WO2022168941A1

WO2022168941A1 - 金属製カップの製造方法

Info

Publication number: WO2022168941A1
Application number: PCT/JP2022/004428
Authority: WO
Inventors: 貴志長谷川; 尽高倉; 孝之南馬; 希望土橋
Original assignee: ユニバーサル製缶株式会社
Priority date: 2021-02-05
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2022-08-11

Abstract

筒体の取り扱いが容易で簡略な設備で、外周面にしわやクラックがない滑らかなテーパ状の胴部と、開口端部に周方向に沿って正確に形成されたカール部とを有し、スタック可能な金属製カップを製造する。　金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体を形成する絞りしごき工程と、絞りしごき工程後に、外径の異なる複数のパンチを外径の小さい順に用いながら、筒体に開口端部側からパンチを押し込んで、筒体の胴部を、底部側より開口端部側に向けて徐々に拡径してテーパ状中間筒体を形成する拡径工程と、を有する。

Description

金属製カップの製造方法

　本発明は、アルミニウム合金等からなる金属製カップの製造方法に関する。本願は、２０２１年２月５日に出願された特願２０２１－０１７３０３号、２０２１年３月８日に出願された特願２０２１－０３６３９６号、および２０２１年７月２７日に出願された特願２０２１－１２２５６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　既存の飲料用カップには陶器製、ガラス製、金属製、紙製、プラスチック製等がある。このうち、金属製、紙製、プラスチック製のカップは、陶器製やガラス製と比べて、軽量でスタックしても嵩張りにくいので、持ち運びに優れている。特に、アルミニウム金属製のカップは強度的にも優れており、近年では、環境への配慮からも注目されてきている。

　特許文献１にはテーパ状の金属カップ（金属製カップ）が開示されている。この金属製カップは、アルミニウム製で、プラスチックカップより硬く、耐久性があり、また、リサイクル性に優れていると記載されている。また、カップの底部から開口端部にかけて漸次拡径しているので、複数個を積み重ねてスタックすることが可能である。

　特許文献１にはまた、この金属製カップを製造する方法として、金属板を抜き及び絞り加工してカップを形成し、そのカップにしごき加工を施すことにより円筒状の垂直壁プリフォームを形成し（ＤＩ工程）、所定の高さに設定するため開口端部を切り取った後、その開口端部を丸めてカール部を形成した後、段階的絞り処理により、カール部から底部に向けて、カール部から底部に向け連続的に小さくなる直径及び異なる高さの垂直壁区画を有する垂直絞りカップを形成し、その後、テーパ状の輪郭を有するダイを用いて、垂直壁区画の各々を拡げることにより、各垂直壁区画をテーパ状側壁としたテーパ状カップを形成し、最後に、カップの底に、ドーム部を形成する、ことが記載されている。

　特許文献２には、変形容器として金属製カップの製造方法が記載されている。この変形容器は、有底筒状の容器の胴部の一部に縮径部又は拡径部が形成されている。この変形容器を製造するには、まずインパクト成形により有底筒状の容器を成形した後、ネッキングマシンにより胴部の一部の縮径又は拡径加工を行い、その後、開口端部にビード（カール部）を形成している。しかしながら、この特許文献２記載の変形容器では、複数の変形容器を積み重ねてスタックすることはできない。

特開２０２０－５０８８７４号公報特許第４６５３１９６号公報

　特許文献１のように、金属板を絞り加工して、直径に比べて高さの大きい金属製カップを製造する場合、その胴部をテーパ状に形成すると、外周面にしわやクラックが生じやすい。特許文献１では、複数の区画により胴部に段階的にテーパ状側壁を形成しているが、カップの底部から開口端部まで滑らかなテーパ状の胴部に形成することが望まれる。

　また、特許文献１では、筒体を成形した後に、開口端部へのカール部形成工程、筒体の胴部の段階的縮径工程、その後、底部へのドーム部形成工程と、それぞれの工程で筒体を保持する部位も持ち替えながら加工する必要があり、加工が煩雑で設備も大型化し易い。

　開口端部にカール部を形成する場合、カーリングツールを缶の開口端に缶軸方向に押圧しながら周方向に旋回して成形する。開口端が小径の場合は剛性が高いため成形容易であるが、特許文献１のように広口であると、剛性が低いため、成形時に開口端部が部分的に広がるなどの変形が生じて、所望のカール形状になりにくいという問題がある。

　本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、外周面にしわやクラックが生じにくく、滑らかなテーパ状の胴部を有する金属製カップを製造できる製造方法を提供すること、筒体の取り扱いが容易で簡略な設備でスタック可能な金属製カップを製造すること、および広口のカップの開口端部にカール部を周方向に沿って正確に形成することを目的とする。

　本発明は、金属板をプレス成形して金属製カップを製造する方法であって、金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体を形成する絞りしごき工程と、絞りしごき工程後に、前記筒体に開口端部側からパンチを押し込んで、前記筒体の胴部を、底部側より開口端部側に向けて徐々に拡径してテーパ筒部を有する中間筒体を形成する拡径工程と、を有する。

　特許文献１記載の製造方法では、有底円筒状の筒体を形成した後に、筒体の開口端部から底部に向けて段階的に直径を小さくするように絞り加工しているのに対して、本発明では、筒体を底部から開口端部に向けて徐々に拡径するように成形している。つまり、特許文献１記載の加工が外周側から半径方向内方に金属材料を圧迫する加工であるのに対して、本発明では内周側から半径方向外方に金属材料を押し広げる加工となるので、しわが生じにくく、滑らかなテーパ状の胴部を形成することができる。

　有底円筒状の筒体を形成する絞りしごき工程は、既存の飲料缶におけるそれと同じ技術を適用できる。この場合、既存の製造設備では、直径が約６６ｍｍの筒体を形成しており、手に持ちやすい大きさである。

　この既存設備の絞りしごき工程で得られる筒体を特許文献１記載の方法で金属製カップに形成すると、筒体から絞っていく加工であるので、最終形状のカップは小径のものとなってしまい、既存の筒体と同じ程度の容量にするには細長いカップとする必要がある。特に、底部が最も小径になるため、テーブル等の上に置いたときに倒れるおそれがある。一方、大きい直径のカップを製造しようとすると、絞りしごき工程の設備も大径の筒体を形成できるものへの大掛かりな変更が必要になる。

　本発明の製造方法においては、筒体を押し広げる加工であるので、容量は高さで調整可能であり、したがって、絞りしごき工程は、既存の飲料缶の製造工程と同じものを適用でき、既存の飲料缶の製造設備をそのまま用いることができて経済的である。

　本発明の金属製カップの製造方法において、前記拡径工程は、１つ以上の前記パンチを用いて、前記筒体の胴部に、該筒体の前記底部側の直径より前記開口端部側の直径が大きい段部を形成する段部形成工程と、１つ以上の前記パンチを用いて、前記段部を押し広げながら前記テーパ筒部に整形する整形工程とを有するとよい。

　有底円筒状の筒体の胴部にテーパ筒部を形成する場合、そのテーパ角度が大きくなると、最初からテーパ状のパンチによって加工すると割れが生じやすい。このため、本発明では、まず段部形成工程により、底部側の直径より開口端部側の直径が大きい段部を形成し、その段部を押し広げながらテーパ筒部に形成しているので、割れが生じにくく、結果として、滑らかなテーパ面状に形成することができる。

　この場合、前記段部形成工程と前記整形工程とは交互に複数回行うことができる。

　あるいは、前記段部形成工程により複数の前記段部を形成した後に、これら段部に対して前記整形工程をそれぞれ、あるいは複数ずつまとめて実施することも可能である。

　本発明の金属製カップの製造方法において、前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有するガイド部と該ガイド部より大径の成形部とを連続させた段付きパンチを備えており、前記段付きパンチの前記ガイド部を先行して前記筒体に挿入することにより、前記ガイド部を前記筒体に嵌合しつつ前記成形部により前記筒体を拡径する方法としてもよい。

　段付きパンチのガイド部を先行して筒体に挿入するので、筒体と段付きパンチとの芯合わせがなされ、その後の成形部による拡径加工を精度よく行わせることができ、真円度の高いカップを製造することができる。

　この場合、前記金属製カップの胴部には、底部付近に下部段部がさらに形成されており、前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有する成形部を有する下部段部用パンチをさらに備え、前記段付きパンチにより前記胴部の前記底部付近に初期段部を形成した後、該初期段部内に前記下部段部用パンチを嵌合して前記初期段部の下方部分を拡径しながら加工することにより、前記下部段部を形成するとよい。

　下部段部は筒体の最も底部側に形成されるため、ガイド部を有する段付きパンチを用いて成形しようとすると、そのガイド部が筒体の内底面に当接するおそれがある。そのため、最初に、下部段部の形成位置より上方位置で段付きパンチにより初期段部を形成し、その初期段部の位置を下方に押し下げるように下部段部用パンチで加工している。下部段部用パンチは、ガイド部を有しない構造とすることができるため、底部に接近させて下部段部を成形しても、底部を変形させることはない。

　本発明の金属製カップの製造方法において、前記拡径工程の後、前記中間筒体の前記開口端部を折り返してカール部を形成するカール工程を有するとよい。開口端部にカール部を有するので、唇が振れたときの口触りが良くなる。

　この場合、前記拡径工程において、前記段部形成工程を実施することにより、前記中間筒体の前記開口端部に缶軸方向に沿うストレートの上部円筒部を形成するとよい。カール工程では、成形ツールを中間筒体の開口端部から缶軸方向に押し付ける加工となるため、その荷重をストレートの上部円筒部により受けることができ、カール部を精度良く形成することができる。

　換言すると、底部から開口端部まで漸次拡径する形状を連続させると、カール成形工程での変形が大きく、正確に形成することが難しい。そこで、開口端部に上部円筒部を形成して、その変形強度を高めることにより、カール成形工程でカール部を変形させることなく、より正確に形成することができる。

　また、前記上部円筒部は上部段部用パンチにより形成するとよい。拡径工程における最後の加工となるため、段付きパンチを用いると、その前の段階で形成したテーパ状部分がガイド部により変形させられるおそれがあるためである。

　前記拡径工程において、前記筒体の底部付近に設けられた下部円筒部をチャックにより保持し、前記筒体に前記開口端部側から前記パンチを押し込んで前記筒体の胴部を拡径して、前記中間筒体を形成し、前記カール工程において、前記下部円筒部を前記チャックにより保持した状態を維持したまま、前記中間筒体の前記開口端部を折り返して前記カール部を形成するとよい。

　筒体形成工程後に、筒体の下部円筒部をチャックで保持し、その保持状態で拡径工程、カール工程を連続的に行うことができる。筒体の保持を持ち替える必要がないので、筒体の取り扱いが容易で設備も簡略にできる。胴体の上部が縮径したボトル形状をした缶を製造する場合に、いわゆるダイネック方式によるネッキングマシンによって、インデックスしながら縮径、口部成形等を連続して行っているが、本発明は、このようなネッキングマシンを用いて、チャックで筒体の下端部を保持した状態で、拡径工程、カール部形成工程を連続的に実施することができる。

　そして、筒体の下部円筒部は形状の変化にかかわらず常に同じ姿勢で保持されるので、安定かつ正確に加工を行うことができ、寸法ばらつきの少ない金属製カップを得ることができる。

　しかも、筒体の下部円筒部がチャックに保持された状態で加工されるので、滑らかで正確なテーパ面に仕上げることができる。

　したがって、拡径工程前のストレートの円筒状の筒体から中間筒体への加工を安定かつ正確に行えるので、拡径工程前の筒体に印刷を施す場合も、拡径工程時の変形の倍率を見込んだ、いわゆる偏倍印刷を容易にすることができる。

　本発明の金属製カップの製造方法において、前記カール工程の後に、前記金属製カップの内面を洗浄するカップ洗浄工程を有するとよい。

　底部に比べて開口端部の直径が大きいので、内部を洗浄したときの水切りが容易であり、カール工程後にカップ洗浄工程を設けることで、パンチによる加工後の内面を清浄にすることができる。

　本発明の金属製カップの製造方法において、前記拡径工程と前記カール工程との間に、前記中間筒体の開口端部を切り揃えるトリミング工程を有するとよい。

　拡径工程で径方向に押し広げられるので開口端部の高さが周方向にばらつくおそれがあるが、トリミング工程により高さが揃えられることにより、正確かつ円滑にカール工程を実施することができる。

　本発明の金属製カップの製造方法において、前記金属製カップを連続して製造し、複数の前記金属製カップを積み重ねた状態で梱包する梱包工程を有するとよい。

　底部に比べて開口端部の直径が大きいので、スタックすることが容易であり、梱包容積を小さくできることから、運搬コスト等を低減できて経済的である。

　前記カール工程において、前記中間筒体の前記開口端部の周方向に間隔を空けた複数個所にそれぞれカーリングツールの成形用溝の内面を当接させ、これらカーリングツールを前記缶軸方向に押圧しながら前記中間筒体の周方向に旋回させることにより、前記開口端部を前記成形用溝の内面で折り返してカール部を形成し、前記カーリングツールの前記成形用溝は、前記開口端部を折り返すための断面円弧状の凹円弧面部と、該凹円弧面部における前記中間筒体の半径方向内方側の側縁に連続し前記成形用溝部の開口幅を広げる方向に傾斜するテーパ面とを有し、前記カール工程では、前記中間筒体の前記開口端部を各カーリングツールの前記テーパ面に当接させて、前記中間筒体の前記開口端部を各カーリングツールの前記テーパ面に沿ってそれぞれ押し広げた後、前記凹円弧面部に案内して前記カール部を形成する。

　広口の筒体を複数個のカーリングツールで成形する場合、カーリングツールが当接した部分で局部的に押し広げられるため、筒体の開口端部は真円でなく、各カーリングツールの当接位置を角部とする多角形状に変形する。例えば、６個のカーリングツールによりカール成形する場合、筒体の開口端部は六角形状に変形する。

　そこで、その変形の間は凹円弧面部に入り込まないように、まず開口端部のエッジをテーパ面で受けるとともに、変形した状態でもテーパ面に当接した状態を維持し、その状態でさらに押圧することにより、エッジをテーパ面から凹円弧面部に案内して折り返すようにしている。これにより、カール成形時に開口端部が半径方向外方に逃げてしまって成形できない現象の発生を防止し、所望の形状のカール部を形成することができる。

　前記カール工程の最後に、前記成形用溝の前記凹円弧面部により丸められた丸め部の内周部を前記テーパ面で押圧するとよい。

　これにより、カール部の内周部がテーパ面で押圧された傾斜面に形成され、カール部の剛性が高められ、手で持ったときの広口の金属製カップの変形を防止することができる。

　本発明によれば、外周面にしわやクラックが生じにくく、滑らかなテーパ面状の胴部を有する金属製カップを製造することができる。また、筒体の取り扱いが容易で簡略な設備でスタック可能な金属製カップを製造することができる。また、広口のカップの開口端部にカール部を周方向に沿って正確に形成することができる。

本発明の一実施形態の製造方法で製造された金属製カップの缶軸を中心に半分を縦断面とした正面図である。図２Ａ：カップ形成工程で得られるカップの缶軸を中心に半分を縦断面図とした正面図である。図２Ｂ：絞りしごき工程で得られる筒体の缶軸を中心に半分を縦断面図とした正面図である。図２Ｃ：拡径工程で得られる中間筒体の缶軸を中心に半分を縦断面図とした正面図である。下部段部形成工程で加工している状態を示す要部の縦断面図である。段部形成工程で加工している状態を示す要部の縦断面図である。図４の段部形成工程に続く整形工程で加工している状態を示す要部の縦断面図である。図５の整形工程に続く段部形成工程で加工している状態を示す要部の縦断面図である。カーリング工程においてカーリングツールで加工している状態を示す断面図である。本発明の一実施形態の製造方法の概略を示すフローチャートである。拡径工程からカール工程を行うための金属製カップ製造装置の正面図である。図４のＡ‐Ａ線に沿う断面図である。拡径工程における段部形成工程を示す要部の縦断面図である。段部形成工程の後の整形工程を示す要部の縦断面図である。整形された状態のワークを示す要部の縦断面図である。図７を上方から視た図である。カーリング工程の開始初期の状態を示す要部の断面図である。カーリング工程でカール部を形成する途中の状態を示す要部の断面図である。カーリング工程でカール部を形成した状態を示す要部の断面図である。

　以下、本発明に係る金属製カップの製造方法の第１実施形態を図面を参照して説明する。

　本実施形態の製造方法によって製造される金属製カップ１は、図１に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板をプレス成形により有底筒状に形成したものであり、底部２の直径より開口端部３の直径が大きく、全体として底部２から開口端部３に向けて漸次拡径するテーパ状の胴部４を有する。開口端部３に、エッジ部を含む端部を半径方向外方に巻き込んでなるカール部５が形成されている。この金属製カップ１の半径方向の中心を缶軸Ｃとする。

　底部２は、凹状に湾曲したドーム部６、その外周縁に連続し、缶軸方向下方に向かうにしたがって漸次拡径する内側テーパ壁部７、内側テーパ壁部７の外周縁に連続し、金属製カップ１をテーブル等に置いたときに接地するリム部８、リム部８の外周端から胴部４の最下端につながるテーパ状の立ち上がり部９を連続させた形状である。

　ドーム部６は、缶軸Ｃ上の位置において、リム部８先端からの距離が最も大きい凹状である。リム部８は、缶軸Ｃ周りにリング状に形成され、缶軸Ｃの下方に向けて凸となる屈曲面に形成され、その最も突出した位置で接地する。リム部８の最外周端は胴部４の最も径の小さい最下端よりも小径に形成されており、このリム部８の最外周端と胴部４の最下端との間が立ち上がり部９により連結されている。

　胴部４は、底部２付近と開口端部３付近とに缶軸Ｃに沿うストレート状の下部円筒部１１および上部円筒部１２が形成されている。底部２から連続する下部円筒部１１の上端に、わずかな範囲で下部段部１３が形成されるとともに、カール部５に連続する上部円筒部１２の下端にも、わずかな範囲で上部段部１４が形成されている。これら下部段部１３の上端と上部段部１４の下端との間が、下方から上方に向けて漸次直径が大きくなるテーパ筒部１５に形成されている。

　これらの諸寸法は必ずしも限定されるものではないが、例えば、以下のように設定される。
　カール部の直径（外径）Ｄ１：７５ｍｍ以上１００ｍｍ以下
　接地部の直径Ｄ２：４５ｍｍ以上６０ｍｍ以下
　全体の高さＨ１：８０ｍｍ以上１８０ｍｍ以下
　ドーム部６の深さＨ２：１ｍｍ以上１５ｍｍ以下
　下部円筒部１１の直径Ｄ３：５０ｍｍ以上７０ｍｍ以下
　上部円筒部１２の直径Ｄ４：７０ｍｍ以上９５ｍｍ以下
　底面から下部段部１３の下端までの高さＨ３：８ｍｍ以上２５ｍｍ以下
　カール部５の上端から上部段部１４の上端までの長さＨ４：８ｍｍ以上２０ｍｍ以下
　水平面に対するテーパ筒部１５の角度θ：８０°以上８８°以下

　次に、この金属製カップ１の製造方法について説明する。この金属製カップ１は、金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体２１を形成する筒体形成工程と、筒体形成工程後に、外径の異なる複数のパンチ４０～４３を外径の小さい順に用いながら、前記筒体２１に開口端部２２側から前記パンチ４０～４３を押し込んで、前記筒体２１の胴部２３を底部２側より開口端部２２側に向けて徐々に拡径してテーパ筒部１５を形成し、中間筒体５０を形成する拡径工程と、この拡径工程により形成された中間筒体５０の開口端部にカール部５を形成するカール工程と、を有する工程を経て製造される（図８参照）。以下、工程順に説明する。

［筒体形成工程］
　筒体形成工程では、アルミニウム又はアルミニウム合金製の板材を打ち抜いて絞り加工することにより、次工程の筒体２１よりも大径で浅いカップ２５を形成するカップ形成工程と（図２Ａ）、このカップ２５に絞り加工及びしごき加工（絞りしごき加工）を加えて、カップ２５より小径で図に示すように所定高さの有底円筒状の筒体２１を形成する絞りしごき工程と（図２Ｂ）を有する。

　この絞りしごき工程では、筒体２１の底部２は、金属製カップ１の底部２の最終形状に仕上げられ、ドーム部６、内側テーパ壁部７、リム部８、テーパ状の立ち上がり部９を有している。

［拡径工程］
　拡径工程は、複数の工程からなり、筒体２１の胴部２３に底部２側の直径より開口端部２２側の直径が大きい段部を形成する段部形成工程と、段部を押し広げながらテーパ面状に整形する整形工程とを、順次繰り返すことにより、図２Ｃに示す中間筒体５０を形成する。

　この場合、筒体２１の最下部に下部段部１３を形成する下部段部形成工程の後、その下部段部１３の若干上方位置に第１段部を形成する第１段部形成工程、その第１段部を整形する第１整形工程、その整形面の上端付近に第２段部を形成する第２段部形成工程、第２段部を整形する第２整形工程、・・・というように、最初の下部段部形成後は、段部形成工程と整形工程とを交互に施工し、一つの段部を形成して、その段部を整形しながら、全体をテーパ状に形成する。例えば、段部形成工程および整形工程を交互にそれぞれ１０～３０回行う。

　また、筒体２１の最上部においては、最後に上部段部１４を形成するための上部段部形成工程を施工し、これにより拡径工程を終了する。

　以下、その詳細を説明する。なお、この拡径工程においては、筒体２１の形状が徐々に変化していくが、拡径工程の最後に形成される筒体を中間筒体５０とし、それまでの途中の工程で形成される筒体については、筒体形成工程で用いた筒体と同一の符号２１を付して説明する。

（段部形成工程）
　段部形成工程は、図３～図６に示すように、直径の異なる複数の段付きパンチ４０～４２と、２個の下部段部用パンチ４３及び上部段部用パンチ（図示略）とが用いられる（図には直径の異なる３個の段付きパンチ４０～４２と、１個の下部段部用パンチ４３のみ示されている。上部段部用パンチは直径は異なるものの外形は下部段部用パンチと同様であるので、必要に応じて下部段部用パンチ４３を参照して説明する）。

　段付きパンチ４０～４２は、図４及び図６（図３及び図５にも二点鎖線で示している）に示すように、ガイド部４４と、ガイド部４４より大径の成形部４５とを連続させた段付き形状に形成されており、ガイド部４４を先端側に配置している。ガイド部４４は、筒体２１内に先行して挿入されるが、このガイド部４４では筒体２１が成形されることはなく、筒体２１との芯合わせのために用いられる。

　これら段付きパンチ４０～４２のガイド部４４の外周面は、先端側が丸面取り面４６に形成され、その丸面取り面４６の外周端からほぼストレートの円柱状外面４７に形成されている。各段付きパンチ４０～４２のガイド部４４の最大径は、自身の段付きパンチ４０～４２によって段部が形成される前の筒体２１の開口端部の内径よりわずかに小さく形成される。

　成形部４５は、ガイド部４４の円柱状外面４７から半径方向外方に突出するように凸状湾曲面に形成され、その最大直径がガイド部４４の円柱状外面４７の直径より大きく形成されている。そして、その成形部４５により筒体２１の底部２側より開口端部２２側の直径が大きい段部５１～５３（図３～図６において、それぞれ成形部位の異なる段部を符号５１～５３にて示す）が形成される。

　下部段部用パンチ４３は、図３に示すように、段付きパンチ４０～４２のようなガイド部４４を有しない、成形部４８の表面を先端まで延長させ、先端周縁の角部を凸円弧面状に面取りした形状のパンチである。この図３では下部段部用パンチ４３は、段無し形状に形成されている。上部段部用パンチも直径は異なるが、下部段部用パンチ４３と同様、段付きパンチ４０～４２のようなガイド部４４を有さず、成形部（符号４８参照）の表面を先端まで延長させた形状である。

　下部段部用パンチ４３は、段付きパンチ４０～４２のうちの最も直径の小さい段付きパンチ４０の成形部４５と同じかそれよりわずかに小さい直径に形成され、上部段部用パンチは、整形工程で用いられる整形パンチ６１うちの最も直径の大きい整形パンチ６１の整形面６５の最大直径と同じかそれよりわずかに小さい直径に形成されている（上部段部用パンチの図示は省略するが、その形状については下部段部用パンチ４３を代表して示すので、これを参照のこと）とから構成される。

　なお、これら下部段部用パンチ４３及び上部段部用パンチはガイド部４４を有しないので、成形部４８の凸状湾曲面４８ａが先端方向に延びて形成されており、その最小径が、これら下部段部用パンチ４３及び上部段部用パンチにより成形される前の筒体の内径より小さくそれぞれ形成されている。

（整形工程）
　整形工程では、段部形成工程で形成した段部５２，５３を滑らかなテーパ面状に整形する。この整形工程で用いられる整形パンチ６１は、図５に示すように、先端部が丸面取り面６２に形成されるとともに、丸面取り面６２の後端に先端から後方に向かうにしたがって漸次拡大するテーパ状面６３が連続し、そのテーパ状面６３の後端面に大きな曲率半径の凸状湾曲面６４が形成されている。そして、そのテーパ状面６３の途中位置から凸状湾曲面６４の前半部分にかけた領域が整形面６５とされている。

　この場合、整形面６５は、その先端を符号６５ａで示したように、段部形成工程で形成された段部５２よりも先端方向に十分離れた位置から整形できるように先端方向に長く形成されており、一方、整形面６５の後端６５ｂが段部形成工程で形成された段部５２，５３の若干後方位置まで整形できる長さに形成されている。

　したがって、この整形面６５は、ストレートのテーパ面ではなく、半径方向外方にわずかに膨らむように湾曲した凸状湾曲面６４を有するテーパ面である。このような形状とすることにより、段部５２，５３の前後を含む広い領域を半径方向外方に押し広げたときの弾性回復（スプリングバック）を抑えることができ、筒体２１の胴部２３を確実にテーパ面に形成することができる。したがって、この整形工程では、段部形成工程で形成した段部５２，５３の前後の広い領域を滑らかなテーパ状に整形することができる。

　これら段部形成工程と整形工程とにおいて、まず、胴部４の最も下方に配置されている下部段部１３を成形する（図３、下部段部形成工程）。この下部段部１３は、最も直径の小さい段付きパンチ４０と下部段部用パンチ４３とにより形成され、最初に段付きパンチ４０により底部２付近に段部（このときの段部を初期段部とする）５１を形成する。

　この場合、筒体２１の底面に近い位置での加工であり、段付きパンチ４０で底部２に接近した位置まで加工すると、先に加工した底部２にガイド部４４が衝突して変形させるおそれがあるため、底部２に到達しない位置まで段付きパンチ４０で加工する。この段付きパンチ４０で加工した状態を図３の二点鎖線で示している。

　次いで、下部段部用パンチ４３を筒体２１に嵌合して、この段付きパンチ４０で形成した初期段部５１の位置を下方に押し下げるように、初期段部５１の下方を拡径しながら加工して、下部段部１３を形成する。この下部段部用パンチ４３は、段付きパンチ４０の成形部４５と同じかわずかに小さい外径に形成されているため、段部５２により拡径された筒体２１の胴部２３に嵌合され、該胴部２３と芯合わせされる。また、この下部段部用パンチ４３は、ガイド部４４を有していないため、段付きパンチ４０よりも底部２近くまで接近させることができる。

　なお、この下部段部用パンチ４３により形成される下部段部１３より下方位置は、下部段部形成工程を含め、拡径工程時にチャック部７０により筒体２１の外周面が保持される部分であり、テーパ状に形成しないで下部円筒部１１をストレートのまま残しておく。

　次に、二番目に直径の小さい段付きパンチ（便宜的に図４により説明する）４１により、下部段部１３（図４には図示略）の若干上方位置に第１段部５２を形成する。このとき、段付きパンチ４１のガイド部４４が下部段部１３の大径部内に挿入して、パンチ４１の筒体２１への芯合わせがなされる。

　そして、この第１段部５２を形成した後、第１段部５２の前後が整形パンチ６１によって滑らかなテーパ状に整形される（図５）。この場合、前述したように整形パンチ６１の整形面６５がストレートのテーパ面ではなく、半径方向外方にわずかに膨らんだ湾曲面状に形成されているので、前工程で形成された段部５２を半径内方から十分に押し広げて、その痕跡を有効に消すことができ、滑らかなテーパ状に形成することができる。

　そして、この段部形成工程と整形工程とを必要回数繰り返した後、最後に、上部段部用パンチ（図示略）によって筒体２１の開口端部２２の若干下方位置に上部段部１４を形成する（上部段部形成工程）。この上部段部用パンチも下部段部用パンチ４３と同様、ガイド部を有しない成形部４８のみのパンチである。

　この上部段部形成パンチは、最も直径の大きい整形パンチ６１の整形面６５と同じかわずかに小さい直径に形成されているので、それまでに形成した筒体２１の開口端部２２から抵抗なく嵌合して芯合わせされる。そして、整形パンチ６１で整形したテーパ面の最上部を加工して、上部段部１４を形成する。上部段部１４の上方はストレートの円筒状の上部円筒部１２´（図７の二点鎖線参照）となる。

　この上部段部１４を形成した後は上部円筒部１２´をストレートのまま残しておくため整形工程を実施しないが、上部段部１４を段付きパンチ４１，４２により形成すると、その前に実施された整形工程で整形したテーパ状部分がガイド部４４により変形させられてしまうため、ガイド部４４を有しないパンチ（上部段部用パンチ）を用いることにより上部段部１４の下方部位を変形させないようにしている。

　したがって、この一連の拡径工程によって形成される中間筒体５０は、その底部２付近が缶軸Ｃに沿うストレート状の下部円筒部１１に形成され、開口端部が同じくストレート状の上部円筒部１２´に形成される。

［カール工程］
　拡径工程の後、中間筒体５０の上部円筒部１２´のエッジを含む端部を径方向の外側に折り返しながら巻回することによりカール部５を形成する。このカール工程では、図７に示すように、複数のカーリングツール７１が用いられる。

　各カーリングツール７１は、缶軸Ｃに公差する方向に沿う軸Ｃ１を中心に回転自在であり、その周方向に沿って成形用溝７２を有している。そして、各カーリングツール７１を中間筒体５０の開口端に缶軸Ｃ方向に押し付けながら、上部円筒部１２´の周囲を旋回させることにより、成形用溝７２によって上部円筒部１２´のエッジを含む端部を拡開しながら折り返して、カール部５を形成する。

　このカール工程では、カーリングツール７１が中間筒体５０を缶軸Ｃ方向に押圧するが、中間筒体５０の開口端部は缶軸Ｃに沿うストレートの上部円筒部１２´により形成されているとともに、それまでの拡径工程を経たことによる加工硬化の効果も相俟って、座屈や変形が生じにくい。

　このようにして製造される金属製カップ１は、底部２及び開口端部３付近に若干の長さのストレートの円筒部１１，１２が形成され、その間の胴部４の大部分が底部２から開口端部３に向けて漸次拡径するテーパ状に形成されている。その製造方法においては、筒体２１の底部２側より開口端部２２側の直径が大きい段部５２，５３を形成した後、その段部５２，５３を押し広げるようにテーパ状に整形するという工程を繰り返すことにより、胴部４の全体を滑らかなテーパ状に形成している。

　この場合、内周側から半径方向外方に金属材料を押し広げる加工となるので、しわが生じにくい。また、最初に段部５２，５３を形成してからテーパ状に整形しているので、段部５２，５３を形成せずにテーパ状に加工する場合に比べて割れの発生も少なくなる。このため、滑らかなテーパ状の胴部４を形成することができる。

　また、この金属製カップ１の底部２は、最初の段階で形成される有底円筒状の筒体２１に形成した底部２をそのまま用いており、この底部２より上方部分を拡径加工している。したがって、筒体２１を形成する工程（筒体形成工程）は、既存の飲料缶用の設備をそのまま用いて実施することができる。

　なお、開口端部３にはカール部５が形成されているため、口触りも滑らかである。

　上記実施形態では、拡径工程において、一つの段部を形成した後、この段部をテーパ面状に整形し、その後、その上方に新たな段部を形成してテーパ面状に整形するというように、段部形成工程と整形工程とを交互に繰り返したが、段部形成工程を複数回実施することにより、缶軸Ｃに沿って複数個の段部を形成した後、これら段部を底部側から１個ずつ順次整形することとしてもよい。また、２個以上の段部をまとめて整形することも可能である。

　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を適宜変更可能である。

　以下、本発明に係る金属製カップの製造方法の第２実施形態を図面を参照して説明する。ここで、第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。

　本実施形態の製造方法によって製造される金属製カップ１は、図１に示す第１実施形態の金属製カップ１と同じである。

　この金属製カップ１の製造方法について説明する。この金属製カップ１は、図８に示すように、金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体２１を形成する筒体形成工程と、筒体形成工程後に、筒体２１を洗浄し、乾燥させる筒体洗浄工程と、筒体洗浄工程後に、筒体２１の胴部２３外周面に印刷し、外面塗装、内面塗装を行う印刷・塗装工程と、印刷・塗装工程の後に、外径の異なる複数のパンチを外径の小さい順に用いながら、筒体２１に開口端部２２側からパンチを押し込んで、筒体２１の胴部２３を、底部２側より開口端部２２側に向けて徐々に拡径して中間筒体５０を形成する拡径工程と、この拡径工程により形成された中間筒体５０の開口端部を切り揃えて所定の高さに形成するトリミング工程と、トリミング後の中間筒体５０の開口端部にカール部５を形成し、最終形状の金属製カップ１とするカール工程と、形成された金属製カップ１を洗浄し乾燥させるカップ洗浄工程と、洗浄した金属製カップ１を検査した後に梱包する梱包工程と、を有する工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。

［筒体形成工程］
　第１実施形態と同様に、筒体形成工程では、カップ２５を形成するカップ形成工程と、筒体２１を形成する絞りしごき工程とを行う（図２Ａ～２Ｃ参照）。このカップ形成工程及び絞りしごき加工は、通常の飲料缶の製造工程と同様である。

[筒体洗浄工程]
　筒体２１は洗浄された後、乾燥される。洗浄と乾燥の間に化成被膜処理を行ってもよい。また、例えば材料となる金属板に被覆板を用いる場合など、筒体成形に潤滑油を用いず、洗浄が必要ない場合には、当工程はなくてもよい。

［印刷・塗装工程］
　筒体洗浄工程後、筒体２１を脱脂及び化成処理した後、印刷装置（図示省略）に供給して、胴部２３の外周面に印刷を施す。次いで、塗装装置に供給してその印刷層を含む外周面全体に透明な外面塗膜（オーバーコート又は仕上げニス）を形成し、塗装後の筒体をオーブン内に通して印刷層及び外面塗膜を焼き付ける。次いで、筒体２１の内面を塗装して内面塗膜を形成し、オーブンに通して焼き付ける。

　なお、例えば材料となる金属板に被覆板を用い、その被覆が外面塗膜や内面塗膜の役割を担う場合や、カップ成形後に印刷やラベリングを行う場合は、当工程はなくてもよい。

［拡径工程、トリミング工程及びカール工程］
　拡径工程からカール工程までは、図９及び図１０に示す金属製カップ製造装置（以下、単に製造装置とする）５０１が用いられる。この製造装置５０１は、前述のようにして形成した筒体２１を最終形状の金属製カップ１に加工するためのものであり、拡径工程、トリミング工程、カール工程を順に実施する。

　このため、加工の進捗に応じて缶の形状が変化していくが、拡径工程において、筒体２１から中間筒体５０に至る途中段階の有底筒状の缶の形状を特に限定しない場合は、この製造装置５０１の加工対象物として、単にワークＷとして説明する。また、筒体２１、中間筒体５０及び金属製カップ１も、製造装置５０１において取り扱われるので、便宜上、ワークＷとして説明する場合もある。

　この製造装置５０１は、複数のワークＷ（筒体２１、中間筒体５０、金属製カップ１を含む）を、その缶軸Ｃ方向を水平に配置して保持するワーク保持部５１１と、これらワークＷ等に各種成形加工を施す複数の成形ツール５１２を保持するツール保持部５１３と、両保持部５１１，５１３を駆動する駆動部５１４とを備えている。ワークＷを保持するワーク保持部５１１のワーク保持側と、成形ツール５１２を保持するツール保持部５１３のツール保持側とが対向して配置されている。

　ワーク保持部５１１は、支持軸５１５に支持された円盤５１６においてツール保持部５１３と対向する表面に、ワークＷを保持する複数のチャック（保持装置）５１７が周方向に沿う環状に配列された構成とされている。チャック５１７は、ワークＷの底部のリム部８を当接させて、胴部下端部の下部円筒部１１を保持する。

　より具体的には、チャック５１７はワークＷの下部を収容するカップ状の本体５１７Ａと、本体５１７Ａに保持された環状のバルーン５１７Ｂとを備える。このチャック５１７において、本体５１７Ａの底部にワークＷの底部のリム部８を当接させてバキューム機構（図示せず）によりドーム部６内を陰圧にしてワークＷを吸着保持するとともに、エア供給機構（図示せず）により膨張させたバルーン５１７Ｂを本体５１７Ａの内周面から膨出させて下部円筒部１１を内方に押圧して保持する。

　この円盤５１６が駆動部５１４によって支持軸５１５を中心として間欠的に回転されることにより、供給部５１８から供給側スターホイール５１９を介して供給された筒体２１が、チャック５１７に１個ずつ保持されて円盤５１６の周方向に搬送される。

　筒体２１は、円盤５１６による搬送中にツール保持部５１３の各成形ツール５１２によって成形された後、成形後の金属製カップとして排出側スターホイール６０１を介して排出部６１１に順次排出される。

　ツール保持部５１３は、支持軸６１２に支持された円盤６１３においてワーク保持部５１１と対向する表面に、複数の各種成形ツール５１２が個々のチャック５１７と対峙可能に周方向に沿う環状に配列され、駆動部５１４によって円盤６１３が支持軸６１２の軸方向に進退する構成とされている。支持軸６１２は支持軸５１５の内部において支持軸５１５と同軸上に設けられる。

　このツール保持部５１３には、ワークＷ内に挿入して底部２側より開口端部２２側に向けて徐々に拡径しながら中間筒体５０を形成する複数種類のパンチ、トリミングのための切断ツール、及びカール部３３を形成するためのカール部成形ツール等の、各加工段階に応じた加工を行うための成形ツール５１２が複数備えられている。これらの成形ツール５１２は、工程順に円盤６１３上に周方向に並んで環状に配置されている。

　支持軸５１５の軸線を回転中心とするワーク保持部５１１（円盤５１６）の間欠的な回転停止位置は、開口端部をツール保持部５１３側に向けた各ワークＷの缶軸Ｃが各成形ツール５１２の中心軸にそれぞれ一致するように設定される。そして、駆動部５１４による円盤５１６の間欠的回転によって、各ワークＷは次工程用の各成形ツール５１２に対向する位置に回転移動されて、次の段階の加工が施される。

　すなわち、ツール保持部５１３が前進してワーク保持部５１１とツール保持部５１３とが互いに接近したときに、各成形ツール５１２が各工程に応じた加工をワークＷに施し、両保持部５１１，５１３が互いに離間した状態のときに各ワークＷに次工程の成形ツール５１２が対向するようにワーク保持部５１１が回転移動される。このように、両保持部５１１，５１３が接近して加工を行い、離間及び回転するという動作が繰り返されることにより、ワークＷが加工されて金属製カップ１が形成される。

　その間、ワークＷは、加工前の筒体２１の状態から、形状の変化にかかわらず、底部２及び下部円筒部１１がワーク保持部５１１のチャック５１７により保持された状態が維持され、ワーク保持部５１１の間欠回転により、ツール保持部５１３の各成形ツール５１２に順次対峙させられ、拡径工程、トリミング工程及びカール工程が順次加工される。

　拡径工程、トリミング工程、カール工程のそれぞれについて以下に説明しておく。

［拡径工程］
　拡径工程では、段部形成工程と整形工程とを順次繰り返すが、第１実施形態と同様なので、ここでは簡単に説明する。

　段部形成工程は、図１１に示すように、段付きパンチ４１をワークＷの中に開口端部から矢印で示すように軸方向に挿入し、段付きパンチ４１の段部４２ＡによってワークＷに、底部２側より開口端部側を拡径する段部４３Ａを形成する（図１２参照）。

　整形工程では、図１２に示すように、テーパ状の整形面１５２を有する整形パンチ１５１をワークＷの開口端部から軸方向に挿入して、段部形成工程で形成された段部４３Ａをテーパ面１５３に整形する（図１３参照）。

　この段部形成工程と整形工程とを必要回数繰り返した後、最後に、ワークＷの開口端部の若干下方位置に上部段部１４を形成する。上部段部１４の上方は、ストレートの円筒状の上部円筒部１２´（図２Ｃ参照）となる。

　この一連の工程中、下部段部１３より下方の下部円筒部１１は、チャック５１７により保持された状態が維持される。したがって、下部段部１３より下方位置は、下部円筒部１１がストレートのまま残される。

［トリミング工程］
　拡径工程においてワークＷは径方向に押し広げられるので、材料の部分的な伸びのばらつきにより、ワークＷの開口端縁が周方向に波打つように高さにばらつきが生じやすい。そこで、切断ツールを使ったトリミング工程により開口端部を切り取って高さを揃えた状態とする。この際も、ワークＷはチャック５１７に保持された状態が維持される。このトリミング工程により、ワークＷは中間筒体５０となる。

［カール工程］
　次いで、中間筒体５０の上部円筒部１２´のエッジを含む端部を径方向の外側に折り返しながら巻回することによりカール部５を形成する。このカール工程では、図７に示すように、複数のカーリングツール７１が用いられる。

　カール工程について第１実施形態と同様の説明は省略するが、このカール工程においても、ワークＷ（中間筒体５０）の下端部はチャック５１７により保持された状態が維持される。

　この製造方法においては、筒体２１の底部２側より開口端部２２側の直径が大きい段部４３Ａを形成した後、その段部４３Ａを押し広げるようにテーパ状に整形するという工程を繰り返すことにより、胴部４の全体を滑らかなテーパ状に形成している。

　この製造方法によれば、チャック５１７に保持された状態で加工されるので、滑らかで正確なテーパ面に仕上げることができる。

　そして、拡径工程からカール工程までの一連の作業は、ワークＷ（筒体２１、中間筒体５０及び金属製カップ１を含む）の下端部をチャック５１７により保持した状態で連続的に行っており、加工時のワークＷの姿勢を安定させ、正確かつ安定した加工を行うことができ、寸法ばらつきの少ない金属製カップ１を得ることができる。

　また、印刷・塗装工程において、拡径工程前の円筒状の筒体に印刷を施す場合も、拡径工程時の変形の倍率を見込んだ、いわゆる偏倍印刷を容易にすることができ、歪みのない正しい印刷を施して意匠性も向上させることができる。

　以下、本発明に係る金属製カップの製造方法の第３実施形態を図面を参照して説明する。ここで、第１実施形態または第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。

　本実施形態の製造方法によって製造される金属製カップ１は、図１に示す第１実施形態の金属カップ１と同じである。

　この金属製カップ１の製造方法については、第１実施形態と同様である筒体形成工程および拡径工程（段部形成工程および整形工程）の説明を割愛する。

［カール工程］
　カール工程については、第１および第２実施形態と同様であるが、ここでさらに詳細を説明する。拡径工程の後、中間筒体５０の上部円筒部１２´のエッジＥを含む端部を径方向の外側に折り返しながら巻回することによりカール部５を形成する。このカール工程では、図７に示すように、複数のカーリングツール７１が用いられる。

　各カーリングツール７１は、缶軸Ｃに交差する方向に沿う軸Ｃ１を中心に回転自在であり、中間筒体５０の周方向に等間隔で複数設けられている。図１４に示す例では、６個のカーリングツール７１が設けられている。それぞれの軸Ｃ１は中間筒体５０の缶軸Ｃに直交し、缶軸Ｃを中心として放射状に配置されている。

　各カーリングツール７１は、カーリング成形のための成形用溝７２が形成されている。この成形用溝７２は、カーリングツール７１の全周に周方向に連続して形成されており、カーリングツール７１が図１４に示す配置であることから、中間筒体５０の接線方向に沿って配置される。

　各成形用溝７２に中間筒体５０の上部円筒部１２´のエッジＥを当接させながら中間筒体５０とカーリングツール７１とを缶軸Ｃを中心として相対回転させることにより、成形用溝７２に沿ってエッジＥを含む端部を折り返しながらカール部５を形成する。

　図１５に示すように成形用溝７２は、断面円弧状の凹円弧面部７３と、凹円弧面部７３における中間筒体５０の半径方向内方側の側縁に連続し成形用溝７２の開口幅を広げる方向に傾斜するテーパ面７４と、凹円弧面部７３における中間筒体５０の半径方向外方側の側縁に連続し軸Ｃ１にほぼ直交する平面部７５とを有している。さらに、テーパ面７４における中間筒体５０の半径方向内側の側縁には、凸円弧面状の面取り部７６が連続している。

　このカーリングツール７１の成形用溝７２の内面を中間筒体５０の開口端に缶軸Ｃ方向に押し付けながら、上部円筒部１２´の周囲を旋回させることにより、成形用溝７２の内面によって上部円筒部１２´のエッジＥを含む端部を拡開しながら折り返して、カール部５を形成する。

　本実施形態のような広口（カール部５の外径Ｄ１が７５ｍｍ以上１００ｍｍ以下）の中間筒体５０を複数個のカーリングツール７１で成形する場合、カーリングツール７１が当接した部分で局部的に押し広げられるため、中間筒体５０の開口端部は真円でなく、各カーリングツール７１の当接位置を角部とする多角形状に変形する。実施形態のように６個のカーリングツール７１によりカール成形する場合、中間筒体５０の開口端部は六角形状に変形する。

　胴部に比べて口部が小さい、いわゆるボトル缶の場合は、小径（例えば直径２８ｍｍ～３８ｍｍ）の口部の剛性が高いので、カーリングツールで押圧されても、口部の筒形状が変形することは抑制される。このため、カーリングツールを缶軸方向に押圧することにより、比較的容易にカール部を成形できる。

　本実施形態の広口のカップの場合、各カーリングツール７１が開口端部を缶軸方向に押圧した際に開口端部が多角形状に変形するので、その変形の間は成形用溝７２の凹円弧面部７３に入り込まないように、図１５の実線で示すように、まず開口端部のエッジＥをテーパ面７４で受ける。そして、缶軸Ｃ方向（図１５の矢印Ａ方向）に押圧することにより、中間筒体５０のエッジＥは、鎖線で示す位置に矢印Ｂで示すように変形した状態でも、テーパ面７４に当接した状態を維持する。

　その状態でさらに矢印Ａで示すように押圧することにより、エッジＥをテーパ面７４から凹円弧面部７３に案内して丸め、図１６に示すように丸め部８０を形成する。

　さらにカーリングツール７１を丸め部８０に押しつけながら回動させることにより、丸め部８０の一部がテーパ面７４で押圧されて内周部に若干の傾斜面８１が形成され、カール部５が形成される（図１７参照）。これにより、カール成形時に開口端部が半径方向外方に逃げてしまって（開口端部がカーリングツール７１から離れる変形により）成形不良になったり、開口端部にクラックが生じたりする不具合の発生を防止し、所望の形状のカール部５を形成することができる。

　このテーパ面７４の缶軸Ｃ方向と平行な方向（垂直方向）に対する角度γは５０°以上８０°以下、中間筒体５０の半径方向に沿うテーパ面７４の距離Ｌは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましい。

　このように製造された金属製カップ１において、開口端部３にはカール部５が形成されているため、口触りも滑らかである。

　上記実施形態では、カール工程において、６個のカーリングツール７１を用いたが、その個数は限定されない。３個以上あればよい。

　外周面にしわやクラックが生じにくく、滑らかなテーパ面状の胴部を有する金属製カップを製造することができる。また、筒体の取り扱いが容易で簡略な設備でスタック可能な金属製カップを製造することができる。また、広口のカップの開口端部にカール部を周方向に沿って正確に形成することができる。

Ｃ　缶軸
Ｅ　エッジ
Ｗ　ワーク
１　金属製カップ
２　底部
３　開口端部
４　胴部
５　カール部
６　ドーム部
７　内側テーパ壁部
８　リム部
９　立ち上がり部
１１　下部円筒部
１２　上部円筒部
１３　下部段部
１４　上部段部
１５　テーパ筒部
２１　筒体
２２　開口端部
２３　胴部
２５　カップ
４１，４２　段付きパンチ
４２Ａ　段部
４３　下部段部用パンチ
４３Ａ　段部
４４　ガイド部
４５　成形部
４７　円柱状外面
４８　成形部
４８ａ　凸状湾曲面
５０　中間筒体
５１　段部（初期段部）
５２，５３　段部
６１　整形パンチ
６３　テーパ状面
６４　凸状湾曲面
６５　整形面
７０　チャック部
７１　カーリングツール
７２　成形用溝
７３　凹円弧面部
７４　テーパ面
７５　平面部
８０　丸め部
８１　傾斜面
１５１　パンチ
１５２　整形面
１５３　テーパ面
５０１　金属製カップ製造装置
５１１　ワーク保持部
５１２　成形ツール
５１３　ツール保持部
５１４　駆動部
５１５　支持軸
５１６　円盤
５１７　チャック（保持装置）
５１７Ａ　本体
５１７Ｂ　バルーン
５１８　供給部
５１９　供給側スターホイール
６０１　排出側スターホイール
６１１　排出部
６１２　支持軸
６１３　円盤

Claims

　金属板をプレス成形して金属製カップを製造する方法であって、
　金属板を絞りしごき加工することにより有底円筒状の筒体を形成する絞りしごき工程と、
　絞りしごき工程後に、前記筒体に開口端部側からパンチを押し込んで、前記筒体の胴部を、底部側より開口端部側に向けて徐々に拡径してテーパ筒部を有する中間筒体を形成する拡径工程と、
を有することを特徴とする金属製カップの製造方法。
　前記拡径工程は、
　１つ以上の前記パンチを用いて、前記筒体の胴部に、該筒体の前記底部側の直径より前記開口端部側の直径が大きい段部を形成する段部形成工程と、
　１つ以上の前記パンチを用いて、前記段部を押し広げながら前記テーパ筒部に整形する整形工程と
を有することを特徴とする請求項１に記載の金属製カップの製造方法。
　前記拡径工程では、前記段部形成工程と前記整形工程とを交互に複数回行うことを特徴とする請求項２に記載の金属製カップの製造方法。
　前記段部形成工程により複数の前記段部を形成した後に、これら段部に対して前記整形工程を実施することを特徴とする請求項２に記載の金属製カップの製造方法。
　前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有するガイド部と該ガイド部より大径の成形部とを連続させた段付きパンチを備えており、
　前記段付きパンチの前記ガイド部を先行して前記筒体に挿入することにより、前記ガイド部を前記筒体に嵌合しつつ前記成形部により前記筒体を拡径することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の金属製カップの製造方法。
　前記金属製カップの胴部には、底部付近に下部段部がさらに形成されており、
　前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有する成形部を有する下部段部用パンチをさらに備え、
　前記段付きパンチにより前記胴部の前記底部付近に初期段部を形成した後、該初期段部内に前記下部段部用パンチを嵌合して前記初期段部の下方部分を拡径しながら加工することにより、前記下部段部を形成することを特徴とする請求項５に記載の金属製カップの製造方法。
　前記拡径工程の後、前記中間筒体の前記開口端部を折り返してカール部を形成するカール工程を有することを特徴とする請求項２に記載の金属製カップの製造方法。
　前記拡径工程において前記段部形成工程を実施することにより、前記中間筒体の前記開口端部に缶軸方向に沿う上部円筒部を形成することを特徴とする請求項７記載の金属製カップの製造方法。
　請求項７に記載の金属製カップの製造方法であって、
　前記拡径工程において、前記筒体の底部付近に設けられた円筒状の下部円筒部をチャックにより保持し、前記筒体に前記開口端部側から前記パンチを押し込んで前記筒体の胴部を拡径して、前記中間筒体を形成し、
　前記カール工程において、前記下部円筒部を前記チャックにより保持した状態を維持したまま、前記中間筒体の前記開口端部を折り返して前記カール部を形成することを特徴とする金属製カップの製造方法。
　前記カール工程の後に、前記金属製カップの内面を洗浄するカップ洗浄工程を有することを特徴とする請求項９に記載の金属製カップの製造方法。
　前記拡径工程と前記カール工程との間に、前記中間筒体の開口端部を切り揃えるトリミング工程を有することを特徴とする請求項９に記載の金属製カップの製造方法。
　前記金属製カップを連続して製造し、複数の前記金属製カップを積み重ねた状態で梱包する梱包工程を有することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の金属製カップの製造方法。
　請求項７に記載の金属製カップを製造する方法であって、
　前記カール工程において、前記中間筒体の前記開口端部の周方向に間隔を空けた複数個所にそれぞれカーリングツールの成形用溝の内面を当接させ、これらカーリングツールを前記缶軸方向に押圧しながら前記中間筒体の周方向に旋回させることにより、前記開口端部を前記成形用溝の内面で折り返して前記カール部を形成し、
　前記カーリングツールの前記成形用溝は、前記開口端部を折り返すための断面円弧状の凹円弧面部と、該凹円弧面部における前記中間筒体の半径方向内方側の側縁に連続し前記成形用溝部の開口幅を広げる方向に傾斜するテーパ面とを有し、
　前記カール工程では、前記中間筒体の前記開口端部を各カーリングツールの前記テーパ面に当接させて、前記中間筒体の前記開口端部を各カーリングツールの前記テーパ面に沿ってそれぞれ押し広げた後、前記凹円弧面部に案内して前記カール部を形成する
ことを特徴とする金属製カップの製造方法。
　前記カール工程の最後に、前記成形用溝の前記凹円弧面部により丸められた丸め部の内周部を前記テーパ面で押圧することを特徴とする請求項１３に記載の金属製カップの製造方法。
　前記段部形成工程で用いられる前記パンチは、円柱状外面を有するガイド部と該ガイド部より大径の成形部とを連続させた段付きパンチを備えており、
　前記段付きパンチの前記ガイド部を先行して前記筒体に挿入することにより、前記ガイド部を前記筒体に嵌合しつつ前記成形部により前記筒体を拡径することを特徴とする請求項７に記載の金属製カップの製造方法。