JPWO2018070542A1 - ２ピース缶胴の成形方法、その製造装置および２ピース缶胴 - Google Patents

Abstract

本発明は、２ピース缶において、缶用鋼板の板厚を薄くした際に圧潰性能や耐圧性能の低下を抑制するために、圧潰性能や耐圧性能に寄与する缶底の位置を特定し、加工中にその位置の板厚を厚くすることで、缶底の圧潰性能や耐圧性能を向上させる缶、および、その製造方法、製造装置を提供する。そのため、圧潰性能や耐圧性能に及ぼす缶底の各位置の寄与度を評価し、缶底のうち接地部が各性能に寄与することを明らかにした。接地部の板厚を厚くする加工方法として、予加工工程で缶底の接地溝部が成形完了時の缶底の接地溝部より深くなるような形状に成形した後に、本加工工程で缶胴コーナー部〜外壁部、および、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドと上型で挟持して接地部に生じる材料のたるみを下型で押潰す加工方法を特徴とする。

Description

本発明は、缶底の圧潰性能や耐圧性能を向上させる缶、および、その製造方法、製造装置に関する。

飲料缶の分野においては、缶の素材費や輸送費の低減を目的として、缶用鋼板は板厚を薄くすることが求められている。飲料缶は、缶の上蓋および缶胴から缶底までが一体となった部分の２つに分かれた２ピース缶と、上蓋、缶胴、下蓋の３つに分かれた３ピース缶の２つに分類される。２ピース缶では、降伏応力や引張強度などの強度の特性を同じまま板厚を低下させると、缶底部の圧潰性能や耐圧性能が不足し、缶に内容物を充填した際に缶底が変形したり、ホットコーヒーなど缶を加熱した際に溶液が膨張して缶底が変形したり、輸送中などに衝撃が加わり変形するという課題がある。一般に、缶底の圧潰性能や耐圧性能は（強度）×（板厚）^ｎに比例すると言われており、ｎは１．０以上３．０以下の値であり缶底の形状や板厚などの条件によって変化する。

缶用鋼板を薄肉化した場合には、鋼板の強度を向上させることで缶底部の諸性能を満たしてきた。しかし、強度を増大させると、延性が低下したり、異方性が大きくなる場合がある。このため、缶の製造時に、割れやしわなどの不良現象が起きることが懸念される。

先述の通り、缶底部の圧潰性能や耐圧性能は強度と板厚の関数であるため、缶の加工中の変形挙動を利用して缶底の板厚を厚くすることができれば、強度の急激な増加を伴うことなく諸性能を満たすことができる。加工中の挙動だけで缶底全体の板厚を厚くすることは技術的に困難であるので、発明者らは圧潰性能や耐圧性能に寄与する缶底の位置を特定し、その位置の板厚を厚くする加工方法を知見した。

このような試みについて、過去の文献を調べた。特許文献１には、缶の開口部近傍に板厚差を与える加工方法が記載されている。特許文献２には、スエージング加工によって缶胴面の板厚を制御する加工方法が記載されている。特許文献３や特許文献４には、缶底の平坦度や打検性のバラつきを抑制する手段に関するものが記載されている。しかし、缶の加工中に接地部の板厚を厚くする方法に関するものはなかった。

次に、２ピース缶の缶胴から缶底までの部分の一般的な缶の製造工程を以下に記す。説明を簡便にするため、缶底の各位置の名称を図１内に示す通りとする。図１は缶底の断面であり、缶中央部１０ｂの平坦な部分から中央コーナー部１０ｃ、環状凹部１０ｄ、内壁部１０ｅ、接地部１０ｆ、外壁部１０ｇ、外壁コーナー部１０ｈ、缶胴コーナー部１０ｉから缶胴部１０ｊに接続されたもので缶底は構成される。缶の種類によっては、缶中央部１０ｂが平坦ではなく缶の内側へ凸に膨らんでいる場合もある。

２ピース缶の缶胴から缶底までが一体となった部分の一般的な製造工程を図２と図３に示す。まず、図２のように円形の素材から最終製品の缶よりも径が大きなカップ成形品１５を成形する。次に、図３のようにカップ成形品１５を製缶加工機にセットして缶を成形する。製缶加工機は大きく分けて、再絞り工程２０ａ、しごき加工工程２０ｂ、缶底の加工工程２０ｄ、缶の排出工程２０ｃに分けられる。金型は、上型２１、再絞り工程の板押さえ２２、再絞り工程のダイス２３、複数のしごき型２４、缶底成形用の下型２６とパッド２７ａ、排出用のストリッパー２５から構成される。パッド２７ａはコイルスプリングやガスシリンダなどで接続されることで、上型２１と挟持することで素材を押さえることが出来る。また、下型２６もパッド２７ａと同様にコイルスプリングやガスシリンダと接続した場合もある。コイルスプリングやガスシリンダと接続していれば、下死点から上死点に上型２１が戻る際に、反力で成形品に紙面上方向の荷重が働き成形品を機外へ排出しやすくなる。

製缶加工機での各工程の詳細を図４〜図７に示す．再絞り工程では、図４のように、カップ成形品１５を最終製品の直径まで縮径を行う。しごき加工工程では、図５のように、上型２１としごき金型２４の間を素材が通過することで、缶胴がしごかれて缶胴の板厚を減少し缶胴が伸ばされていく。通常、しごき金型２４は複数個設けられる。缶底の加工工程では、図６のように、上型２１とパッド２７ａによって外壁部１０ｇ、外壁コーナー部１０ｈ、缶胴コーナー部１０ｊが押さえられた後に、上型２１と下型２６に挟持されることで缶底が形成される。最後に、缶の排出工程は、図７のように、上型２１が紙面上側へ戻っていく際に、缶の開口部にストリッパー２５が引っかかり製缶装置から外へ排出される。

このような従来加工方法で製作された板厚の変化率の分布を図８に示す。図８（ｉ）は板厚を測定した位置であり、図８（ｉｉ）は元厚に対する板厚の変化率を表す。板厚を測定した位置は、点Ａは缶中央部の原点、点Ｂは中央コーナー部１０ｃの中点、点Ｃは環状凹部１０ｄの頂点、点Ｄは内壁部１０ｅの中点、点Ｅは接地部１０ｆの頂点、点Ｆは外壁部１０ｇの中点、点Ｇは外壁コーナー部１０ｈの中点、点Ｈは缶胴コーナー部１０ｉの中点である。缶中央部や中央コーナー部などの各名称は、図１で定義した通りの名称である。

下型２６と上型２１で挟持される際に、環状凹部１０ｄと接地部１０ｆの頂点に材料が食い込むことで、環状凹部１０ｄと接地部１０ｆの間に張力が生じて、点Ａから点Ｆに至るまでが板厚を減少し、特に湾曲部の頂点となる点Ｃと点Ｅの板厚は大きく減少する。点Ｃと点Ｅでは、点Ｃの板厚減少率のほうが大きい。

特開２００８―１３２５２２号公報 ＷＯ０９／０１９８４１号公報 特開２０００−２６３１７０号公報 特開２０１１−２３６８８５号公報

本発明では、２ピース缶において圧潰性能や耐圧性能に寄与する缶底の位置を特定し、加工中にその部分の板厚を厚くすることで、缶底の圧潰性能や耐圧性能を向上させる缶、および、その製造方法、製造装置を提供する。

上記の課題を解決するため、本発明者は次の検討を行った。
まず、耐圧性能や圧潰性能に寄与する缶底の位置を特定するため、表１のように缶底の各部位に板厚の分布を与えた缶底と缶胴から構成される部分的な解析モデルにて、２次元の軸対称の有限要素法解析（以下、ＦＥＭと称する）により各性能を評価した。缶底の各部位の名称は図１で定義した通りである。

耐圧性能は、図９のように缶の開口端３２の上下方向の動きを拘束した状態で、缶底部に内圧３０を与えたときの膨出量３３を評価し、膨出量と内圧の関係を図１０に示す。内壁部１０ｅのみの板厚を厚くした条件５と接地部１０ｆのみの板厚を厚くした条件６は、缶底全体を厚くした条件２以外の条件に比べ膨出量が小さく耐圧性能が高い。特に、接地部１０ｆのみを板厚を厚くした条件６は、缶底すべての板厚を厚くした条件２よりも耐圧性能に肉薄しており、耐圧性能に寄与する部位は接地部１０ｆであることが分かる。

圧潰性能は、図１１のように、固定された台３４ｂに置いた缶を圧子３４ａで垂直に押した。押したときの荷重と変位量の関係を図１２に示す。接地部１０ｆのみの板厚を厚くした条件６は、缶底全体を厚くした条件２以外の条件に比べ荷重が高く圧潰性能が高い。また、条件６は、缶底すべての板厚を厚くした条件２よりも荷重に近づいており、圧潰性能に寄与する部位は接地部１０ｆであることが分かる。

以上の結果から、耐圧性能や圧潰性能に寄与する位置は接地部１０ｆである。接地部１０ｆの位置のみが厚い缶底の構造であれば、缶の重量を増すことなく耐圧性能や圧潰性能を向上させることが出来る。そこで、缶底の加工中に接地部を厚くする加工方法と製造装置を考案した。加工方法はとくに、特殊な回転機構や多軸の制御機構を使うことなく、一般的なプレス装置のような一方向の往復運動のみで加工可能な方法とした。

接地部１０ｆの板厚を厚くする基礎的なメカニズムを図１３に示す。缶底を加工する金型は、前記の上型２１、外壁部から缶胴コーナー部までを押さえることができるパッド２７ａ、および、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを押さえることができるパッド２７ｂ、接地部を押さえることが出来る下型２７ｃから構成されるものとする。パッド２７ａとパッド２７ｂはコイルスプリングやガスシリンダなどで接続されており、上型２１により素材を押さえることが出来る。また、下型２７ｃに接触する前に、パッド２７ａとパッド２７ｂで押さえられる型構造とする。

図１３（ｉ）のように、パッド２７ａとパッド２７ｂと上型２１とで素材を押さえた際に、最終的に接地部１０ｆとなる位置の素材がたるむような状態を作り出すことが出来れば、図１３（ｉｉ）のように最終的に下型２７ｃと上型２７ａで素材の接地部１０ｆを押し潰すことで、たるみの分だけ線長が縮むことで接地部１０ｆの板厚を厚くすることが出来る。

また、図１３（ｉｉｉ）のように、下型２７ｃは、パッド２７ａやパッド２７ｂと同様にコイルスプリングやガスシリンダと接続した場合でも同様の効果が得られる。

考案した図１３の方法では、パッド２７ａとパッド２７ｂと上型２１とで素材を押さえた際に、たるみ４０を生じさせることが重要である。しかし、従来の製缶加工方法では、缶底加工の前にある再絞りやしごき加工工程によって、缶底部から缶胴部へ大きな張力が生じるため、たるみ４０を生じさせることが難しい。そこで、たるみ４０を作り出す方法として、製缶加工機内での工程を２つの工程に分割することを知見した。前半の予加工工程で再絞りやしごき工程を行いつつ、たるみを作り出せるよう缶底を予備形状に加工し、後半の本加工工程でたるみを押し潰して、接地部の板厚を増加させて缶底を加工する方法である。

前半の予加工工程４２を図１４と図１５、後半の本加工工程を図１６と図１７に図示する。前半の予加工工程では、再絞り工程４２ａ、しごき加工工程４２ｂ、缶底の予加工工程４２ｄ、缶の排出工程４２ｃから構成される。図３の従来加工方法とは、予加工上型４３、予加工下型４４ｄ、予加工パッド４４ｅが従来の金型構成と異なり、従来の上型２１よりも缶中央部と接地部との深さが長くなっており、接地溝部１０ｋが深い形状が得られる。再絞り工程４２ａ、しごき加工工程４２ｂは図３の従来加工方法と同様であり、再絞りにより初期のカップの径が製品の径まで縮径され、しごき加工により缶胴部の板厚が減じる。缶底の予加工工程４２ｄでは、図１５のように、予加工上型４３と予加工パッド４４ｅによって最終的に外壁部、外壁コーナー部、缶胴コーナー部となる位置が押さえられた後に、予加工上型４３と予加工下型４４ｄに挟持されることで缶底の予備形状が形成される。缶の排出工程４２ｃでは、予加工上型４３が紙面上側へ戻っていく際に、缶の開口部にストリッパー２５が引っかかり製缶装置から外へ排出される。この際、予加工下型４４ｄは加工終了後に成形品を機外へ排出しやすいようにスプリングやガスクッションなどの反力を発生させる機構のものと接続していても良い。

後半の本加工工程４６では、図１６のように、製品の缶底と同じ形状を有する上型２１および、パッド２７ａ、パッド２７ｂ、下型２７ｃ、ストリッパー２５で構成されている。ストリッパー２５上に予加工工程の成形品４５を置いて成形が開始される。図１７のように、前半の工程で接地部が深く成形されているため、パッド２７ａとパッド２７ｂで素材が押さえられることで、図１１と同様の接地部近傍にたるみが生じる。上型２１がそのまま下降すると下型２７ｃに押し潰されることで接地部の板厚のみが増加することができる。上型２１が上方へ戻る際に、ストリッパーに缶の開口部が引っかかることで装置の外に排出される。この際、下型２７ｃは加工終了後に成形品を機外へ排出しやすいようにスプリングやガスクッションなどの反力を発生させる機構のものと接続していても良い。

以上の工程により、缶胴部を成形しつつ、接地部１０ｆの板厚を厚くした缶底部を成形することが可能である。

本発明は、上記の知見に基づいて完成したものであり、下記１項〜７項の接地部の板厚を厚くする缶の製造方法、下記８項〜１３項の製造装置、ならびに、下記１４項〜１６項の缶底の形状を要旨としている。

１．２ピース缶の缶胴を成形するに当たり、
最終製品の缶よりも径が大きなカップ成形品を成形するカップ成形工程と、
当該カップ成形品を最終製品の直径まで縮径を行う再絞り工程と、
その後缶胴をしごいて当該缶胴の板厚を減少させ伸ばすしごき加工工程と、
缶底の接地溝部が成形完了時の缶底の接地溝部より深くなるような予加工上型により接地溝部を成形する缶底の接地溝部の予加工工程と、
予加工工程の成形品に対し缶底を形成する際に、外壁部から缶胴コーナー部まで、および、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドと上型で挟持した状態で、下型により前記成形完了時の缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する接地部増肉工程を含む缶底の加工工程と、
成形された缶を製缶装置から外へ排出する缶の排出工程と、
を順に行い、さらに予加工工程の予加工上型の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｘと、
缶底の加工工程の上型の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｙが、
下記（１）式の範囲を満たす予加工工程の予加工上型と缶底の加工工程の上型を用いることを特徴とする２ピース缶胴の成形方法。
１．００Ｙ＜Ｘ≦１．１２Ｙ （１）

２．前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドの環状凹部の頂点よりも缶の外側に位置するように加工することを特徴とする１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。

３．前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、缶底の加工工程にて外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッドの内周側壁と、同缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドの環状凹部の頂点との間に位置するように加工することを特徴とする１項または２項に記載の２ピース缶胴の成形方法。

４．前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、最終製品の缶胴の接地部の頂点と一致するように加工することを特徴とする１項乃至３項のいずれか１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。

５．前記線長Ｘと、前記線長Ｙが、下記（２）式を満足することを特徴とする1項乃至
４項のいずれか１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。
１．０７Ｙ≦Ｘ≦１．１２Ｙ （２）

６．缶底の加工工程にて外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッドにかける荷重Ｆ１と、缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドにかける荷重Ｆ２は、下記（３）（４）式で表され、当該式内の係数Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ（５）（６）式の範囲内であることを特徴とする1項乃至５項のいずれか１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。
Ｆ１＝Ｋ１×Ｌａ×ｔ×ＴＳ （３）
Ｆ２＝Ｋ２×Ｌｂ×ｔ×ＴＳ （４）
Ｋ１ ≧ １２ （５）
Ｋ２ ≧ １２ （６）
ここで、素材の強度をＴＳ（ＭＰａ）、素材の元板厚をｔ（ｍｍ）、缶胴成形後の外壁部から外壁コーナー部を経て缶胴コーナーに至るまでの線長をＬａ（ｍｍ）、缶胴成形後の中央コーナー部から環状凹部を経て内壁部に至るまでの線長をＬｂ（ｍｍ）とする。

７．缶底の加工工程における外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッドと、同缶底の加工工程における缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドと、同缶底の加工工程における上型の表面の摩擦係数が０．０５以上０．４以下であることを特徴とする１項乃至６項のいずれか１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。

８．２ピース缶の缶胴を成形する製造装置であって、
最終製品の缶よりも径が大きなカップ成形品を成形するカップ成形工程には少なくとも予加工上型、予加工下型、予加工パッドを備え、
当該カップ成形品を最終製品の直径まで縮径を行う再絞り工程には少なくとも上型、再絞りパンチ、再絞りダイスを備え、
その後缶胴をしごいて当該缶胴の板厚を減少させ伸ばすしごき加工工程には１または複数のしごき型を備え、
缶底の接地溝部の予加工工程には少なくとも缶底の接地溝部が成形完了時の缶底の接地溝部より深くなるような予加工上型を備え、
接地部増肉工程を含む缶底の加工工程には少なくとも前記缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する下型、缶底の缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを成形するパッド、缶底の外壁部から缶胴コーナー部までを成形するパッドを備え、
成形された缶胴を製缶装置から外へ排出する缶の排出工程にはストリッパーを備え、
さらに予加工工程の予加工上型の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｘと、
缶底の加工工程の上型の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｙが、下記（７）式の範囲を満たす予加工工程の予加工上型と缶底の加工工程の上型であることを特徴とする２ピース缶胴を成形する製造装置。
１．００Ｙ＜Ｘ≦１．１２Ｙ （７）

９．前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドの環状凹部の頂点よりも缶の外側に位置するような予加工上型であることを特徴とする８項に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。

１０．前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、缶底の加工工程にて缶胴コーナー部〜外壁部を形成するパッドの内周側壁と、同缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドの環状凹部の頂点との間に位置するような予加工上型、前記缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する下型、缶底の缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを成形するパッド、缶底の外壁部から缶胴コーナー部までを成形するパッドであることを特徴とする８項または９項に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。

１１．前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、最終製品の缶胴の接地部の頂点と一致するような予加工上型、前記缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する下型、缶底の缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを成形するパッド、缶底の外壁部から缶胴コーナー部までを成形するパッドであることを特徴とする８項乃至１０項のいずれか１項に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。

１２．前記線長Ｘと、前記線長Ｙが、下記（８）式を満足するような予加工上型、前記缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する下型、缶底の缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを成形するパッド、缶底の外壁部から缶胴コーナー部までを成形するパッドであることを特徴とする８項乃至１１項のいずれか１項に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。
１．０７Ｙ≦Ｘ≦１．１２Ｙ （８）

１３．缶底の加工工程における缶胴コーナー部〜外壁部を形成するパッドと、同缶底の加工工程における缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドと、同缶底の加工工程における上型の表面の摩擦係数が０．０５以上０．４以下であることを特徴とする８項乃至１２項のいずれか１項に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。

１４．缶胴成形後の缶底の接地部の板厚が、加工前の素材の板厚よりも厚いことを特徴とする２ピース缶胴。

１５．予加工工程完了後の缶胴における缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長ｘと、缶底の加工工程完了後の缶胴における缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長ｙが、下記（９）式の範囲を満たすことを特徴とする２ピース缶胴。
１．００ｙ＜ｘ≦１．１２ｙ （９）

１６．前記線長ｘと、前記線長ｙが、下記（１０）式を満足することを特徴とする１５項に記載の２ピース缶胴。
１．０７ｙ≦ｘ≦１．１２ｙ （１０）

加工中に接地部の板厚を厚くすることで、素材の板厚を増大させることなく、耐圧性能や圧潰性能が向上することが出来る。また、接地部の板厚が厚くなった部分には、大きな加工硬化が加わり缶底の強度が増加する。

缶底の断面１０であり、各位置における名称を示す図である。 カップ成形品１５の加工を示しており、（ｉ）成形前と（ｉｉ）成形後の様子を示す図である。 一般的な２ピース缶の製缶加工を示す図である。 一般的な２ピース缶の製缶加工のうち、再絞り加工工程２０ａの（ｉ）成形中、（ｉｉ）再絞り成形が終了直前の様子を示す図である。 一般的な２ピース缶の製缶加工のうち、しごき加工工程２０ｂの（ｉ）成形前、（ｉｉ）成形中の様子を示す図である。 一般的な２ピース缶の製缶加工のうち、缶底加工工程の２０ｄの（ｉ）成形前、（ｉｉ）成形下死点の様子を示す図である。 一般的な２ピース缶の製缶加工のうち、缶の排出工程の様子２０ｃを示しており、（ｉ）上型２１が元の上死点まで戻る際に缶がストリッパー２５に接触する前、（ｉｉ）ストリッパー２５に接触して缶の開口部が引っかかり金型から缶が外れて、機外へ排出される様子を示す図である。 一般的な２ピース缶の製缶加工を経て得られた缶底の板厚の変化率を表しており、（ｉ）は缶底の断面１０のうち代表的な各点を示し、（ｉｉ）は各点における素材の元板厚からの変化率を示す図である。 耐圧性能に寄与する缶底の位置を調べるために行ったＦＥＭ解析の模式図である。 缶底の各位置の板厚を変えて耐圧性能を評価した際、接地部のボトム膨出量と内圧の関係を示す図である。 圧潰性能に寄与する缶底の位置を調べるために行ったＦＥＭ解析の模式図である。 缶底の各位置の板厚を変えて圧潰性能を評価した際、圧子に働く荷重と圧子の変位の関係を示す図である。 接地部１０ｆの板厚を厚くするための加工方法の機構を示しており、（ｉ）はパッドａとパッドｂで挟持された後の様子、（ｉｉ）成形下死点、（ｉｉｉ）はコイルスプリングやガスシリンダに接続された下型２７ｃを示す図である。 接地部の板厚を厚くするための加工方法について、前半の予加工工程４２の全体を示す図である。 予加工工程のうち、缶底部を加工する際の（ｉ）成形前と（ｉｉ）成形下死点の様子を示す図である。 接地部１０ｆの板厚を厚くするための加工方法について、後半の本加工工程４６の全体を示す図である。 本加工工程４６のうち、缶底部を加工する際の（ｉ）成形前、（ｉｉ）成形中、および、（ｉｉｉ）成形下死点の様子を示すである。 予加工工程の接地溝部の頂点５１が環状凹部の頂点５２より缶の内側５３ａに位置すると、缶中央でしわが生じて成形が不可となることを示しており、（ｉ）は本加工工程の成形前、（ｉｉ）本加工工程の成形中にしわが発生したことを示す図である。 予加工工程の接地溝部の頂点５１がパッド２７ａの内周側壁５５より缶の外側５６ｂに位置すると、接地部の板厚が十分に厚くならないことを示しており、（ｉ）は本加工工程の成形前、（ｉｉ）本加工工程の成形中を示す図である。 予加工工程の接地溝部の頂点５１が、パッド２７ａの内周側壁５５とパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２との間の位置６２にあるときの図であり、接地部の板厚が厚くなるための最も望ましい条件である。 （ｉ）は予加工上型４１の缶底部の線長Ｘ、（ｉｉ）は本加工の上型２１の缶底部の線長Ｙを示す図である。 予加工上型ｄの缶底部の線長Ｘと本加工の上型ａの缶底部の線長Ｙの比であるＸ／Ｙと、素材の元厚に対する接地部の板厚の増加率の関係を示した図である。 上型２１、パッド２７ａとパッド２７ｂで挟持された後に、たるみが過大の場合に押し潰すと座屈する様子を示しており、（ｉ）はパッド２７ａとパッド２７ｂで挟持された後の様子、（ｉｉ）成形中を示す図である。 一般的な加工法、および、発明した加工法で作成した缶の各位置における、素材の元厚に対する板厚の変化率を示した図である。 本加工工程におけるパッド２７ａとパッド２７ｂの荷重の適正範囲を示した図である。 本加工工程における上型２１、パッド２７ａとパッド２７ｂの摩擦係数が接地部の板厚の増加率に及ぼす影響を示した図である。 実施例、比較例で検討した缶の寸法を示した図である。

以下に、本発明の缶底の形状、缶の製造方法、ならびに、製造装置について、図面を参照しながら説明する。

予加工工程４２では最終製品形状よりも接地溝部が深い形状を得てから、次の本加工工程で図１７の通り、パッド２７ａとパッド２７ｂと上型２１とで挟持し接地部となる位置をたるませ、たるみ４０を押し潰すことで、接地部１０ｆの板厚を厚くする。発明者らが検討したところ、最終的に接地部１０ｆの板厚が厚くなる量や厚くなるかの可否は、予加工工程の成形品４５の形状に律則されることが判明した。以下に、予加工工程の成形品４５の形状が接地部の板厚１０ｆに与える影響を示す。

まず、予加工工程の接地溝部の頂点５１の位置については、パッド２７ｂの環状凹部の頂点５２よりも缶の外側に位置する必要があることが分かった。

予加工工程の接地溝部の頂点５１がパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２よりも缶の内側に位置する場合には、図１８のように、後半の本加工工程４６の際に、上型２１とパッド２７ｂの中でたるみが生じることで、しわ５４が発生して不良品となるためである。

加えて、パッド２７ａの内周側壁５５から缶の外側に寄った位置に接地溝部の頂点５１があると、しわなどの不良は生じないが、図１９のように後半の本加工工程の際に、パッド２７ａの外壁コーナー部５７となる部分に材料が当ることで、接地部の位置にたるみが生じにくくなり、十分に増肉が生じない場合がある。

一方で、図２０のように、予加工工程の接地溝部の頂点５１がパッド２７ａの内周側壁５５とパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２の間の位置にあれば、図１７のような状態となり、本加工工程４６において接地部まわりに、たるみ４０が生じて十分な増肉効果が得られる。さらには、上型２１の接地部の頂点６１、言い換えると、本加工工程にて成形される製品の接地部の頂点と接地溝部の頂点５１の位置を一致させることが望ましい。これは、後半の本加工工程４６にて接地部を増肉させるためには、予加工工程４２の段階でその位置に材料を集めておいたほうが良いためである。

以上より、予加工工程の接地溝部の頂点５１の位置は、パッド２７ｂの環状凹部の頂点５２よりも缶の外側に位置する必要があり、好ましくはパッド２７ａの内周側壁５５とパッド２７ｂの環状凹部５２の頂点の間の位置である。最も好ましくは上型２１の接地部の頂点６１、言い換えると、本加工工程にて成形される製品の接地部の頂点と接地溝部の頂点の位置５１を一致させることである。

次に、接地部１０ｆの板厚を厚くするためには、後半の本加工工程４６で、パッド２７ａとパッド２７ｂで押さえた際のたるみ４０の長さが重要となる。たるみ４０とはパッド２７ａとパッド２７ｂで押さえた際に素材が余りの部分であり、図２１（ｉ）の予加工上型４１の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｘ（成形後の缶中心から缶胴に至るまでの、後半の本加工工程の成形前の線長）と、図２１（ｉｉ）の上型２１の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｙ（成形後の缶中心から缶胴に至るまでの、後半の本加工工程の成形後の線長）の差や比と、たるみは相関があると言える。

そこで、缶中心から缶胴に至るまでの予加工上型４１と上型２１の線長Ｘ、Ｙの比率と、素材の元厚に対する接地部の板厚の増加率の関係を調査した。素材は、板厚を０．１５ｍｍ、強度を４６０ＭＰａとしたときの結果を図２２に示す。その結果、予加工上型４１の線長Ｘは上型２１の線長Ｙに比べ１．００倍超１．１２倍以下とする必要がある。線長比が１．１２倍より大きい場合には、図２３のように押し潰す際に、たるみ４０に座屈７５が生じて成形が不可となる。１．００倍以下では接地部の板厚の増加が期待できない。さらに好ましくは、１．０７倍以上１．１２倍以下の範囲である。また、１．０７倍以下の範囲では線長の比の増大に伴い、板厚の増加率が増えていく。１．０７倍以上１．１２倍以下の範囲では増加率が飽和し、この範囲の線長の比が望ましいといえる。一方、従って、予加工上型４１の上型２１に対する線長の比は、１．００倍超１．１２倍以下が必須であり、１．０７倍以上１．１２倍以下の範囲が望ましい。

また、発明した工法における缶底の板厚の分布を図２４に示す。発明した工法の結果は、予加工上型４１の線長Ｘは上型２１の線長Ｙに比べ６．５％大きくしたときの結果である。点Ａ〜点Ｈは、図８（ｉ）の通りである。図３の従来工法２０に比べて、缶の中心から接地部にかけて板厚が大きく増加している。特に、接地部１０ｆの頂点である点Ｅの板厚は、缶中央部の点Ａ、内壁部の点Ｄや外壁部の点Ｆなどの他の部位の板厚に比べて大きくなっており、加工前の素材の板厚よりも大きくなっている。つまり、本発明に係る工法によれば、予加工上型により成形される缶底の接地溝部の深さを変化させることにより、成形完了時（最終製品）の接地部の板厚（接地部１０ｆの頂点である点Ｅの板厚）を調整することができるのである。接地部の板厚は、加工前の素材の板厚に比べ５％以上増加することが好ましく、さらに好ましくは８％以上、より好ましくは１０％以上増加するとよい。図２４では、接地部１０ｆの頂点である点Ｅの板厚は、元の板厚に比べ２３％増加している（すなわち、加工前の素材の板厚の１２３％の板厚になっている）ことが分かる。また、従来工法２０から大きく板厚が減少した位置もなく、また円周方向でも均一であり、加工された缶に問題はないと言える。

加えて、副次的な効果として、押し潰すことで大きなひずみが加わり、加工硬化して缶底の強度が増加する。接地部に生じる相当塑性ひずみの量は従来工法では０．２４である一方で、発明した加工法では０．４０、つまり、１．７倍のひずみが生じる。硬度は、従来工法では母材よりも１．２６倍であったものが、発明工法では１．３４倍となり、硬くすることができる。

上型２１と予加工上型４１の線長の比を基準とすれば、上型２１の線長Ｙに対して、予加工上型４１の線長Ｘをどれだけ伸ばせば良いかを考慮すれば金型構造を設計することが出来るので、簡便であり工業上有用である。

接地部の板厚を厚くすることに重要な要素として、パッド２７ａとパッド２７ｂの荷重が挙げられる。これは、後半の本加工工程においてパッド２７ａとパッド２７ｂの荷重はある程度大きくなければ、接地部を押潰している際の反力でパッドが浮き上がって、接地部の材料が外壁部側や内壁部側に流出して期待した増肉率が得られないためである。パッド２７ａとパッド２７ｂが上型と挟持する際の荷重はそれぞれ、
・パッド２７ａの荷重＝Ｋ１×Ｌａ×ｔ×ＴＳ
係数Ｋ１ ≧ １２
・パッド２７ｂの荷重＝Ｋ２×Ｌｂ×ｔ×ＴＳ
係数Ｋ２ ≧ １２
であることが好ましい。ここで、素材の強度をＴＳ、素材の元板厚をｔ、製品の缶底の外壁部１０ｇ・外壁コーナー部１０ｈ・缶胴コーナー部１０ｉに至るまでの線長をＬａ、製品の缶底の中央コーナー部・環状凹部・内壁部に至るまでの線長をＬｂとする。素材の板厚を０．１５ｍｍ、強度を４６０ＭＰａとしたときに、たるみが流出しない荷重の範囲は図２５の灰色に塗った範囲であり、Ｋ１≧１２、Ｋ２≧１２にあることが望ましい。

接地部１０ｆの板厚を厚くすることに重要な要素としては、型表面の摩擦係数も挙げられる。接地部の板厚を厚くするには、たるみを押し潰した際に外壁部と内壁部側に流出しないようにする必要がある。流出しないようにするには、型の表面に凹凸加工を設けることで摩擦係数を高めれば、素材の移動を抑制することができる。発明者が検討したところ、上型２１、パッド２７ａ、パッド２７ｂの型表面の摩擦係数は、０．０５以上０．４以下であることが好ましいことが分かった。摩擦係数の効果を示した結果を図２６に示す。摩擦係数が０．０５以上になると流出が抑制されだし、結果として増肉率が増大し、摩擦係数が０．１以上で増肉率が一定となる。型の摩擦係数が０．４より大きくなると型表面の粗さが増すため、加工時に材料が型に摺動した際、製品に疵が生じる懸念があるため、０．４以下が望ましい。

本加工方法は、一般的な缶用金属板材である板厚０．０８ｍｍ〜０．３０ｍｍの鋼板、板厚０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍのアルミニウム板へ適用可能である。金属板材の表面に、薄クロムめっきや錫めっきなどのめっき処理されている場合、樹脂フィルムが被覆されている場合、めっき処理されたものに樹脂フィルムを被覆されている場合でも適用可能である。

比較例１
引張強度３５０ＭＰａ、板厚０．２３ｍｍの缶用鋼板を用いて、２ピース缶を次に示す従来の加工方法で製作した。まず、最終製品の缶よりも径が大きなカップ成形品１５を製作した。カップ成形品１５を最終製品の径まで縮径を行う再絞りをした後に、缶胴をしごいて当該缶胴の板厚を減少させ伸ばした。再絞りにより缶の内径をΦ５３ｍｍまで縮径し、缶胴をしごくことで缶胴の板厚を０．２３ｍｍから０．０８ｍｍまで減肉させた。そして、外壁部から缶胴コーナー部までをパッド２７ａと上型２１で挟持した状態で、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを下型２６に素材をプレスして缶底を加工した。得られた缶底の断面形状は図２７の通りである。

この方法では、カップ成形品１５を製作して再絞りとしごき成形を行った後に、製品形状となる缶底を成形するため、予加工工程４２が存在しない。そのため、予加工上型４１の線長Ｘを定義することができないため、線長Ｘと線長Ｙの比率を定義することができない。得られた缶底の接地部の板厚は０．２１８ｍｍであり、加工前の素材の板厚より０．９５倍に減少した。

実施例１
引張強度３５０ＭＰａ、板厚０．２３ｍｍの缶用鋼板を用いて、２ピース缶を本発明に従う方法で製作した。まず、最終製品の缶よりも径が大きなカップ成形品１５を製作した。カップ成形品１５を最終製品の径まで縮径を行う再絞りをした後に、缶胴をしごいて当該缶胴の板厚を減少させ伸ばした。再絞りにより缶の内径をΦ５３ｍｍまで縮径し、缶胴をしごくことで缶胴の板厚を０．２３ｍｍから０．０８ｍｍまで減肉させた。そして、缶底の接地溝部が成形完了時の缶底の接地溝部より深くなるような形状を有する予加工上型４３により、予加工を行う。予加工工程４２を行った加工品に対して、外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａと、缶中央部、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂで押さえた状態で、缶底の接地溝部を押潰して接地部１０ｆを増肉させる。押し潰した際に得られた缶底の断面形状は図２８である。最後に、缶を金型より排出した。このとき、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．０７倍とした。

得られた加工品の缶底の接地部の板厚は０．２７６ｍｍであり、加工前の素材の板厚より１．２０倍に増加した。比較例１の方法では接地部１０ｆの板厚は増加しないが、本発明の方法では接地部の板厚が、加工前の板厚よりも増加する。

比較例２
実施例１と同じ加工方法で缶を製作した。ただし、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．１６倍とした。

結果は、押し潰した接地部の周りで座屈が生じて折れ込んだため、製品を得ることができなかった。このように、Ｘ≧１．１２Ｙでは成形が不可である。

比較例３
実施例１における予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶の中心軸から１５ｍｍの位置として缶底の予加工を行った。この場合、接地溝部の頂点５１は、缶底の加工工程でのパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２よりも缶の内側の位置にある。予加工を行った加工品に対して、外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａと、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂで押さえた状態で、缶底の接地溝部を押潰して接地部を増肉させた。このとき、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．０７倍とした。

しかしながら、パッド２７ｂで押さえる際に、上型２１とパッド２７ｂの間で、座屈が生じてシワとなり、製品を得ることが出来なかった。このように、接地溝部の頂点５１は缶底の加工工程でのパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２よりも缶の内側の位置にある場合には、成形が不可である。

実施例２
実施例１における予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶の中心軸から２５．５ｍｍの位置として缶底の予加工を行った。この場合、接地溝部の頂点５１はパッド２７ａの内周側壁５５よりも缶の外側にあり、外壁部から缶胴コーナー部までの位置にある。予加工を行った加工品に対して、外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａと、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂで押さえた状態で、缶底の接地溝部を押潰して接地部１０ｆを増肉させた。このとき、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．０７倍とした。

得られた加工品の缶底の接地部１０ｆの板厚は０．２５１ｍｍであり、加工前の素材の板厚より１．０９倍に増加した。

実施例３
実施例１における予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶の中心軸から２２ｍｍの位置として缶底の予加工４２を行った。この場合、接地溝部の頂点５１は、缶底の加工工程にて外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａの内周側壁５５と、同缶底の加工工程にて中央コーナー部〜環状凹部〜内壁部を形成するパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２との間に位置する。予加工を行った加工品４５に対して、外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａと、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂで押さえた状態で、缶底の接地溝部を押潰して接地部１０ｆを増肉させた。このとき、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．０７倍とした。

得られた加工品の缶底の接地部の板厚は０．２６７ｍｍであり、加工前の素材の板厚より１．１６倍に増加した。

比較例３、実施例２と実施例３の結果を比べると、予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶底の加工工程でのパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２よりも缶の内側の位置になると成形不可であり、缶底の環状凹部の頂点５２よりも缶の外側の位置になると成形可能である。実施例２と実施例３の結果を比べると、予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶底の加工工程にて外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａの内周側壁５５と、同缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２との間にあったほうが接地部の板厚の増加率が向上する。

実施例４
実施例１における予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶の中心軸から２３．５ｍｍの位置として缶底の予加工を行った。この場合、接地溝部の頂点は、本加工工程の上型２１の接地部の頂点６１に位置し、本加工工程にて成形される製品の接地部の頂点に相当する。予加工を行った加工品に対して、外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａと、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂで押さえた状態で、缶底の接地溝部を押潰して接地部１０ｆを増肉させた。このとき、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．０７倍とした。

得られた加工品の缶底の接地部の板厚は０．２７６ｍｍであり、加工前の素材の板厚より１．２倍に増加した。

実施例３と実施例４の結果を比べると、予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶底の加工工程にて外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａの内周側壁５５と、同缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂの環状凹部の頂点５２との間の中でも、本加工工程にて成形される製品の接地部の頂点（本加工工程の上型２１の接地部の頂点６１）に位置する条件の方が、接地部の板厚は厚くなる。

実施例５
実施例４のように、予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶の中心軸から２３．５ｍｍの位置として缶底の予加工を行った。この場合、接地溝部の頂点は、本加工工程の上型２１の接地部の頂点６１に位置する。予加工を行った加工品に対して、外壁部〜缶胴
コーナー部を形成するパッド２７ａと、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂで押さえた状態で、缶底の接地溝部を押潰して接地部１０ｆを増肉させた。このとき、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．０５倍、１．０７倍、１．０９倍とした。

得られた加工品の缶底の接地部の板厚は、ＸがＹの１．０５倍のとき、０．２５１ｍｍであり元の板厚の１．０９倍厚くなった。ＸがＹの１．０７倍のとき、０．２７６ｍｍであり元の板厚の１．２倍厚くなった。ＸがＹの１．０９倍のとき、０．３０２ｍｍであり素材の元板厚の１．３１倍厚くなった。

Ｘが大きいほど接地部の板厚が増加しやすくなり、素材の元板厚よりも１．２倍以上厚くなるには、ＸがＹの１．０７倍以上であることが好ましいといえる。また、比較例２の通り、ＸがＹの１．１２倍以上になると成形が不可になる。

実施例６
実施例４のように、予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶の中心軸から２３．５ｍｍの位置として缶底の予加工を行った。この場合、接地溝部の頂点は、本加工工程の上型２１の接地部の頂点６１に位置する。予加工を行った加工品に対して、外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａと、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂで押さえた状態で、缶底の接地溝部を押潰して接地部１０ｆを増肉させた。このとき、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．０７倍とした。

このとき、缶底の加工工程にて缶胴コーナー部〜外壁コーナー部〜外壁部を形成するパッド２７ａにかける荷重Ｆ１と、缶底の加工工程にて缶中央部〜中央コーナー部〜環状凹部〜内壁部を形成するパッド２７ｂにかける荷重Ｆ２は、（Ｆ１、Ｆ２）＝（８４００Ｎ、１２６０Ｎ）、（４４７０Ｎ、１２６０Ｎ）、（８３９０Ｎ、６７１０Ｎ）を与えた。Ｆ１とＦ２を下記のように表した時、
Ｆ１＝Ｋ１×Ｌａ×ｔ×ＴＳ （３）
Ｆ２＝Ｋ２×Ｌｂ×ｔ×ＴＳ （４）
（Ｆ１、Ｆ２）＝（１０９００Ｎ、７２７０Ｎ）のときは（Ｋ１、Ｋ２）＝（１３、１３）、（Ｆ１、Ｆ２）＝（８３９０Ｎ、１２６０Ｎ）のときは（Ｋ１、Ｋ２）＝（１５、１５）、（Ｆ１、Ｆ２）＝（４４７０Ｎ、１２６０Ｎ）のときは（Ｋ１、Ｋ２）＝（８、１５）、（Ｆ１、Ｆ２）＝（８３９０Ｎ、６７１０Ｎ）のときは（Ｋ１、Ｋ２）＝（１５、８）となる。素材の強度をＴＳ（ＭＰａ）、素材の元板厚をｔ（ｍｍ）、外壁部〜外壁コーナー部〜缶胴コーナーに至るまでの線長をＬａ（ｍｍ）、中央コーナー部〜環状凹部〜内壁部に至るまでの線長をＬｂ（ｍｍ）とする。

得られた加工品の缶底の接地部の板厚は、（Ｋ１、Ｋ２）＝（１３、１３）のとき、０．２７１ｍｍであり元の板厚の１．２倍厚くなった。（Ｋ１、Ｋ２）＝（１５、１５）のとき、０．２７６ｍｍであり元の板厚の１．２倍厚くなった。（Ｋ１、Ｋ２）＝（８、１５）のとき、０．２５３ｍｍであり元の板厚の１．０８倍厚くなった。（Ｋ１、Ｋ２）＝（１５、８）のとき、０．２５１ｍｍであり元の板厚の１．０９倍厚くなった。Ｋ１≧１２、Ｋ２≧１２であれば、押し潰す接地部以外の位置をしっかりと押さえられるため十分な板厚の増加率が得られ、好ましい条件と言える。

実施例７
実施例４のように、予加工工程完了後の接地溝部の頂点５１が、缶の中心軸から２３．５ｍｍの位置として缶底の予加工を行った。この場合、接地溝部の頂点は、本加工工程の上型２１の接地部の頂点６１に位置する。予加工を行った加工品に対して、外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａと、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂで押さえた状態で、缶底の接地溝部を押潰して接地部１０ｆを増肉させた。このとき、予加工工程４２の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの線長に相当する予加工上型４３の線長Ｘと、本加工工程４６の完了後の成形品の中心部〜缶胴コーナー部までの長さに相当する上型２１の線長Ｙについて、ＸはＹの１．０７倍とした。

また、缶底の加工工程における外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッド２７ａと、同缶底の加工工程における缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッド２７ｂ、同缶底の加工工程における上型２１の表面の摩擦係数を、０．０４、０．０８、０．１２、０．３、０．４５として加工を行った。

摩擦係数が０．０４のときは、接地部の板厚は０．２５２ｍｍであり、素材の元板厚の１．１倍となる。摩擦係数が０．０８のときは、接地部の板厚は０．２７２ｍｍであり、素材の元板厚の１．１８倍となる。摩擦係数が０．１２のときは、接地部の板厚は０．２７６ｍｍであり、素材の元板厚の１．２倍となる。摩擦係数が０．３のときは、接地部の板厚は０．２７７ｍｍであり、素材の元板厚の１．２倍となる。摩擦係数が０．４５のときは、接地部の板厚は０．２７７ｍｍであり、素材の元板厚の１．２倍となったが、缶の表面に疵が現れた。

よって、摩擦係数が大きいほど、接地部の板厚が厚くなり、０．０５以上あることが好ましい。一方で、摩擦係数が０．４より大きくなると、疵が現れやすくなるので、０．４以下が好ましい。

本発明は、缶、特に２ピース缶に適用することができる。

１０：缶底の断面図
１０ａ：缶の中心軸
１０ｂ：缶中央部
１０ｃ：中央コーナー部
１０ｄ：環状凹部
１０ｅ：内壁部
１０ｆ：接地部
１０ｇ：外壁部
１０ｈ：外壁コーナー部
１０ｉ：缶胴コーナー部
１０ｊ：缶胴部
１０ｋ：接地溝部
１１：カップ成形工程のパンチ
１２：カップ成形工程の板押さえ
１３：カップ成形工程のダイス
１４：成形前の円形状の金属板材
１５：成形後のカップ成形品
２０：一般的な製缶加工機
２０ａ：再絞り工程
２０ｂ：しごき加工工程
２０ｃ：缶の排出工程
２０ｄ：缶底の加工工程
２１：上型
２２：再絞り工程の板押さえ
２３：再絞り工程のダイス
２４：しごき加工の金型
２４a：しごき型と金属板材の接触
２５：ストリッパー
２５ａ：缶の開口部とストリッパーの接触
２６：下型
２７ａ：外壁部〜外壁コーナー部〜缶胴コーナー部を押さえるパッド
２７ｂ：缶中央部〜中央コーナー部〜環状凹部〜内壁部を押さえるパッド
２７ｃ：接地部を押し潰す下型
２８：再絞り後の直径
２９：再絞り前の直径
３０：内圧
３１：内圧を与えて変形した缶底
３２：缶の開口部の端
３３：内圧により変形した缶底の膨出量
３４ａ：下降する圧子
３４ｂ：固定された台
４０：パッド２７ａとパッド２７ｂで挟持したときに接地部周りに生じる材料のたるみ
４１：上型２１と下型２７ｃによって、たるみが押し潰されて、板厚が増加した接地部
４２：予加工工程
４２ａ：予加工工程における再絞り工程
４２ｂ：予加工工程におけるしごき加工工程
４２ｃ：予加工工程における缶の排出工程
４２ｄ：予加工工程における缶底の加工工程
４３：予加工工程の上型
４４ｄ：予加工工程の下型
４４ｅ：予加工工程のパッド
４５：予加工工程の成形品
４６：本加工工程
４６ｃ：本加工工程における缶の排出工程
４６ｄ：本加工工程における缶底の加工工程
５１：予加工上型４２の接地溝部の頂点
５２：パッド２７ｂの環状凹部の頂点
５３ａ：環状凹部の頂点よりも内側の領域
５３ｂ：環状凹部の頂点よりも外側の流域
５４：パッド２７ａとパッド２７ｂで挟持した際に、缶中央部で生じるしわ
５５：パッド２７ａの内周側壁
５６ａ：パッド２７ａの壁部よりも内側の領域
５６ｂ：パッド２７ａの壁部よりも外側の領域
５７：パッド２７ａの外壁部から缶胴コーナー部にかけた範囲
６１：上型２１の接地部の頂点
６２：パッド２７ｂの環状凹部の頂点とパッド２７ａの壁部との間の位置
７１：上型４１の缶中央部から缶胴部までの線長Ｘ
７２：上型２１の缶中央部から缶胴部までの線長Ｙ
７５：押し込んだ際の座屈

Claims (16)

1. ２ピース缶の缶胴を成形するに当たり、
   最終製品の缶よりも径が大きなカップ成形品を成形するカップ成形工程と、
   当該カップ成形品を最終製品の直径まで縮径を行う再絞り工程と、
   その後缶胴をしごいて当該缶胴の板厚を減少させ伸ばすしごき加工工程と、
   缶底の接地溝部が成形完了時の缶底の接地溝部より深くなるような予加工上型により接地溝部を成形する缶底の接地溝部の予加工工程と、
   予加工工程の成形品に対し缶底を形成する際に、外壁部から缶胴コーナー部まで、および、缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドと上型で挟持した状態で、下型により前記成形完了時の缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する接地部増肉工程を含む缶底の加工工程と、
   成形された缶を製缶装置から外へ排出する缶の排出工程と、
   を順に行い、さらに予加工工程の予加工上型の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｘと、
   缶底の加工工程の上型の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｙが、
   下記（１）式の範囲を満たす予加工工程の予加工上型と缶底の加工工程の上型を用いることを特徴とする２ピース缶胴の成形方法。
   １．００Ｙ＜Ｘ≦１．１２Ｙ （１）
2. 前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドの環状凹部の頂点よりも缶の外側に位置するように加工することを特徴とする請求項１に記載の２ピース缶胴の成形方法。
3. 前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、缶底の加工工程にて外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッドの内周側壁と、同缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドの環状凹部の頂点との間に位置するように加工することを特徴とする請求項１または２に記載の２ピース缶胴の成形方法。
4. 前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、最終製品の缶胴の接地部の頂点と一致するように加工することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。
5. 前記線長Ｘと、前記線長Ｙが、下記（２）式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。
   １．０７Ｙ≦Ｘ≦１．１２Ｙ （２）
6. 缶底の加工工程にて外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッドにかける荷重Ｆ１と、缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドにかける荷重Ｆ２は、下記（３）（４）式で表され、当該式内の係数Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ（５）（６）式の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。
   Ｆ１＝Ｋ１×Ｌａ×ｔ×ＴＳ （３）
   Ｆ２＝Ｋ２×Ｌｂ×ｔ×ＴＳ （４）
   Ｋ１ ≧ １２ （５）
   Ｋ２ ≧ １２ （６）
   ここで、素材の強度をＴＳ（ＭＰａ）、素材の元板厚をｔ（ｍｍ）、缶胴成形後の外壁部から外壁コーナー部を経て缶胴コーナーに至るまでの線長をＬａ（ｍｍ）、缶胴成形後の中央コーナー部から環状凹部を経て内壁部に至るまでの線長をＬｂ（ｍｍ）とする。
7. 缶底の加工工程における外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッドと、同缶底の加工工程における缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドと、同缶底の加工工程における上型の表面の摩擦係数が０．０５以上０．４以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の２ピース缶胴の成形方法。
8. ２ピース缶の缶胴を成形する製造装置であって、
   最終製品の缶よりも径が大きなカップ成形品を成形するカップ成形工程には少なくとも予加工上型、予加工下型、予加工パッドを備え、
   当該カップ成形品を最終製品の直径まで縮径を行う再絞り工程には少なくとも上型、再絞りパンチ、再絞りダイスを備え、
   その後缶胴をしごいて当該缶胴の板厚を減少させ伸ばすしごき加工工程には１または複数のしごき型を備え、
   缶底の接地溝部の予加工工程には少なくとも缶底の接地溝部が成形完了時の缶底の接地溝部より深くなるような予加工上型を備え、
   接地部増肉工程を含む缶底の加工工程には少なくとも前記缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する下型、缶底の缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを成形するパッド、缶底の外壁部から缶胴コーナー部までを成形するパッドを備え、
   成形された缶胴を製缶装置から外へ排出する缶の排出工程にはストリッパーを備え、
   さらに予加工工程の予加工上型の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｘと、
   缶底の加工工程の上型の缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長Ｙが、下記（７）式の範囲を満たす予加工工程の予加工上型と缶底の加工工程の上型であることを特徴とする２ピース缶胴を成形する製造装置。
   １．００Ｙ＜Ｘ≦１．１２Ｙ （７）
9. 前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドの環状凹部の頂点よりも缶の外側に位置するような予加工上型であることを特徴とする請求項８に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。
10. 前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、缶底の加工工程にて外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッドの内周側壁と、同缶底の加工工程にて缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドの環状凹部の頂点との間に位置するような予加工上型、前記缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する下型、缶底の缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを成形するパッド、缶底の外壁部から缶胴コーナー部までを成形するパッドであることを特徴とする請求項８または９に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。
11. 前記接地溝部の予加工工程完了後の接地溝部の頂点が、最終製品の缶胴の接地部の頂点と一致するような予加工上型、前記缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する下型、缶底の缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを成形するパッド、缶底の外壁部から缶胴コーナー部までを成形するパッドであることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。
12. 前記線長Ｘと、前記線長Ｙが、下記（８）式を満足するような予加工上型、前記缶底の接地溝部より深い缶底の接地溝部を押し潰し増肉する下型、缶底の缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを成形するパッド、缶底の外壁部から缶胴コーナー部までを成形するパッドであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。
    １．０７Ｙ≦Ｘ≦１．１２Ｙ （８）
13. 缶底の加工工程における外壁部から缶胴コーナー部までを形成するパッドと、同缶底の加工工程における缶中央部から環状凹部を経て内壁部までを形成するパッドと、同缶底の加工工程における上型の表面の摩擦係数が０．０５以上０．４以下であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の２ピース缶胴を成形する製造装置。
14. 缶胴成形後の缶底の接地部の板厚が、加工前の素材の板厚よりも厚いことを特徴とする２ピース缶胴。
15. 予加工工程完了後の缶胴における缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長ｘと、缶底の加工工程完了後の缶胴における缶底中心から缶胴コーナー部に至るまでの線長ｙが、下記（９）式の範囲を満たすことを特徴とする２ピース缶胴。
    １．００ｙ＜ｘ≦１．１２ｙ （９）
16. 前記線長ｘと、前記線長ｙが、下記（１０）式を満足することを特徴とする請求項１５に記載の２ピース缶胴。
    １．０７ｙ≦ｘ≦１．１２ｙ （１０）