JPH0929370A

JPH0929370A - アルミニウム缶胴の成形方法

Info

Publication number: JPH0929370A
Application number: JP18907795A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamamura; 浩司山村; Takashi Inaba; 隆稲葉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】薄肉・軽量化を満足しながらスピーディな量
産の促進化と加工処理工程の単純化による生産性の向上
並びに高品質の維持を図り得るアルミニウム缶胴の成形
方法の提供。【解決手段】絞りしごき（ＤＩ）成形後塗装印刷され
たアルミニウム製のＤＩ缶１１の内側に電磁成形用の通
電コイル２を介挿するとともに、外側に所望の型面を有
する外型３を囲繞させて、通電コイル２の電磁力に基づ
く拡張作用によってＤＩ缶１１を外型３に押しつけて、
所要の缶外径に拡げてアルミニウム缶胴を成形する。こ
のＤＩ缶１１を所要ネック径と同一径のストレート缶に
する。また、ＤＩ缶１１を２種類以上の所要ネック径に
おける最小径と同一径のストレート缶とし、外型３を所
要のネック部形状を有する型として、胴部を所要の缶外
径に拡げると同時にネック部に相当する部位も所要の径
に拡げることができる。更に、外型３にアルミニウム缶
１のフランジ部１Ａに対応する型面を持たせて、胴部を
所要の缶外径に拡げると同時にフランジ部１Ａも成形す
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、飲料用のアルミニ
ウム缶の成形方法に関し、さらに詳しくは薄肉の軽量缶
に要求される各種課題を解決するとともに、従来の多段
加工にて行われているネック・フランジ成形の簡略化が
図れるアルミニウム缶胴の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、飲料用缶胴の製造方法は、主とし
て以下に述べる４つの工程で成されてアルミニウム缶と
して飲料メーカーに提供される。（Ａ）カッピング：打
ち抜き，絞り、（Ｂ）ＤＩ(drawing and ironing）成
形：再絞り，２〜３回のしごき加工、（Ｃ）塗装印刷：
化成処理，ベーキング処理、（Ｄ）ネッキング・フラン
ジング：多段口絞り，口拡げ加工。

【０００３】上述する従来の飲料用缶胴の成形において
は、コストダウンの観点から、軽量化，高速化（生産性
向上）が進められている。このうちの軽量化について
は、缶底部および側壁厚の薄肉化が進められており、従
来、缶底部（元板に相当する）の板厚０．３mm〜０．４
mmが０．３mm前後以下に、またネック加工部の０．２mm
前後が０．１６mm程度（胴部：側壁厚０．１２mm以上で
あったものが０．１０mm程度）にまで薄肉化されてきて
いる。この薄肉軽量化においては、しごき加工中に缶胴
が破断するティアーオフ（ＴＯ）、また、缶底部および
ネック部に発生する「シワ」が問題として生じてきた。
これらについては、加工技術の改善および材料の適正化
等により解決され、現在に至っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、更なる
軽量化、例えば缶底接地径の縮径化（耐圧強度向上）に
よる缶底部の薄肉化、小径ネック部の薄肉化においては
シワの発生を抑制することは非常に困難である。これら
課題について更に述べると、缶底部の薄肉化、即ち、元
板厚の薄肉化は耐圧強度（ビール用であれば６．３Kgf/
cm²以上) の確保が前提である。耐圧強度の向上には素
材強度の上昇と缶形状（特に缶底脚部の接地径を小さく
すること）の改善が必要であり、既に高強度化は進めら
れており、近年では缶底部接地径の小径化が課題となっ
ている。

【０００５】また、ネック成形技術では１段⇒３段⇒４
段の多段ネック化、更にスピンネック法の活用とその組
合せが進められているが、近年では更なるネックの小径
化（２０６径⇒２０４径⇒２０２径）が加わり、そのネ
ック工程数は増えるとともに、複雑となっている。従っ
て、従来技術では困難なため、缶成形分野において先進
国である米国ではその対応改善策が提案されつつある。
例えば、Base ProfileReforming Process（塗装印刷さ
れた製品缶の缶底脚部にロール成形し、接地径を小さく
する方法：90年ＳＭＥ−Can Manufacturing Technolog
y）技術並びにネックの成形方法及び装置（特公表平 3
−502551号公報参照) がある。しかしながらこれらの先
行技術においても処理工程数が多くて設備費が嵩む結
果、製品コストの増加は避けられないし、工程管理が複
雑化する等の問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、缶成形に関する従来の開発
経緯が小径化（縮径化）、例えばネック加工の多段小径
化（ネック部の薄肉化を含めて）、缶底接地径の縮径化
等であったのに対して、発想の逆転の下での本発明者等
による斬新な技術の検討を重ねた結果に基づき、本発明
が完成されるに至ったものであり、即ち、本発明方法
は、缶胴部を膨らませ、かつ缶形状は従来と同じくさせ
て、自動販売機等での従来品との互換性の利便を図らせ
るようにしたものであり、開発の要点は伸びフランジ加
工に変更して、これまでに問題となってきているシワ
（縮みフランジ成形による）を防止すると同時に、加工
工程の省略あるいは短縮を併せて図らせることにある。
また、缶の薄肉軽量化では、加工による缶内面の塗膜ダ
メージ（孔食を発生し漏れの原因となる）も大きな問題
であり、これもクリアーし得るようにしたものである。
従って、本発明の目的は、薄肉・軽量化を満足しながら
スピーディな量産の促進化と加工処理工程の単純化によ
る生産性の向上並びに高品質の維持を図り得るアルミニ
ウム缶胴の成形方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、絞りしごき（ＤＩ）成形後塗装印刷され
たアルミニウム製のＤＩ缶の内側に電磁成形用の通電コ
イルを同心的に介挿するとともに、外側に所望の型面を
有する外型を同心的に囲繞させて、前記通電コイルの電
磁力に基づく拡張作用によって前記ＤＩ缶を外型に押し
つけて、所要の缶外径に拡げることを特徴とするアルミ
ニウム缶胴の成形方法である。

【０００８】本発明はまた、上記の成形方法において、
ＤＩ缶が所要ネック径と同一径のストレート缶であるこ
とを特徴とするものであり、また、ＤＩ缶が少なくとも
２種類の所要ネック径における最小径と同一径のストレ
ート缶であり、外型が所要のネック部形状を有する型で
あり、胴部を所要の缶外径に拡げると同時にネック部に
相当する部位も所要の径に拡げることを特徴とするアル
ミニウム缶胴の成形方法である。本発明はまた、外型が
アルミニウム缶のフランジ部に対応する型面を端部に有
していて、胴部を所要の缶外径に拡げると同時にフラン
ジ部も所要の形状に成形することを特徴とするアルミニ
ウム缶胴の成形方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
するに先立って、ＤＩ缶の加工とその特徴について述べ
る。ＤＩ加工（絞り−しごき加工）は前述したように、
板（０．３０mm程度）材からカップを成形し、次のＤＩ
加工にてストレート缶にするとともに、缶底形状を成形
する。ＤＩ缶の肉厚分布はその後のネック・フランジ加
工（シワ発生、割れ防止）を考慮して設計されている。
従って、胴部は缶高さを確保するため薄肉（現状０．１
０〜０．１１mm）であり、ネック相当部はテーパにて変
化し厚肉（現状０．１５〜０．１７mm）となる。なお、
缶底部はしごき加工を受けないためほぼ元板厚に近い状
況にあるが、缶底部外側は材料の流れ込みにより縮みフ
ランジ変形を受けて、缶底脚部の縮径化及び薄肉化はシ
ワの発生原因となる。これは本発明の検討項目の一つ目
のポイントである。

【００１０】ＤＩ加工された缶はその後トリミングさ
れ、洗浄−脱脂−化成処理工程後、更に缶内外面に塗装
印刷が施される。その次の工程での問題が本発明の検討
項目の二つ目のポイントである。従来工程では図２に概
要が示される如く、ＤＩ加工後の塗装印刷された缶１１
に多段の工程にてネック・フランジ成形が施されて製品
缶１が製作される。この場合のネック成形は縮みフラン
ジ成形であるため、ネックの加工率が大きい程（１段毎
或いは多段のトータル）並びにネック部の肉厚が薄い
程、シワの発生に問題を生じる。このシワの発生は見栄
えは勿論であるが、その後のフランジ成形の過程で割れ
の原因となる他、割れない場合でも内容物の洩れの原因
となる。

【００１１】上述のようにシワの発生は縮みフランジ成
形（缶底外側、ネック部）によるものであり、従来技術
では更なる薄肉軽量化（缶底接地径の縮径化を含む）及
び小径ネック化は難しいとされている。これに対して本
発明は、ＤＩ成形後塗装印刷された缶に胴部を拡げる処
理（伸びフランジ成形）を行うためにシワの発生はな
い。また、缶胴はその後飲料用メーカーにて内容物の重
点及び蓋との巻締め工程があるために従来品との互換性
が必要であり、従って、缶胴部の外径拡大は缶底外側か
らネック相当部まで行う必要があるとともに、外径を合
わせるための外型が必要である。この場合、缶胴を拡げ
る方法には、水、ゴム、ガス等の加圧媒体を使用する方
法が考えられるが、加工速度が数秒〜数十秒と著しく遅
いのが問題であり、それに比して電磁成形では加工速度
が数マイクロ秒と非常に速く、従って、本発明は生産性
の観点から電磁成形によったのである。しかも電磁成形
は加工速度が速いことにより、材料の変形能の向上が図
れ、複雑な形状を得るためのあるいは大変形を行うため
の本発明に適合している。

【００１２】ここで電磁成形の原理を述べると、数 KＶ
の高電圧で蓄荷電されている電荷を、成形された通電コ
イルに瞬時に放電させると、この電荷は×１０⁴Ａとい
うオーダーの巨大な電流のパルスとなってコイルを流
れ、その周りに４〜８ミリ秒という極く短時間の強力な
磁界が発生する。この通電コイルの周りの磁界が形成す
る磁場の中に筒状のワークを置くと、誘導によりワーク
の表面にエディカレントと呼ぶ２次電流が誘起し流れ
る。通電コイルによって生起した磁場と誘導電流によっ
て生起した磁場は、互いに逆向きの関係であるから、遠
去けようと反発し合って、ワークは強い拡張力を受け
る。その結果、ワークは外型に押しつけられて速やかに
型成形される。この場合ワークは電気の良伝導体でなけ
ればならなく、従って、アルミニウム、アルミニウム合
金はこの成形に適した材料である。

【００１３】この電磁成形法は次のような特徴を備えて
いる。(1) ワークと機械や工具との間に機械的な接触が
ないので、工具等の磨耗がなく、保守、維持管理が容易
であり、ワークの汚染がなく、成形後の洗浄など後処理
が不要である。また、塗装やめっき処理済のワークでも
そのまま成形できる。(2) 火気を使用しないため熱変形
が少なく、品質管理が容易である。(3) 雌型不要で、複
雑な形状のワークを高精度で成形できる。(4) 瞬間成形
であり、加工時間が短く生産性が高い。(5) ワークに全
方向からほぼ均等な力を加えることができて、変形が均
一であり加工精度が高い。

【００１４】本発明に係る電磁成形による方法は、図１
に成形工程の概要が示されるように、塗装印刷されたＤ
Ｉ缶１１に対して、缶径に合わせ設計した通電コイル２
を内側に介挿し、かつ、外側に所要の型形状を有する外
型３を囲繞させておいて、通電コイル２に通電するもの
であって、この通電により生じる電磁力の拡張作用によ
り瞬時に成形を行うことができる。この場合の電磁力を
発生させるための諸因子（コイルの材質、巻数、コンデ
ンサ要領、充電電圧等）は作製したＤＩ缶の側壁厚や、
成形後の所要形状を得るために適宜選定すればよい。ま
た、外型３としては電磁力の影響を受け難い導電率の低
いもの、例えばセラミックや鋼類を用いることが好まし
い。

【００１５】更に電磁成形による成形では外型形状を任
意に変えることによりその形状に沿った任意の形状の缶
が得られる。例えば円筒状ではなく多角形筒状であった
り、円周方向にビード形状を組み込む、エンボス形状や
ディンプル形状を付けるといった処理も瞬時に成形可能
である。このようにして成形された缶は、加工具である
通電コイル２と缶内面が接触しないため、内面の塗膜の
損傷が回避されて耐蝕性に優れる。以上が請求項１の発
明である。

【００１６】次に最近のネック小径化（２０６径⇒２０
４径⇒２０２径）に対して、予めネック径に合わせた外
径のＤＩ缶を製作すれば無駄のない製造方法となる。こ
れが請求項２の発明である。更に、所要のネック径が少
なくとも２種類以上有る場合、最小の径例えば２０２径
に合わせたＤＩ缶を製作した後、そのまま或いはネック
部１Ｂ（図１参照）を電磁力で拡大（いずれも缶胴は拡
大）し２０４径とすれば、缶胴径は同じでもネック径を
異なるものにすることが可能であり、サイズ（ネック
径）の変更が容易である。これが請求項３の発明であ
る。なお、この方法は、設備、金型、調整時間等の面で
有利でありコストメリットが高い。最後にフランジ部１
Ａ（図１参照）の成形を同時にすれば、更に無駄のない
方法となり、これが請求項４の発明である。

【００１７】なお、本発明に従えば次のような利点が挙
げられる。即ち、缶胴外径を拡げない場合（電磁成形方
法を使用しない場合）には、従来のライン（缶胴外径が
小さいライン）となるため、適宜使い分けをすることに
よって異なるサイズの缶（例えば３５０mlと２５０mlの
缶径）の製造が可能となり、２ラインの機能を持つこと
になる。これは特に消費者の多様需要化（内容物により
飲む量が変化すること等）に容易に対応でき、飲料缶を
製造する現場においては、効率的な生産体制を組めると
共に、ラインの大幅な改造（缶外径が異なる場合、搬送
ラインも変更必要）、更に余分なラインの保持を不要と
することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。２
０２径（ポンチ径：約φ５３mm）のＤＩ缶を作製（元板
厚０．２８mm、側壁厚０．１３mm、トリミング後高さ１
２３mm、接地径４５mm）した後、塗装焼付けに相当する
ベーキング（２００℃×２０分）を行った。その後、缶
内側に銅線を筒形のコイル状に巻付けた通電コイルを挿
入し、静電容量２００μＦのコンデンサに充電電圧５ K
Ｖ（充電エネルギー：２．５ KＪ）で充電した電荷を通
電した。この場合の外型の形状は次の通りである。即
ち、底部より高さ１０mmまでは缶底接地部の外側から２
１１径（約φ６６mm）にテーパ状につなぎ、高さ１０５
mmまではそのままの２１１径の中空円筒をなし、さらに
滑らかに結んだテーパで高さ１１８mmの位置で内径を２
０４径にする中空円錐台状をなし、高さ１２０mmの位置
まではそのままの２０４径の中空円筒（ネック部）をな
し、更に缶外側に向かって２Ｒの湾曲部で結び、高さ１
２２mmの位置で水平になった形状であり、この外型は２
つの割り型によって形成されている。

【００１９】電磁成形により出来上がった缶は、胴部肉
厚が０．１０mmとなり、また外観状は通常のままで、ネ
ック部及び缶底部でのシワ発生がない。また、缶特性と
して座屈強度及び耐圧強度を調査した結果、下記第１表
に示す数値となっており、本発明に係る製品は薄肉材を
使用したにもかかわらず、従来の製造方法で作製した缶
と同等若しくはそれ以上の性能を示すことが判る。ま
た、本発明製品では絞り加工時のブランク径φ１３６mm
（カップ径φ７４mm）であるため、缶重量は約１０ｇ／
缶と軽量である。これに対して、従来品ではブランク径
φ１４０mm（カップ径φ９０mm）であるため、缶重量は
約１２ｇ／缶である。

【００２０】

【表１】

【００２１】なお、比較として使用した従来の製造方法
の缶とは、２１１径のＤＩ加工を行い、ベーキング後１
０段のスムースネックとフランジ加工とを行った缶（元
板厚０．３０mm、缶側壁厚０．１０mm、ネック部厚０．
１６mm、接地径５０mm）である。座屈強度の上昇は缶胴
を拡げることに基づく加工硬化によるものであり、また
耐圧強度の上昇は缶底接地径が小さいためによるもので
ある。

【００２２】本実施例では、缶胴、ネック部の径拡大と
フランジ加工を同時に実施しているが、当然のことなが
ら、ネック部の径拡大とフランジ加工を個別に加工可能
であることは言うまでもなく、このような実施例もまた
本発明の範囲に包含されるものである。

【００２３】

【発明の効果】以上述べるように、本発明方法によって
得られるアルミニウム缶は伸びフランジ加工を経たもの
であるから、従来の製法で問題とされていた缶底及びネ
ックのシワ、またフランジ割れを起こすことがなく、従
って軽量缶の製造に適した方法である。更にネック工程
の提言を含むラインの簡素化に基づして、生産性の向上
並びに高品質の維持が図れる缶製造が可能である他、現
状の２０２径のＤＩラインで２１１径の缶種まで多岐に
亘って製造できるようになるので、効率的な生産が確立
され、また、ラインの改造及び新設のための設備投資を
抑制し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に係るＤＩ缶の成形工程の概
要が示される説明図である。

【図２】従来のＤＩ缶のネック・フランジ加工工程の概
要が示される説明図である。

【符号の説明】

１…ＤＩ製品缶１Ａ…フランジ部１Ｂ…ネック部１Ｃ…缶底部２…通電コイル３…外型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絞りしごき（ＤＩ）成形後塗装印刷され
たアルミニウム製のＤＩ缶の内側に電磁成形用の通電コ
イルを同心的に介挿するとともに、外側に所望の型面を
有する外型を同心的に囲繞させて、前記通電コイルの電
磁力に基づく拡張作用によって前記ＤＩ缶を外型に押し
つけて、所要の缶外径に拡げることを特徴とするアルミ
ニウム缶胴の成形方法。
【請求項２】ＤＩ缶が所要ネック径と同一径のストレ
ート缶である請求項１記載のアルミニウム缶胴の成形方
法。
【請求項３】ＤＩ缶が少なくとも２種類の所要ネック
径における最小径と同一径のストレート缶であり、外型
が所要のネック部形状を有する型であり、胴部を所要の
缶外径に拡げると同時にネック部に相当する部位も所要
の径に拡げる請求項１記載のアルミニウム缶胴の成形方
法。
【請求項４】外型がアルミニウム缶のフランジ部に対
応する型面を端部に有していて、胴部を所要の缶外径に
拡げると同時にフランジ部も所要の形状に成形する請求
項１、２または３に記載のアルミニウム缶胴の成形方
法。