TW202402629A - 金屬製有底筒體 - Google Patents

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神山昂大
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日商東洋製罐股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種具有無褶皺之圓頂狀底部的金屬製有底筒體。 本發明之金屬製有底筒體10於底部具有接地部5、從接地部5之內側向上方延伸之上升部6、及與上升部6相連之圓頂狀底面7，該金屬製有底筒體10之特徵在於：在圓頂狀底面7之周緣部7a，可見源自於局部之薄壁部的環狀線11。

Description

金屬製有底筒體
本發明係關於一種具有圓頂狀底面之金屬製有底筒體，例如無縫金屬罐，進而，亦關於在圓頂狀底面之成形中使用之成形模及使用該成形模之拱凸(doming)方法。
一般而言，就藉由金屬之成形加工(衝孔、擠壓加工、進而是引縮加工)獲得之金屬製有底筒體、例如無縫罐等而言，為了實現輕量化、耐壓性能之提升、進而是設置穩定化，使底部呈圓頂狀凹陷。此種底部之成形被稱為拱凸，成形時，一方面藉由利用被稱為支承環(hold ring)之環狀模保持筒體之底部周緣，一方面從該環狀模之間將拱凸模(die)頂起，使筒體之底面呈圓頂狀凹陷(參照專利文獻1)。
然，如上所述地形成之圓頂狀底面上存在周緣部容易產生褶皺的問題，尤其是鋁製之罐體中褶皺之發生尤為明顯。先前，此種褶皺係形成於底面，故而，問題不算嚴重，但目前，無縫鋁罐等飲料罐多數情況下係以可看見罐底部之方式放置而待銷售，故而，當前要求進行改善。 [先行技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2018-177289號公報
[發明欲解決之課題]
因此，本發明之目的在於提供一種具有無褶皺之圓頂狀底部之金屬製有底筒體。 本發明之另一目的在於提供一種上述金屬製有底筒體之底部之圓頂成形(拱凸)中使用之成形模、及利用該成形模之圓頂成形方法。 [解決問題之技術手段]
根據本發明，提供一種金屬製有底筒體，其於底部具有接地部、從該接地部之內側向上方延伸之上升部、及與該上升部相連之圓頂狀底面；該金屬製有底筒體之特徵在於： 於上述圓頂狀底面之周緣部，可見環狀線。
本發明之金屬製有底筒體中，較佳為，(1)該金屬製有底筒體為無縫鋁罐。
根據本發明，還提供一種成形模，其係金屬製有底筒體之底部之圓頂成形中使用之成形模，該成形模包含： 用於保持金屬製有底筒體之底部周緣之環狀保持模、及用於劃定圓頂狀底面之拱凸模， 上述拱凸模被分割為用於劃定圓頂狀底面之周緣部的拱凸環、及用於劃定圓頂狀底面之較上述周緣部更靠內側之中央部分的底模，且拱凸環與底模可分別獨立地上下活動。
根據本發明，還提供一種拱凸方法，其係金屬製有底筒體之底部之拱凸方法，其特徵在於包括如下步驟： 準備如上文所述之成形模； 從上述金屬製有底筒體之內部使衝頭套筒下降，將該筒體之下端周緣部壓抵於上述環狀保持模之作用面，藉此，於該筒體之底面周緣部形成凸邊部及接地部； 一方面利用上述衝頭套筒及上述環狀保持模之作用面保持上述筒體之凸邊部及接地部，一方面使上述拱凸環上升而於該接地部之內側形成上升部及圓頂狀底面之周緣部；及 配置底模而形成圓頂狀底面之中央部分。 [發明效果]
本發明之金屬製有底筒體具有呈圓頂狀凹陷之圓頂狀底面，且其圓頂狀周緣部無褶皺，且可見環狀線。 本發明中，筒體底部之成形、即拱凸成形中使用之模具被分割為用於劃定圓頂狀底面之周緣部的拱凸環、及用於劃定圓頂狀底面之較上述周緣部更靠內側之中央部分的底模，圓頂狀底面之周緣部之面係由拱凸環這一專用模具形成。藉此，圓頂狀底面之周緣部之面延展而薄壁化，伴隨該薄壁化，可防止產生褶皺。總之，利用用於限定圓頂狀底面之周緣部的專用拱凸環來進行拱凸處理，故而，藉由該拱凸環而薄壁化之部分成為凹痕，可見拱凸環之內側端部之痕跡為環狀線。
如此，本發明之金屬製筒體中，於圓頂狀底面之周緣部分，可見環狀線而無褶皺，藉此，外觀未受損，例如，當被用作飲料罐時，能確保商品價值較高。
＜金屬製有底筒體之形態＞
本發明之金屬製有底筒體係藉由例如對金屬製之較薄之胚料板進行衝孔、擠壓、再擠壓-引縮加工，繼而，對底部進行拱凸加工而獲得，最終，在後期實施洗淨乾燥、外表面印刷、塗飾清漆塗佈燒製、內表面塗料塗佈燒製、縮幅加工及凸緣加工等後期加工，其最終形態整體上通常如圖1所示。
參照圖1，整體上以10所示之本發明之金屬製有底筒體具有：外表面為直的直體形狀之主體部1、經由從主體部1之下端向內部傾斜之凸邊部3而形成的接地部5、及位於由接地部5所圍成之區域內的圓頂狀底面7。而且，主體部1之上部與藉由後期加工而形成之縮幅部8相連，於縮幅部8之上端形成凸緣部9。
圓頂狀底面7包括與從接地部5向內部上升之上升部6之上端相連的周緣部7a、及由周緣部7a所圍成的中央部分7b。周緣部7a相當於進行後述之拱凸處理時使用之拱凸環所面接觸之部分，當從側剖面觀察時，其長度為2至30 mm左右。此種包含周緣部7a與中央部分7b之圓頂狀底面7於從側剖面觀察時，整體上具有大致固定的較大的曲率半徑，藉由在底部形成此種形態之底面7，能穩定地設置該有底筒體10，進而能提高軸方向上之負載強度。
本發明中，作為構成上述有底筒體10之金屬，並無特別限制，可為各種金屬或合金，從輕量性、薄壁加工性等方面考慮，較佳為鋁或鋁合金，進而，從能夠最大限度地發揮本發明之優點之方面考慮，較佳為內表面被有機樹脂被覆之無縫罐。
參照圖1之同時，參照圖2之底部局部放大側剖視圖及圖3之底面照片，本發明之重要特徵為，於上述圓頂狀底面7之周緣部7a與中央部分7b之分界部分可見環狀線11。 即，此種圓頂狀底面7係藉由拱凸處理而得，但於先前公知之金屬製有底筒體中，如圖4之底面照片所示，在相當於圓頂狀底面7之周緣部7a之區域存在褶皺X。而且，本發明中，根據圖3之底面照片可理解，形成有環狀線11而無褶皺X。如上文所述，周緣部7a係藉由拱凸處理中使用之拱凸環而形成，由此可理解，該環狀線11係藉由拱凸環之凹痕而形成，該環狀線11外側之區域成為周緣部7a，環狀線11內側之區域成為中心部7b。而且，該藉由局部之薄壁部而形成之環狀線11上之厚度t 0相對於周緣部7a之內側約0.5 mm之位置上之厚度t 1大概減少3至5%左右，藉由延展而使褶皺X消除。即，本發明中，形成環狀線11而非褶皺X。
此種金屬製有底筒體10中，圓頂狀天面7之中心部O之厚度通常相當於該成形中使用之較薄之胚料板之厚度，主體部1之厚度根據引縮加工之程度(引縮率)而定。 例如，就用作飲料罐之無縫鋁罐而言，胚料板之厚度為0.180至0.350 mm左右，最薄之主體部1之部分之厚度為胚料板之厚度的30至50%。 ＜金屬製有底筒體10之製造＞
具有上述形態之本發明之金屬製有底筒體10係藉由使用上文所述之金屬胚料板(於相當於內表面之側，亦可設置有機樹脂被覆)進行成形加工而製造。
利用上述金屬製胚料板之成形加工中，如通常那樣，藉由衝孔加工、擠壓加工、引縮加工及拱凸處理而獲得具有圓頂狀底面7之有底筒體10。
圖5中表示從該衝孔至拱凸之步驟。 即，如圖5(a)所示，利用衝孔衝頭23及衝孔模25對胚料板21進行衝孔而獲得圓板27(衝孔加工)。繼而，如圖5(b)所示，利用擠壓模31及擠壓衝頭33獲得擠壓杯(有底筒狀體)35(擠壓加工)。此處，亦能對所得之擠壓杯35進行後述之拱凸加工，但通常係根據需要而從再擠壓開始連續進行引縮加工。
即，如圖5(c)所示，利用引縮衝頭45，將藉由固定件41而保持於再拉延模43之擠壓杯35向下方壓出，進而，經過多個引縮模47a至47c實施引縮加工後，於最下方位置進行拱凸處理。該拱凸處理係利用後述之壓緊環51及拱凸模61進行。藉由該拱凸處理，在形成上文所述之凸邊部3、接地部5之同時，形成圓頂狀底面7。 拱凸處理後，利用分離撥齒53，從衝頭45中抽拉已成形之無縫罐(金屬製有底筒體)10，藉此，結束該步驟，實施之後的洗淨乾燥、縮幅加工等後期步驟。
而且，於上述之引縮加工步驟中，在圖5(c)中，配置有3個引縮模，實施3段引縮加工，但該引縮模之數量並不限於3個，可根據所需之薄壁化程度而設為適當之數量，能利用1個模具進行1段引縮加工，亦能配置2個或2個以上之模具而進行多段引縮加工。當然，將多個引縮模沿加工方向排列，實施多段引縮加工時，越靠加工方向下游側，其內徑(加工徑)越小。 總之，於此種引縮加工後，實施拱凸處理，形成圓頂狀底面7。
用於實施拱凸處理之成形模係如圖6所示，包括壓緊環(環狀保持模)51及拱凸模60，並利用該等成形模與衝頭45之協同作用實施拱凸處理。本發明之重要特徵為，將拱凸模60設計成，被分割為底模61及拱凸環63，且底模61與拱凸環63可分別獨立地上下活動。
即，根據圖6可理解，壓緊環(環狀保持模)51之上端之作用面51a向內部且下方傾斜，藉由該作用面51a而形成與主體部1之下端相連之凸邊部3，且於作用面51a之下端形成接地面5。
而且，底模61係用於劃定圓頂狀底面7之中央部分7b之模具，其上端之作用面61a係與圓頂狀底面7之中央部分7b對應之面。而且，拱凸環63係用於劃定圓頂狀底面7之周緣部分7a之模具，其上端之作用面63a係與圓頂狀底面7之周緣部分7a對應之面。該等作用面61a、63a平滑地相連而形成圓頂狀底面7。
如上文所述，圓頂狀底面7之周緣部分7a容易產生褶皺，將用於劃定該部分之模面與用於劃定中央部分7b之模面分開設置，而使施加於圓頂狀底面7之周緣部分7a之應力集中，將藉此產生之褶皺延展，從而可避免產生褶皺，在與拱凸環63之作用面63a之內側端部對應之位置呈現出環狀線11。即，於側剖面觀察時，該作用面63a之長度相當於圓頂狀底面7之周緣部7a之長度。
採用上述成形模之拱凸處理係按圖7所示之製程實施。 雖未圖示，但壓緊環51藉由空氣而被向上方施力，如圖7(a)所示，於初期階段，拱凸環63之作用面63a位於較壓緊環51之作用面51a更靠下方，底模61之作用面61a位於較拱凸環63之作用面63a更靠下方。
若於上述之狀態下使衝頭45下降，向下推擠筒狀體10之主體部1，則如圖7(b)所示，主體部1之下端部推抵於壓緊環51之作用面51a，藉此，於主體部1之下端形成凸邊部3。
繼而，若使拱凸環63上升，則如圖7(c)所示，劃定接地部5，同時，接地部5之內部側被頂起，劃定上升部6，進而，拱凸環63之作用面63a將較上升部6更靠內部側之面頂起，藉此，劃定圓頂狀底面7之周緣部分7a。
若如上所述地形成圓頂狀底面7之周緣部7a，則如圖7(d)所示，之後，配置底模61，其之作用面61a推抵於筒體10之底部，藉此，形成圓頂狀底面7之中央部分7b，藉此，劃定圓頂狀底面7，在相當於拱凸環63之作用面之端部的部分，可見如圖2、圖3等所示之環狀線11，拱凸環63可有效防止發生褶皺。 如此，拱凸處理結束之後，如上所述，抽拉衝頭45，利用分離撥齒53使所得之成形體離開衝頭45，實施之後的步驟、及洗淨、乾燥、縮幅加工、凸緣加工、塗裝等後期步驟，獲得底面未產生褶皺且具有較高商品價值之有底筒體(無縫罐)。
1:主體部 3:凸邊部 5:接地部 6:上升部 7:圓頂狀底面 7a:周緣部 7b:中央部分 8:縮幅部 9:凸緣部 10:有底筒體 11:環狀線 21:胚料板 23:衝頭 25:衝孔模 27:圓板 31:擠壓模 33:衝頭 35:擠壓杯 41:固定件 43:再拉延模 45:衝頭 47a:引縮模 47b:引縮模 47c:引縮模 51:壓緊環(環狀保持模) 51a:作用面 53:分離撥齒 60:拱凸模 61:底模 61a:作用面 63:拱凸環 63a:作用面 O:中心部 t 0:厚度 t 1:厚度 X:褶皺
[圖1]係表示本發明之金屬製有底筒體整體之側剖視概略圖。 [圖2]係圖1之金屬製有底筒體之底部局部放大側剖視圖。 [圖3]係圖1之金屬製有底筒體之底面照片圖。 [圖4]係先前公知之金屬製有底筒體之底面照片。 [圖5](a)～(c)係表示用於製造圖1之金屬製有底筒體之步驟之概略圖。 [圖6]係表示圖5之拱凸步驟中使用之成形模的圖。 [圖7](a)～(d)係用於說明圖5之拱凸步驟之圖。
7:圓頂狀底面
7a:周緣部
7b:中央部分
11:環狀線

Claims (4)

  1. 一種金屬製有底筒體，其於底部具有接地部、從該接地部之內側向上方延伸之上升部、及與該上升部相連之圓頂狀底面；該金屬製有底筒體之特徵在於： 於上述圓頂狀底面之周緣部，可見環狀線。
  2. 如請求項1之金屬製有底筒體，其係無縫鋁罐。
  3. 一種成形模，其係金屬製有底筒體之底部之圓頂成形中使用之成形模， 該成形模包含用於保持金屬製有底筒體之底部周緣之環狀保持模、及用於劃定圓頂狀底面之拱凸模， 上述拱凸模被分割為用於劃定圓頂狀底面之周緣部的拱凸環、及用於劃定圓頂狀底面之較上述周緣部更靠內側之中央部分的底模，且拱凸環與底模可分別獨立地上下活動。
  4. 一種圓頂成形方法，其係金屬製有底筒體之底部之圓頂成形方法，其特徵在於包括如下步驟： 準備如請求項3之成形模； 從上述金屬製有底筒體之內部使衝頭套筒下降，將該筒體之下端周緣部壓抵於上述環狀保持模之作用面，藉此，於該筒體之底面周緣部形成凸邊部及接地部； 一方面利用上述衝頭套筒及上述環狀保持模之作用面保持上述筒體之凸邊部及接地部，一方面使上述拱凸環上升而於該接地部之內側形成上升部及圓頂狀底面之周緣部；及 配置底模而形成圓頂狀底面之中央部分。
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