JPS59115239A - 金属容器の上部体およびその製造方法 - 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】 し、さらに詳しくは肩部に複数の階段状環状ステップが
形成された金属容器の上部体とその製造方法に関する。

最近断面が滑らかな波形に連続した、す外わち断面曲率
が比較的小さい、複数個の環状凸部を同薄板から形成さ
れた金属容器の蓋が提案されている。この種の蓋は、従
来の肩部の断面が滑らかな円弧となるように仕−Ｌけら
れた椀形蓋本体を有する蓋にくらべて、あたかも傷のよ
うに見えるショックマークの発生や、成形時の塗膜の撰
傷剥離のおそれがなく、かつ強度が向上する等の利点を
有するといわれる。

しかし森から本発明者等の知見によれば、比較的薄肉の
（例えば０３門以下の）比較的異方性の大きい金属板（
例えば圧延のままのアルミニウム合金板）から形成され
た、上記のよう外断面曲率が比較的小さい環状凸部を有
する椀形・蓋本体は、成形のさい、隣接する環状凸部間
の環状凹部の、伸びの小さい方向（上記の圧延のま１の
アルミニウム合金板の場合は、通常圧延平行方向と圧延
直角方向）の部分における断面曲率が他の部分のそれよ
シもさらに小さくなる。その傾向は注ぎ口部を長くする
ほど加工度が大きく在り顕著になる。

そのためＩ］金にキャップを打栓するさいの軸荷重（例
えば７０ｋｇ）によシ、曲率のさらに小さくなった部分
（すなわち圧延平方方向と直角方向の部分）が盛り上り
、一方他の部分は陥没するという現象が起る。

寸だ環状凸部を有する肩部と口金の板厚が成形加工のさ
いに薄くなって、そのためキャップの打栓のさいに軸荷
重により、肩部は一層不規則な変形を起し易くなり、寸
だ口金の首部とビード部が潰れ易く、そのためキャップ
０の瞬間耐圧性能や密」４性能が低下し、かつ外観が見
苦しくなり、商品価値が損ねられる。

従って薄肉のため材料コストが比較的小さい上記のよう
な金属板を使用することが困難であることがｔ’４１明
した。

本発明は以上に述べた従来技術の問題点の解決を図るこ
とを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、内側上方に延びる
肩部と該肩部の上端に接続する注ぎ口部を有する、金属
容器の一体成形された上部体であって、該肩部には階段
状に複数の、断面が比較的シャープ０な環状ステップが
同心に形成されていることを特徴とする金属容器の上部
体を提供するものである。

さらに本発明は円形の金属ブランクを多段絞如加工して
、断面が比較的シャープで同心の複数の環状ステップを
有する内側上方に延びる肩部を形成し、次いで該肩部の
上端に接続して注ぎ口部を形成することを特徴とする金
属容器の上部体の製造方法を提供するものである。

以下実施例である図面を参照しながら本発明について説
明する。

第１図において１は金属容器であシ、２は上部体、３は
下部体である。カップ状の下部体３の開放端部は縮径加
工されて、上部体２の開放端部２ａ。

内に嵌入され、接着剤層（図示されガい）を介して接合
され、周状の側面接合部４が形成されている。

上部体２は、短円筒状の胴部２ａ、胴部２ａの上端から
曲率部２ｂを介して内側上方に延びる肩部２ｃ１肩部２
Ｃの上端に曲率部２ｄを介して接Ｍする注き口部２ｅよ
りなっており、注ぎ口部２ｅは比較的細い短円筒状の首
部２ｅ１とビード部２ｅ２を備えている。

」二部体２は比較的薄肉の、通常は０３諭以下の金属板
、例えばアルミニウム合金板又は錫めっきｆｆ１ｉ：Ｉ
板等の円形ブランクから一体成形によって形成される。

金属板がアルミニウム合金板の場合は、）：ｇ肉である
ことを強度的にカバーするため、硬質４、）Ｊあるいは
超硬質材の冷間圧延のままの板であることが々丁丑しい
。

肩部２Ｃには階段状に複数の（図では３つの）断面が比
較的シャープな円環状ステップ５ａ＋５ｂ、５ｃが同心
に形成されている。各環状ステップは、第２図に示すよ
うに、はぼ軸線方向に延びる立上り部５ａｌ　＋５ｂｔ
　　、５ｃ、１　と、内側上方に延びるグラトウ部５ａ
２　　＋５ｂ２　　＋５Ｃ２を備マーている。ここに比
較的シャープな断面とは、各１Ｌ上りＨ％とノ０ラド。

つ部間のコーナ部５ａ３　。

５ａ４　　；５ｂ３　＋　５ｂ４　　；５ｃ３　＋　５
ｃ４の曲率半径ｒが比較的小さいこと、好ましくは曲率
半径ｒが０．３〜２．８能、より好ましくは、０．８〜
２．Ｏｔｉｍの範囲内にあることをいう。

曲率半径ｒが２．８　ｒｎｍを越えると、以下に説明す
るように、金属板の異方性により、伸び難い方向の部分
の曲率半径ｒ１がさらに大きくなる、つまりｒｌ）ｒと
なって、円周方向に沿って曲率半径の差を招き、キャッ
プの打栓のさいに前述のような不規則な変形を生じ易い
。その理由は次のように推測される。

肩部５′の第１のグラトウ部５′ａ２を形成している工
程を示した第３図において、６は立上り部５′ｂ１を形
成のだめのポンチ、７は第１のグラトウ部５′ａ２を形
成するだめのダイス、８はダイス７と協同して第１のグ
ラトウ部５′ａ２を形成するだめのブランクホルダーで
ある。ダイス７およびブランクホルダー８の各曲率部７
ａおよび８ａの曲率半径ｒは２．８　ｍｍより大きい。

コーナ部５′ｂ３は曲率半径が大きいため、ポンチ６を
押込むさい皺を発生し易いので、これを防止するため、
ブランクホルダー８の押圧力を高くしなければならな゛
い。そのためポンチ６を矢印方向に押込むさいコーナ部
５′ｂ３と、立上り部５’ｂｌの材料は引き伸ばされな
がら絞り込まれるが、異方性のため伸びの小さい方向の
部分＜Ａ）の材料はこの引き伸ばしに十分追従できない
ため、コーナ部５’ａ３　（曲率半径はほぼｒ）の材料
から補給される、つまり該材料が絞り込まれることにな
る。他の部分の材料も若１−は絞り込まれる。

そのだめ上記部分（Ａ）のコーナ部５′ａ３は、曲げ戻
されて点線で示されるコーナ部５′ａ３′のようになり
、ぞの曲率半径ｒ１はｒより大きくなる。従ってＦ「延
のｉｔのアルミニウム合金板をブランクとする場合は、
コーナ部５′ａ３には円周方向に沿って、曲率半径がほ
ぼｒの部分の間に、はぼ等間ｌ）１′物にｒより大きい
曲率半径ｒ１　を有するコーナ部５′ａ　３’が４ケ所
（圧延平行方向と直角方向に対応する部分Ａ）に形成さ
れることになる。

同様にして、ノ０ラトウ部５′ｂ２を形成するさいに、
コーナ部５′ｂ３に沿って曲率半径のｒより大きい部分
が、はぼ笠間＝藩二ケ所に形成される。

さらにコーナ部５′ａ３　　　半径が大きく、剛性が比
較的小さいこと、およびブランクホルダー８の曲率部８
ａの曲率半径が大きく、核部での拘束力が小さくなって
いることが、上記の傾向を助長する。

また上述のようにコーナ部５′ｂ３と立上シ部は引続く
成形によって第２および第３のグラトウ部となる。従っ
て成形が進むにつれて当該成形された部分がより薄くな
る。すなわち第２のグラトウ部、第３のグラトウ部およ
び口金（首部およびビード部）の順に板厚が薄くなると
いう現象が起る。

曲率半径ｒが２．８　ｍｍより小さい場合は、上記の現
象が起り難い。しかしｒが０．３　ｍｍより小さいこと
は、ポンチ６を押込むさい、ダイスフおよびブランクホ
ルダー８の曲率部７ａおよび８ａにおいて’ｉ　４ｇオ
Ｓ＋が破断し易くなるので、好ましくない。

各立上りｔ３１＋５　ａＩｒ　５　ｂｌ　　、５　ｃ】
の高さｈは２ｔ〜］Ｏｔの範囲内にあることが望ましい
。

１０ｔより高くなると、肩部２Ｃの高さが大きく々りず
ぎ、外観が劣り、また使用メタル量が増大するからであ
る。一方りが２ｔより小さくなると、前述の円周方向に
沿う絞り込み量の差が大きくなるからである。

／７７γり１＋　２　ｅ　１７）傾き角度θ（第１図）
は１０度以上が望外しい。１０度より小さいと、キヤｙ
プの打栓１１“ｉに力１」わる軸荷重により肩部２Ｃが
押αＩされ易くなるからである。

隣接する環状ステップの外径比、すなわちＤＶＤ２゜Ｄ
２／／Ｉ）、は１２〜１６であることが望外しい。外径
比か１６より大きくなると、絞９比が大きくなりノ戎形
困１）！Ｉｆとなシ、一方１，２より小さいと、グラト
ウＦＸｌ（５ａ２＋　５　ｂ２の半径方向幅が小さくな
りすき、そのため段数（つまり環状ステツプの数）を増
＼３ず必要が生じて工数が増え、壕だブランクホルダー
での押えが困菓１１になるからである。

以上のような上部体２は次のようにして製造される。

第４図（ａ）に示すように、円形の金属ブランク（図示
されない、通常は両面に塗膜を形成された）から、上部
体２の胴部２ａ１曲率部２ｂｌおよび第１の環状ステッ
プ５ａより下方のグラトウ部２Ｃ１にほぼ対応する先端
部形状を有するポンチ９およびダイ１０％ならびにブラ
ンクホルダー１１により、胴部２′ａ１曲率部２’　ｂ
、グラトウ部２′Ｃ１、および平坦な端部２’　ｆを有
する成形体２′を形成する。次に第４図（ｂ）に示すよ
シに、第１の環状ステツノ５ａにほぼ対応する形状の先
端周辺部１２ａを有するポンチ１２と、曲率部２ｂおよ
びグラトウ部２ｃ１の外面側に対応する形状の下端面１
３ｇを有し、かつコーナ部５ａ３に対応する形状の曲率
半径の小さい曲率部１３ａを有するダイ１３、および曲
率部２ｂおよびグラトウ部２ｃｌの内面側に対応する形
状の上端面１４ｇを有するブランクホルダー１４を用い
て、成形体２′の曲率部２’　ｂとグラトウ部’ｌ’　
ｃ　１をダイ■３とブランクホルダ−１／Ｉによって押
えながら、ポンチ１２を矢印方向に押込んで成形体２′
を絞り加工してＳ曲率部２ｂ、形成する。

次に第４図（ｃ）に示すように、第２の環状ステップ５
ｂにほぼ対応する形状の先端周辺部１５ａをイ１するポ
ンチ１５．第１の環状ステップ５ａのプラトウ部５ａ２
に対応する形状の下端面１６ｇおよび」一端面１７ｇを
夫々有するダイ１６およびブランクホルダー１７を用意
する。なおダイ１６の内側１コーナ部１６ａ（コーナ部
５ｂ３に対応する）、およびブランクホルダー１７の外
側コーナ部１７ａ（コーナ部５ａ４に対応する）の曲率
半径は小さく定められている。

そして成形体２“のプラトウ部２″ａ２を第４図（ｃ）
に示すように、ダイ１６とブランクホルダー１７によっ
て押えた後、ポンチ１５を矢印方向に押込んで、第４図
（ｄ）に示すように、規定高さの第１の環状ステップ５
ａの立上り部５ａＩが得られるまで絞り加工して、プラ
トウ部５ａ２１立上り部２／／／　ｂｌ。

プラトウ部２“／ｂ２　および平坦な端部２／／／　ｆ
を有する成形体２“′を形成する。

以下同様にして、第４図（ｅ）に示すように、ポンチ１
８、ダイ１９およびブランクホルダー２０を用いて、成
形体２″′から第２の環状ステップ６ｂを有する成形体
２““を絞９成形し、次いで第４図（ｆ）に示すように
、ポンチ２１、ダイ２２およびブランクホルダー２３を
用いて、成形体２〃〃がら第３の環状ステップ５ｃと平
坦な端部２／／／／ｌｆを有する成形体２／／／／／を
絞シ成形する。成形体２〃〃′の環状ステップ５Ｃと首
部２ｅｌＱ間の曲率部２〃“′ｄの曲率半径は小さい。

この曲率部２“〃′ｄの曲率半径を大きくするため、第
４図（ｇ）に示すように、曲率部２ｄの外面に対応する
形状の下端面２５ｇを有するダ・イ２５および曲率部２
ｄの内面に対応する形状の、下端面２５ｇと対応すべき
コーナ部２６ｇを有するポンチ２６を用いて、成形体２
〃〃′の曲率部２／／／／／ｄを押圧して曲率半径の大
きな曲率部２ｄを有する成形体２“″を得る。次に端部
２〃““ｆ　に孔部（図示されない）を形成した後、常
法によりビード部２　ｅ　２　を形成して、上部体２を
得る。

本発明の金属容器の上部体は、肩部に階段状に同心に形
成された、複数の環状ステップの断面が比す部の曲率は
円周方向に沿い実質的に均一であり、従ってキャップの
打栓のさいの軸荷重により、環状ステップが不規則に変
形するおそれがないという効果を奏する。

さらにブランクホルダーの押圧力を大きくする必要がな
いので、成形のさい材料が大きく引き伸ばされて成形体
２の環状ステップの板厚が薄くなることなく、従って環
状ステップが不規則に変形するおそれがさらに少なくな
るという効果を奏すもないことから、首部２　ｅ　１　
とビート部２　ｅ　ｐの剛性が高く、キャップを打栓す
る際にピード部２ｅ２が潰れたり、首部２ｅ１が潰れた
りするおそれがなくなるという効果を奏する。

さらにショックマークの発生や成形時の塗膜損傷剥離の
おそれがなく、耐軸荷重も大きいという利点を有する。

さらに本発明の製造方法によれば、以上のような優れた
特性を有する金属容器の上部体を製造できるというメリ
ットを有する。

次に具体例について説明する。

具体例 厚さ０．２３　ｔｎｍ　、直径２１０＋ｎ＋ｎのアルミ
ニウム合金薄板（Ａ３００４−ＨＩ３　）から、第４図
の工程に従って、第１図、第２図に示す形状の上部体２
を絞シ成形した。各部の寸法は下記の通シである。

胴部２ａの外径１２０　ｔａｎ　、曲率部２ｂの曲率半
径１５ｍｍ、肩部２Ｃの傾き角度０３０度、胴部２ａの
底端から第１の環状ステップ５ａの立上９部５ａ１の底
端までの高さ４０ｍｍ、第１の環状ステップ５ａの立上
り部５ａｌの外径０１８７ｍｍ、第２の環状ステップ５
ｂの立上り部５ｂ１の外径ｐ２６６ｍｍ、第３の環状ス
テップ５ｃの立上シ部５ｃｌの外径５０ｍｍ、各コーナ
部５　ａ３ｒ　５　ａ４　＋５ｂ３　　＋５ｂ４　　＋
５ｃ３　　＋５ｃ４の曲率半径１２〜１．４ｍｍ、（対
応するポンチ等の曲率部の曲率半径ｒｌ、０＋ｎｍ）、
注ぎ口部２ｅの外径３８．５柵。

各部分の板厚は第１表に示す。

以上のように各コーナ部の曲率半径は円周方向に／１〕
い実質的に均一で、アルミニウム合金製の開口用タブ付
キャップ（厚さ０．２３ｍｍ）を軸荷重７０　ｋｇで、
上部体のまま注ぎ口部２ｅに打栓したが、肩部２ｃの変
形、首部２ｅ１やビード部２ｅ２の潰れ等の異常はみら
れなかった。また瞬間耐圧値は７．　Ｏ、に９／Ｃｍ２
であッた。

瞬間剛王位は、瞬間耐圧試験器Ｊ工５８９０１７−１９
７９との間で水漏れが起った時、もしくはキャップが外
れた時の内圧を測定することによって求めた。

比較のため各コーナ部に対応するポンチ等の曲率半径ｒ
を６１Ｉ１ｍとした以外は、前記と同様にして上部体を
形成した。この場合の各コーナ部の曲率半径は、ブラン
クの圧延平行方向および直角方向に対応する部分が１２
〜１４ｍｍ、それ以外の部分の夫々か７〜８踊であった
。各部分の板厚を第１表に示す。前記と同様にして打栓
したが、コーナ部の圧延平行方向および直角方向に、対
応する部分が盛シ上り（約２叫）、その他の部分が陥没
（約２ｍｍ）した。また首部２ｅｌとビード部２ｅ２に
かなりの変形がみられた。瞬間１ｆｆｉ（王位は５．０
ｋｇ／ｃｍ２てあった。

第　　１　　表

【図面の簡単な説明】

断面図、第３図は比較例である上部体の肩部成形時の挙
動を説明するだめの縦断面図、第４図（ａ）。 （ｂ）　、　（ｃ）　、（ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆ
）　、　（ｇ）は、第１図の上部体を形成する工程を示
す縦断面図である。 １・・・金属容器、２・・・上部体、２Ｃ・・・肩部、
２ｅ・・・注ぎ口部、５ａ、５ｂ＋５ｃ・・・環状ステ
ップ、５ａ３＋５ａ４　ｒ　５ｂ３＋　５ｂ４　＋　５
ｃ３　＋　５ｃ４　・・・コーナ部手絖補正書 昭和５８年２月３　日 ４′ｊ許庁長官　　若　杉　和　夫　殿１□ノ１件の表
示 ｉ（イ和５７年特許願第２１３３５４号２発明の名称 金属容器の」二部体およびその製造方法３浦正をする者 ｑｒ件との１４ｇ係　　特許出願人 ４代　胛　人 住所　　〒１０５東京都港区芝犬四−丁目・１番４号３
０９６、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」の欄 ７、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）　　明細書第１頁第１７行の「・・・複数の・・
・」を削除する。 （３）同第４頁第２行の「・・・複数の・・・」を削除
する。 （４）　　同第４頁第３行の１・・・同心に」を削除す
る。 （５）　　同第４頁第７行に１・・・シャープで同心の
複数の」とあるを、「・・・シャープな」に補正する０ （６）同第９頁第１４行および第１５行に、「・・１６
−・」とあるを、「・・・１．７５・・」と補正する０ （７）　　同第９頁第２０行の下に次の文を加入する。 「同様にして、上部体２の胴部２ａの外径と第１の環状
ステップ５ａ（すなわち最下位の環状ステツノ）の外径
ＤＩの比も、１．２〜１．７５であることが望ましい。 」 （８）同第１０頁第５行に「・・２ｂ、・・・」とある
を、「　・２ｂ・・」に補正する。 （９）　　同第１；３頁第２行と第３行の間に次の文を
加入する。 「本発明は以上の実施例によって制約されるものでなく
、例えば、上部体の外径が比較的小さい場合等には、環
状ステップは１個であってもよい。この場合も上部体の
胴部２ａの外径と環状ステップの外径の比は１．２〜１
７５であることが望ましい。」 （１０）　　同第１３頁第４行の「同心に・・・」、お
よび「・・・複数の・・・」を削除する。 ０υ　同第１；３頁第６行の「・・各・・・」を削除す
る。 ２、　’ｔ”ｉ許請求の範囲 （１）　　内側上方に延びる肩部と該肩部の上端に接続
する注ぎ口部を有する、金属容器の一体成形さ３れた一
ヒ部体であって、該肩部には階段状に、断面が比較的シ
ャー７０な環状ステツノが形成されていることを特徴と
する金属容器の上部体。 （３）　　円形の金属ブランクを多段絞り加工して、断
面が比較的ンヤーゾな環状ステ、ｆを有する内側上方に
延びる肩部を形成し、次いで該肩部の上端に接続して注
ぎ口部を形成することを特徴とする金属容器の上部体の
製造方法。 の製造方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ｊ）内側上方に延びる肩部と該肩部の上端に接続する
   注ぎ口部を有する、金属容器の一体成形された上部体で
   あって、該肩部には階段状に複数の、断面が比較的シャ
   ープな環状ステップが同心に形成されていることを特徴
   とする金属容器の上部体。 （２）円形の金属ブランクを多段絞り加工して、断面が
   比較的シャープで同心の複数の環状ステツノ°を有する
   内側上方に延びる肩部を形成し、次いで該ｈ１部の上端
   に接続して注ぎ口部を形成することを特徴とする金属容
   器の上部体の製造方法。