心軸を通る断面におい
て、第１遷移部の傾きと第１口絞り部との傾きとが等し
くなる点（境界）を選ぶ。１次縮径加工において金属缶
の先端が第１口絞りダイに中心軸に沿って最も深く進入
した場合に、この境界から金属缶の後端までの中心軸に
沿った距離をＬ₁とする。また、この境界から第１口絞
りダイの中心軸までの距離を基準距離とする。

【００２１】次に、第２口絞りダイの中心軸から前述の
基準距離だけ離れた位置に、第２口絞りダイの中心軸に
平行となるように仮想的な直線を引き、この直線と第２
口絞りダイとの交点とを基準交点とする。２次縮径加工
において金属缶の先端が第２口絞りダイに中心軸に沿っ
て最も深く進入した場合に、この基準交点から金属缶の
後端までの中心軸に沿った距離をＬ₂とする。そして、
長さＬをＬ₁とＬ₂との差（Ｌ₁−Ｌ₂）とすると共に、第
１口絞りダイの第１遷移部の曲率半径をｒとする。

【００２２】このようなＬ及びｒにおいて、Ｌとｒとの
積（以下、Ｌ・ｒという）は、Ｌ及びｒの単位をｍｍと
して、１．５乃至３．０であることが必要である。Ｌ・
ｒが１．５未満となるのは、Ｌ若しくはｒのいずれかが
極めて小さいか、又はＬ及びｒのいずれもが比較的小さ
い場合である。即ち、第１口絞りダイの第１遷移部の曲
率半径ｒが小さい場合か、又は長さＬが短い場合であ
る。曲率半径ｒが小さい場合は、第１口絞りダイスと第
１中子とにより金属缶の開口端部を１次縮径加工した場
合に、金属缶の開口端部には第１遷移部に倣って凹部が
形成されるが、この凹部の曲率半径が極めて小さくな
る。このため、第２口絞りダイスと第２中子とにより金
属缶の開口端部を２次縮径加工した場合に、凹部の変形
抵抗が大きいため、この凹部を平坦化させることが困難
であり、２次縮径加工においてなだらかなネック部を得
ることができなくなる。また、長さＬが短い場合は、１
次縮径加工により金属缶の開口端部に凹部が生じるが、
この凹部を平坦化する前に、２次縮径加工が終了してし
まう。このため、十分に２次縮径加工を金属缶に施すこ
とができない。従って、Ｌ・ｒは１．５以上であること
が必要である。

【００２３】一方、Ｌ・ｒが３．０を超えるのは、Ｌ若
しくはｒのいずれかが極めて大きいか、又はＬ及びｒの
いずれもが比較的大きい場合である。即ち、第１口絞り
ダイの第１遷移部の曲率半径ｒが大きい場合か、又は長
さＬが長い場合である。いずれの場合であっても、１次
縮径加工により金属缶の開口端部に凹部が生じるが、こ
の凹部を２次縮径加工により平滑化することができる。
但し、この場合には、２次縮径加工時に、１次縮径加工
時にネックイン加工された開口端部もネックイン加工す
ることになり、２次縮径加工の最終段階において、大き
な加工力が必要となる。通常の金属缶では開口端部の強
度が高いため、この大きな加工力は開口端部には殆ど影
響を与えないものの、この大きな加工力が金属缶の缶胴
部に伝わり、特に缶胴部の厚さが薄い場合に、缶胴部に
座屈が発生する。従って、この加工力を低減するため
に、Ｌ・ｒは３．０以下であることが必要である。

【００２４】以上より、Ｌ・ｒは、Ｌ及びｒの単位をｍ
ｍとして、１．５乃至３．０とする。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明
の実施例における金属缶のネックイン加工用工具を示す
断面図であり、図２乃至１４は、金属缶のネックイン加
工用工具を拡大して示す断面図であると共に、本発明の
実施例に係るネックイン加工方法を工程順に示す断面図
である。図１乃至１４において、図１９と同一物には同
一符号を付してその詳細な説明は省略する。本実施例方
法では、１段階目のネックイン加工（１次縮径加工）を
金属缶に施した後、２段階目のネックイン加工（２次縮
径加工）を金属缶に施す。

【００２６】図１に示すように、１段階目のネックイン
加工に使用するネックイン加工用工具には、口絞りダイ
１の口絞り部１２と平行部１３との間に遷移部１４が設
けられており、遷移部１４は口絞り部１２と平行部１３
とを滑らかに接続している。中心軸３を含む断面におけ
る遷移部１４の曲率半径をｒとする。なお、２段階目の
ネックイン加工に使用するネックイン加工用工具の形状
は、１段階目のものと同一であるが、各部の具体的な寸
法が異なる。

【００２７】このように構成された金属缶のネックイン
加工用工具において、矢印にて示す方向に、金属缶４を
口絞りダイ１及び円柱状中子２に対して相対的に移動さ
せ、金属缶４の開口端部を縮径する。なお、図１９に示
すネックイン加工用工具と同様に、金属缶４を固定して
口絞りダイ１及び円柱状中子２を移動させてもよいし、
口絞りダイ１及び円柱状中子２を固定して、金属缶４を
移動させてもよいが、本実施例では後者の場合について
説明する。

【００２８】図２に示すように、金属缶４がある程度移
動すると、金属缶４の開口端部は、口絞り部１２に当接
する。そうすると、金属缶４の開口端部はこの口絞り部
１２に沿って湾曲して縮径される。

【００２９】更に、図３に示すように、金属缶４を口絞
りダイ１に進入させると、金属缶４の開口端部は円柱状
中子２の平行部２３に当接し、その後、図４に示すよう
に、口絞りダイ１の平行部１３と円柱状中子２との隙間
２４内で曲げ戻される。このため、金属缶４の開口端部
は口絞りダイ１の平行部１３に当接する。更に、図５に
示すように、金属缶４の開口端部を隙間２４内に進行さ
せる。これにより、金属缶４の開口端部から缶胴部に向
かって、略同様な塑性変形が生じて、金属缶４に凸部４
１ａ及び凹部４２ａが形成されてネック部８７が形成さ
れる。ネック部８７が形成された時点で、金属缶４を口
絞りダイ１及び円柱状中子２から挿入方向とは反対方向
に離隔し、１段目のネックイン加工が終了する。

【００３０】図６に示すように、ネックイン加工終了
後、金属缶４のネック部８７は、凸部４１と凹部４２と
から構成されている。なお、１段階目のネックイン加工
は、この加工に続く２段階目以降のネックイン加工に比
して、加工の程度が軽い。このため、凸部４１及び凹部
４２のいずれについても、スプリングバックによって、
変形が若干戻っており、図６に示す金属缶４の凸部４１
及び凹部４２は、図５に示す金属缶４の凸部４１ａ及び
凹部４２ａ、即ち、口絞りダイ１に最も深く挿入された
金属缶４の凸部４１ａ及び凹部４２ａに比して、なだら
かとなっている。

【００３１】次に、得られた金属缶４に２段階目のネッ
クイン加工（２次縮径加工）を施す。先ず、２段階目用
のネックイン加工用工具について説明する。図７に示す
ように、２段階目用の口絞りダイ５には金属缶４挿入側
に口絞り部５２が設けられている。この口絞り部５２に
接続するように、遷移部５４が設けられている。遷移部
５４の金属缶４の進行方向側には、平行部５３が接続さ
れている。平行部５３に平行となると共に、口絞りダイ
５と同軸上となるように、円柱状中子６が口絞りダイ５
内に挿入されている。円柱状中子６の周面には、口絞り
ダイ１の平行部５３に整合する平行部６３が形成されて
いる。このように、２段階目用の口絞りダイ５の形状
は、１段階目用の口絞りダイ１のものと同様であるもの
の、口絞りダイ５の内径は口絞りダイ１のものに比して
小さくなっている。同様に、２段階目用の円柱状中子６
の外径は１段階目用の円柱状中子２のものに比して小さ
くなっている。

【００３２】図８乃至１０はネックイン加工用工具と金
属缶との間の相対的位置を示す断面図であって、図８は
第１段階目における最大挿入時を示す図であり、図９は
第２段階目における最大挿入時を示す図であり、図１０
は口絞りダイ５に口絞りダイ１を同軸上に重ねて示す図
である。図８に示すように、口絞りダイ１の中心軸３を
通る断面において、遷移部１４の傾きと口絞り部１２と
の傾きとが等しくなる境界９１を選び、金属缶４の先端
が口絞りダイ１に最も深く進入した場合に、境界９１か
ら後端４ａまでの中心軸に沿った距離をＬ₁とする。ま
た、境界９１と中心軸３との距離を基準距離Ｒとする。

【００３３】次に、図９に示すように、２段階目用の口
絞りダイ５の中心軸３から基準距離Ｒだけ離れた位置
に、中心軸３と平行となるように仮想的な直線９３を引
き、この直線９３と口絞りダイ５との交点を基準交点９
２とする。金属缶４の先端が口絞りダイ５に最も深く進
入した場合に、基準交点９２から後端４ａまでの中心軸
３に沿った距離をＬ₂とする。このようなＬ₁及びＬ₂に
おいて、Ｌ₁とＬ₂との差を取る。即ち、Ｌ₁−Ｌ₂を算出
し、得られた値をＬとする。

【００３４】図８に示す金属缶４の後端４ａの位置と図
９に示す金属缶４の後端４ａの位置とが同一となるよう
に、口絞りダイ５に口絞りダイ１を同軸上に重ねてみる
と、図１０に示すように、口絞りダイ５は、口絞り部５
２が口絞りダイ１の口絞り部１２に比して金属缶４の進
行方向の反対方向に長さＬで移動した位置に配置されて
いることになる。これにより、１段階目のネックイン加
工に比して、金属缶４がより一層深く口絞りダイ５内に
挿入されることになる。

【００３５】この場合に、上述の１段階目における遷移
部１４の曲率半径ｒと長さＬとの積（Ｌ・ｒ）が１．５
乃至３．０となるように、曲率半径ｒ、Ｌ₁及びＬ₂を、
夫々、設定する。Ｌ・ｒが１．５未満の場合のうち、曲
率半径ｒが小さい場合は、凹部４２の曲率半径が小さく
なり、２段階目のネックイン加工において凹部４２の変
形抵抗が増大し、凹部４２を平坦化することが困難とな
る。また、長さＬが短い場合は、金属缶４が口絞りダイ
５に十分深く挿入される前に、２段階目のネックイン加
工が終了してしまい、凹部４２が平坦化されない。一
方、Ｌ・ｒが３．０を超える場合は、２段階目のネック
イン加工時に金属缶４に大きな加工力が加わり、金属缶
４が座屈する虞れがある。従って、Ｌ・ｒが１．５乃至
３・０となるように、曲率半径ｒ及び長さＬを設定す
る。

【００３６】このような２段階目の口絞りダイ５及び円
柱状中子６に対して、図６に示す金属缶４を挿入し、相
対的に移動させる。そうすると、図７に示すように、新
たなネック部８８が形成され、このネック部８８は凹部
４２を介してネック部８７に接続されている。更に、金
属缶４を相対的に移動させると、凹部４２が曲げ戻され
ると共に、凸部４１も更に曲げられる。更に、図１１に
示すように、金属缶４を相対的に移動させ、金属缶４の
挿入量が最大となった場合に、１段階目に比して長さＬ
だけ更に金属缶４を挿入させた場合と実質的に同一とな
る。このため、凹部４２が消滅し、ネック部８７とネッ
ク部８８とがなだらかに接続され、新たなネック部８９
が形成される。

【００３７】次に、金属缶４を挿入方向とは反対方向に
移動させて、口絞りダイ５及び円柱状中子６から離隔す
る。これにより、２段階目のネックイン加工が終了す
る。図１２に示すように、２段階目のネックイン加工が
終了した後、消滅した凹部４２に替わって、新たな凹部
４３が金属缶４の開口端部側に形成されている。

【００３８】このように、本実施例では、凹部４２が平
滑化されてなだらかなネック部８９が得られるので、ネ
ック部８９に不連続部が発生することが回避され、商品
価値の高い金属缶４を得ることができる。また、高い加
工力が金属缶４に加わることがないため、金属缶４の缶
胴部に座屈が発生する虞れがないので、金属缶４の缶胴
部を薄肉化して、素材コストを低減することができる。

【００３９】なお、図１３に示すように、２段階目の口
絞りダイ５の口絞り部５２と１段階目の口絞りダイ１の
口絞り１２との位置が同一である場合、即ち、長さＬが
０である場合は、金属缶４の口絞りダイ５に対する挿入
量が小さくなる。この場合は、凹部４２を曲げ戻す変形
に比して、凸部４１を更に曲げる変形が大きいため、図
１４に示すように、凹部４２が完全に消滅する前に、２
段階目のネックイン加工が終了してしまい、ネック部に
凹部４２が残ってしまう。

【００４０】本実施例は、２段階以上のネックイン加工
を金属缶に施す場合を対象としており、１段階で加工が
完了するネックイン加工は対象としていない。

【００４１】また、本実施例は、多段階のネックイン加
工を金属缶に施す場合に、３段階以降のネックイン加工
方法を制限するものではない。即ち、本実施例は１段階
目の遷移部の半径ｒと２段階目の金属缶の挿入量（口絞
りダイの口絞り部の位置）との関係を規定するものであ
る。３段階目以降の口絞り部の位置は、例えば、１段手
前の口絞り位置と略同一の位置としてよい。３段階目以
降では、例えば、図１２に示す金属缶のネック部８９の
ように、ネック部８９の長さが比較的長くなっている。
即ち、凸部４１から凹部４３までの部分は、比較的広い
範囲においてなだらかなコーン状の形状となっている。
このような広い範囲のコーン形状では、変形抵抗が比較
的大きいため、凸部４１の変形量が比較的に少なくな
り、凹部４２が容易に曲げ戻される。このため、３段階
目以降では、口絞りダイの口絞り部の位置を、その手前
の口絞りダイの口絞り部の位置に略一致させることによ
り、前段階で成形された凹部を消滅させることができ
る。

【００４２】

【実施例】次に、上述のネックイン加工方法により実際
に金属缶をネックイン加工した実施例について、その特
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。外
径が６６ｍｍ、開口端部の厚さが０．１５ｍｍ、缶胴部
の厚さが０．１０ｍｍであるアルミニウムＤＩ缶（ＪＩ
ＳＡ３００４−Ｈ１９）を用意し、開口端部の外径が
６５ｍｍ、６４ｍｍ、６３ｍｍ、６２ｍｍ及び６１ｍｍ
と順次縮径されるように、５段階のネックイン加工を実
施した。実施例１〜４及び比較例１〜７について、下記
表１に１段階目における口絞りダイの遷移部の曲率半径
ｒを示すと共に、１段階目に口絞り部を基準として、２
段階目の口絞り部に対する長さＬを示す。また、下記表
１に２段階目のネックイン加工時の最大加工力を示す。
この加工力は、金属缶の底にロードセルを設置して測定
した。

【００４３】なお、比較例１〜４は曲率半径ｒを５ｍｍ
に固定し、長さＬを変化させたものである。また、比較
例５〜７は長さＬを０．４ｍｍに固定し、曲率半径ｒを
変化させたものである。

【００４４】全段階のネックイン加工が終了した時点で
金属缶のネック部を調査し、金属缶のネック部がなだら
かに成形されているか否か測定した。具体的には、金属
缶のネック部の形状を金属缶の軸方向に沿って測定し、
各微小長さ（０．２ｍｍ）毎に、ネック部の傾き（半径
の増減）を調査した。このネック部の傾きが大きく変化
する場合は、ネック部がなだらかではなく、成形性が不
良である。

【００４５】図１５及び１６は、横軸に開口端部からの
距離（ｍｍ）をとり、縦軸にネック部の傾きをとって両
者の関係を示すグラフ図である。図１７及び１８は、夫
々、図１５及び１６を拡大して示すグラフ図であり、ネ
ック部の傾きの変化が大きい部位を示す。各グラフと実
施例との対応及び各グラフと比較例との対応は、下記表
１のグラフの符号欄に示す。

【００４６】なお、図１７及び１８に示す曲線が、例え
ば３本の直線（右上がり線、水平線、右下がり線）で構
成されているとする。この場合に、右上がり線の上部は
水平線の一端に接続され、水平線の他端は右下がり線の
上部に接続されているものとする。そうすると、右上が
り線は、図１２に示すネック部の凹部４３が２次曲線状
となっていることを示す。また、水平線は凹部４２と凸
部４１との間が直線状となっていることを示す。更に、
右下がり線は、凸部４１が２次曲線状となっていること
を示す。即ち、図１７及び１８に示す曲線は、このよう
な形状に近いことが好ましい。以下、この形状を理想形
状という。

【００４７】

【表１】

【００４８】図１７に示す実施例１，２（曲線１０１，
１０２）及び図１８に示す実施例（曲線１０３，１０
４）においては、曲線の形状が理想形状に極めて近く、
ネック部がなだらかであった。また、金属缶のネック部
を目視にて観察して結果、形状不連続部は発見されなか
った。

【００４９】一方、図１７に示す比較例１，２（曲線１
０５，１０６）では、長さＬが、夫々、０ｍｍ、０．２
ｍｍと短い。このため、比較例１ではＬ・ｒが０となる
と共に、比較例２ではＬ・ｒが１となり、いずれについ
てもＬ・ｒが本発明にて規定した範囲より小さいものと
なっている。このため、開口端部から缶胴部に向かって
１３乃至１４ｍｍの位置において、ネック部の傾きが大
きく減少し、ネック部に形状不連続部が形成されてい
る。

【００５０】図１７に示す比較例３，４（曲線１０７，
１０８）では、長さＬが、夫々、０．８ｍｍ、１．０ｍ
ｍと長い。このため、比較例３ではＬ・ｒが４となると
共に、比較例４ではＬ・ｒが５となり、いずれについて
も本発明にて規定した範囲より大きくなっている。この
ため、比較例３（曲線１０７）ではグラフの形状は理想
形状に近いものの、２段階目のネックイン加工における
加工力が９４ｋｇｆと極めて高くなった。同様に、比較
例４（曲線１０８）のグラフの形状は理想形状に近いも
のの、２段階目のネックイン加工における加工力が１０
２ｋｇｆと極めて高くなった。本実施例では、ネック部
の形状を比較するため、加工力が大きくなった場合で
も、缶胴部が座屈しないように、缶胴部の厚さが厚い金
属缶を使用した。このため、比較例３，４では、いずれ
についても缶胴部に座屈が生じることはなかったもの
の、缶胴部の厚さが通常のものである場合、又は缶胴部
に小さなデント（凹凸）が存在する場合は、このような
加工圧では缶胴部に座屈が生じる。

【００５１】図１８に示す比較例５（曲線１０９）で
は、曲率半径が３ｍｍと小さいために、Ｌ・ｒが１．２
と本発明にて規定した範囲より小さくなっている。この
ため、開口端部から缶胴部に向かって１３．５乃至１４
ｍｍの位置において、ネック部の傾きが僅かに増加し、
ネック部に形状不連続部が形成されている。

【００５２】また、比較例６，７（曲線１１０，１１
１）では、曲率半径が、夫々、１０ｍｍ、２５ｍｍと大
きく、比較例６ではＬ・ｒが４となると共に、比較例７
ではＬ・ｒが１０となり、いずれについても本発明にて
規定した範囲より大きくなっている。このため、比較例
６（曲線１１０）ではグラフの形状は理想形状に近いも
のの、２段階目のネックイン加工における加工力が９０
ｋｇｆと極めて高くなった。同様に、比較例７（曲線１
１１）では、２段階目のネックイン加工における加工力
が１０７ｋｇｆと極めて高くなった。上述のように、こ
のような高い加工力に缶胴部は耐えることができないた
め、缶胴部が座屈してしまう。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２次縮径加工における第２口絞りダイと金属缶との間の
相対的な位置が適切であるので、ネック部がながらかな
金属缶を得ることができる。

【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】金属缶のネックイン加工用工具を拡大して示す
断面図であり、１段階目のネックイン加工における金属
缶の開口端部の最初の変形過程を示す図である。

【図３】１段階目のネックイン加工における金属缶の開
口端部の２番目の変形過程を示す断面図である。

【図４】１段階目のネックイン加工における金属缶の開
口端部の３番目の変形過程を示す断面図である。

【図５】１段階目のネックイン加工における金属缶の開
口端部の４番目の変形過程を示す断面図である。

【図６】１段階目のネックイン加工終了後の金属缶の開
口端部を示す断面図である。

【図７】２段階目のネックイン加工における金属缶の開
口端部の最初の変形過程を示す断面図である。

【図８】ネックイン加工用工具と金属缶との間の相対的
位置を示す断面図である。

【図９】ネックイン加工用工具と金属缶との間の相対的
位置を示す断面図である。

【図１０】ネックイン加工用工具と金属缶との間の相対
的位置を示す断面図である。

【図１１】２段階目のネックイン加工における金属缶の
開口端部の２番目の変形過程を示す断面図である。

【図１２】２段階目のネックイン加工終了後の金属缶の
開口端部を示す断面図である。

【図１３】２段階目のネックイン加工における口絞りダ
イ及び金属缶の配置を示す断面図である。

【図１４】２段階目のネックイン加工終了後の金属缶の
開口端部を示す断面図である。

【図１５】横軸に開口端部からの距離（ｍｍ）をとり、
縦軸にネック部の傾きをとって両者の関係を示すグラフ
図である。

【図１６】横軸に開口端部からの距離（ｍｍ）をとり、
縦軸にネック部の傾きをとって両者の関係を示すグラフ
図である。

【図１７】図１５を拡大して示すグラフ図である。

【図１８】図１６を拡大して示すグラフ図である。

【図１９】ダイ方式におけ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２０】「段ネック」加工により得られた金属缶の開
口端部を示す断面図である。

【図２１】「スムーズネック」加工により得られた金属
缶の開口端部を示す断面図である。

【図２２】図１８に示す「段ネック」加工により得られ
た金属缶の開口端部を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１，５；口絞りダイ２，６；円柱状中子３；中心軸３ａ，３ｂ；貫通孔４；金属缶４ａ；後端１２，５２；口絞り部１３，５３；平行部１４，５４；遷移部２３，６３；平行部２４；隙間４１，４１ａ；１段階目のネックイン加工後の凸部４２，４２ａ；１段階目のネックイン加工後の凹部４３；２段階目のネックイン加工後の凹部７１；口絞りダイ７２；角部８１，８１ａ，８１ｂ，８７，８８，８９；ネック部８２，８２ａ，８４；凸形状８３，８３ａ，８５；凹形状８６；接続部９１；境界９２；基準交点９３；直線１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１
０７，１０８，１０９，１１０，１１１；曲線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１ネックイン加工用工具により金属缶
の開口端部を縮径する１次縮径加工工程と、得られた加
工品を第２ネックイン加工用工具によりその開口端部を
更に縮径するように２次縮径加工工程とを有する金属缶
のネックイン加工方法において、前記第１ネックイン加工用工具は、その内側に挿入され
る金属缶の開口端部を縮径する筒状の第１口絞りダイ
と、この第１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開口端部の縮径形状を内側から規定
する円柱状の第１中子とを有し、前記第１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第１
口絞り部と、第１口絞りダイの中心軸に対し実質的に平
行に設けられた第１平行部と、前記第１口絞り部と前記
第１平行部とを結び前記第１絞りダイの中心軸を通る断
面において曲率半径ｒ（ｍｍ）で湾曲した第１遷移部と
を有し、前記第２ネックイン加工用工具は、その内側に挿入され
る前記金属缶の開口端部を縮径する筒状の第２口絞りダ
イと、この第２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開口端部の縮径形状を内側から規
定する円柱状の第２中子とを有し、前記第２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第２
口絞り部と、第２口絞りダイの中心軸に対し実質的に平
行に設けられた第２平行部と、前記第２口絞り部と前記
第２平行部とを結ぶ第２遷移部とを有し、前記１次縮径加工工程は、前記第１口絞りダイ内に前記
第１中子を配置した後、前記金属缶を前記第１口絞りダ
イ及び第１中子に対して相対的に移動させて、前記金属
缶の開口端部を前記第１口絞りダイと前記第１中子との
間に進入させ、前記金属缶の開口端部を縮径する工程で
あり、前記２次縮径加工工程は、前記第２口絞りダイ内に前記
第２中子を配置した後、前記金属缶を前記第２口絞りダ
イ及び第２中子に対して相対的に移動させて、前記金属
缶の開口端部を前記第２口絞りダイと前記第２中子との
間に進入させ、前記金属缶の開口端部を縮径する工程で
あり、前記１次縮径加工工程において前記金属缶の先端が前記
第１口絞りダイに中心軸に沿って最も深く進入したとき
に、前記第１口絞り部と前記第１遷移部との境界と、前
記金属缶の後端との間の前記第１口絞りダイの中心軸に
沿う距離をＬ₁ｍｍとすると共に、前記境界から前記第
１口絞りダイの中心軸までの距離を基準距離とし、前記第２口絞りダイの中心軸に平行であると共に前記中
心軸から前記基準距離だけ離隔した直線と前記第２口絞
りダイとの交点を基準交点とし、前記２次縮径加工にお
いて前記金属缶の先端が前記第２口絞りダイに中心軸に
沿って最も深く進入したときに、前記基準交点と前記金
属缶の後端との間の前記第２口絞りダイの中心軸に沿う
距離をＬ₂ｍｍとし、長さＬを前記Ｌ₁と前記Ｌ₂との差
Ｌ₁−Ｌ₂とすると、Ｌとｒとの積が１．５乃至３．０と
なるように前記金属缶を縮径加工することを特徴とする
金属缶のネックイン加工方法。