WO2023195220A1 - 金属製有底筒体 - Google Patents

Abstract

接地部５と、接地部５の内側から上方に延びている立ち上がり部６と、立ち上がり部６に連なるドーム状底面７とを底部に有する金属製有底筒体１０において、ドーム状底面７の周縁部７ａには、局所的な薄肉部に由来する環状線１１が観察されることを特徴とする。

Description

金属製有底筒体

　本発明は、ドーム状底面を有する金属製有底筒体、例えばシームレス金属缶に関するものであり、さらにはドーム状底面の成形に用いる成形型及び該成形型を用いてのドーミング方法にも関する。

　一般に、金属の成形加工（打ち抜き、絞り加工さらにはしごき加工）によって得られる金属製有底筒体、例えばシームレス缶などは、軽量化や耐圧性能の向上、さらには設置安定化のため、底部をドーム状に凹ませることが行われている。このような底部の成形は、ドーミングと呼ばれ、ホールドリングと呼ばれる環状型により筒体の底部周縁を保持しながら、該環状型の間からドーミングダイを押し上げ、筒体の底面をドーム状に凹ませることにより行われる（特許文献１参照）。

　ところで、上記の様に形成されたドーム状底面には、周縁部にシワが発生し易いという問題があり、特にアルミ製の缶体では、シワの発生が顕著であった。従来、このようなシワは、底面に形成されているため、さほど問題とはならなかったが、現在、アルミシームレス缶のような飲料缶は、缶底部が見えるように置かれて販売されている場合が多く、このため、最近では、その改善が求められているのが現状である。

特開２０１８－１７７２８９号公報

　従って本発明の目的は、シワのないドーム状底部を有する金属製有底筒体を提供することにある。
　本発明の他の目的は、上記の金属製有底筒体の底部のドーム成形（ドーミング）に用いる成形型及び該成形型を用いるドーム成形方法を提供することにある。

　本発明によれば、接地部と、該接地部の内側から上方に延びている立ち上がり部と、該立ち上がり部に連なるドーム状底面とを底部に有する金属製有底筒体において、
　前記ドーム状底面の周縁部には、環状線が観察されることを特徴とする金属製有底筒体が提供される。

　本発明の金属製有底筒体においては、
　（１）該金属製有底筒体がアルミシームレス缶であること、
が好適である。

　本発明によれば、また、金属製有底筒体の底部のドーム成形に用いる成形型において、
　金属製有底筒体の底部周縁を保持するための環状保持型と、ドーム状底面を画定するためのドーミングダイとからなり、
　前記ドーミングダイは、ドーム状底面の周縁部を画定するためのドーミングリングと、ドーム状底面の前記周縁部よりも内側の中央部分を画定するベースダイとに分割されており、ドーミングリングとベースダイとは、それぞれ独立して上下動可能となっていることを特徴とする成形型が提供される。

　本発明によれば、さらに、金属製有底筒体の底部のドーミング方法において、
　上記に記載の成形型を用意する工程；
　前記金属製有底筒体の内部からパンチスリーブを降下させ、該筒体の下端周縁部を前記環状保持型の作用面に押し付けていくことにより、該筒体の底面周縁部にチャイム部及び接地部を形成する工程；
　前記パンチスリーブと前記環状保持型の作用面とにより前記筒体のチャイム部及び接地部を保持しながら、前記ドーミングリングを上昇させて該接地部の内側に立ち上がり部及びドーム状底面の周縁部を形成する工程；
　ベースダイを配置してドーム状底面の中央部分を形成する工程；
を含むことを特徴とするドーミング方法が提供される。

　本発明の金属製有底筒体は、ドーム状に凹んだドーム状底面を有するものであるが、このドーム状周縁部にシワが無く、その代わりに、環状線が観察される。
　本発明においては、筒体底部の成形、即ち、ドーミング成形に用いるダイは、ドーム状底面の周縁部を画定するためのドーミングリングと、ドーム状底面の前記周縁部よりも内側の中央部分を画定するベースダイとに分割されており、ドーム状底面の周縁部の面は、ドーミングリングという専用の型により形成される。これにより、ドーム状底面の周縁部の面が引き延ばされて薄肉化され、この薄肉化に伴って、シワの発生が防止されることとなる。要するに、ドーム状底面の周縁部を確定する専用のドーミングリングを用いてドーミングが行われるため、このドーミングリングによって薄肉化された部分が打痕となり、ドーミングリングの内側端部の跡が環状線として観察されるわけである。

　このように、本発明の金属製筒体においては、ドーム状底面の周縁部分には、シワの代わりに環状線が観察されることとなり、これにより、外観が損なわれることはなく、例えば、飲料缶として使用されたとき、高い商品価値を確保することができる。

本発明の金属製有底筒体の全体を示す概略側断面図。 図１の金属製有底筒体の底部拡大部分側断面図。 図１の金属製有底筒体の底面写真図。 従来公知の金属製有底筒体の底面写真。 図１の金属製有底筒体を製造するための工程の概略を示す図。 図５のドーミング工程に用いる成形型を示す図。 図５のドーミング工程を説明するための図。

＜金属製有底筒体の形態＞
　本発明の金属製有底筒体は、例えば、金属製の薄肉の素板を用いての打抜き、絞り、再絞り－しごき加工を行い、次いで底部についてドーミング加工を行うことにより得られるものであり、最終的には、その後、洗浄乾燥、外面印刷、仕上げニス塗布焼付、内面塗料塗布焼付、ネックイン加工及びフランジ加工等の後加工が行われ、その最終的な形態は、通常、全体として、図１に示すようになっている。

　図１を参照して、全体として１０で示す本発明の金属製有底筒体は、外面がストレートな直胴形状となっている胴部１と、胴部１の下端から内方に向かって傾斜したチャイム部３を介して形成されている接地部５と、接地部５で囲まれている領域に位置するドーム状底面７とを有している。また、胴部１の上部は、後加工により形成されたネックイン部８に連なっており、ネックイン部８の上端には、フランジ部９が形成されている。

　ドーム状底面７は、接地部５から内方に向かって立ち上がっている立ち上がり部６の上端に連なる周縁部７ａと、周縁部７ａで囲まれている中央部分７ｂとからなっている。周縁部７ａは、後述するドーミングに際して使用されるドーミングリングが面接する部分に相当し側断面でみて、その長さは２～３０ｍｍ程度である。このような周縁部７ａと中央部分７ｂとからなるドーム状底面７は、側断面で見ると、全体として、ほぼ一定の大きな曲率半径を有しており、このような形態の底面７を底部に形成することにより、この有底筒体１０を安定に設置することができ、さらに軸方向に対する荷重強度を高めることができる。

　本発明において、上記の有底筒体１０を構成する金属としては、特に制限されず、種々の金属或いは合金であってよいが、軽量性、薄肉加工性などの点から、アルミニウムもしくはアルミニウム合金が好適であり、さらに、内面が有機樹脂被覆されたシームレス缶であることが、本発明のメリットを最大限に活かすことができる点で好ましい。

　図１と共に、図２の底部拡大部分側断面図及び図３の底面写真を参照して、本発明では、上記ドーム状底面７の周縁部７ａと中央部分７ｂとの境界部分に、環状線１１が観察されることが重要な特徴である。
　即ち、このようなドーム状底面７は、ドーミングにより得られるものであるが、従来公知の金属製有底筒体では、図４の底面写真に示すように、ドーム状底面７の周縁部７ａに相当する領域にシワＸが存在している。しかるに、本発明では、図３の底面写真から理解されるように、シワＸの代わりに環状線１１が形成されている。前述したように、周縁部７ａがドーミングに際して使用されるドーミングリングに由来するものであることから理解されるように、この環状線１１は、ドーミングリングの打痕に由来し、この環状線１１の外側の領域が周縁部７ａであり、環状線１１の内側の領域が中心部７ｂとなる。また、この局所的な薄肉部に由来する環状線１１での厚みｔ_０は、周縁部７ａの内側約０．５ｍｍの位置での厚みｔ_１に対して、おおよそ３～５％程度、減少しており、引き延ばしによってシワＸが解消されている。即ち、本発明では、シワＸの代わりに、環状線１１が形成されているわけである。

　このような金属製有底筒体１０において、ドーム状天面７の中心部Ｏでの厚みは、通常、この成形に用いた薄肉の素板の厚みに相当し、胴部１の厚みは、しごき加工の程度（しごき率）に応じて定まる。
　例えば、飲料缶として使用されるアルミシームレス缶の場合で、素板の厚みが０．１８０～０．３５０ｍｍ程度であり、最も薄肉化された胴部１の部分での厚みが素板の厚みの３０～５０％である。

＜金属製有底筒体１０の製造＞
　上記のような形態を有する本発明の金属製有底筒体１０は、前述した金属の素板（内面に相当する側に有機樹脂被覆が設けられていてもよい）を用いての成形加工により製造される。

　上記のような金属製素板を用いての成形加工は、通常通り打抜き加工、絞り加工、しごき加工及びドーミングにより、ドーム状底面７を有する有底筒体１０が得られる。

　この打ち抜きからドーミングまでの工程を、図５に示した。
　即ち、図５（ａ）に示すように、素板２１を、打抜きパンチ２３と打抜きダイ２５によって打ち抜いて円板２７を得る（打ち抜き加工）。次いで、図５（ｂ）に示すように、絞りダイ３１と絞りパンチ３３で絞りカップ（有底筒状体）３５を得る（絞り加工）。ここで、得られた絞りカップ３５を後述するドーミング加工に供することもできるが、通常は、必要により再絞りからしごき加工を連続的に行う。

　即ち、図５（ｃ）に示すように、抑え４１によりリドローダイ４３に保持されている絞りカップ３５を、しごきパンチ４５を用いて下方に押し出していき、さらに、複数のしごきダイ４７ａ～４７ｃを通してしごき加工を行った後、最下方位置でドーミングを行う。このドーミングは、後述するホールドダウンリング５１とドーミングダイ６１と用いて行われる。このドーミングにより、前述したチャイム部３や接地部５と同時にドーム状底面７が形成されることとなる。
　ドーミング後は、ストリッパフィンガ５３を用いて、成形されたシームレス缶（金属製有底筒体）１０をパンチ４５から引き抜くことにより、この工程は終了し、次の洗浄乾燥や、ネックイン加工などの後工程が行われる。

　尚、上記のようなしごき加工工程において、図５（ｃ）では、しごきダイが３個配置されており、３段でしごき加工が行われるようになっているが、このしごきダイの数は３個に限定されるものではなく、目的とする薄肉化の程度に応じて、適宜の数とすることができ、１個のダイで１段でのしごき加工とすることもできるし、２またはそれ以上の数のダイを配置して、複数段でのしごき加工とすることができる。勿論、しごきダイを複数個、加工方向に沿って配列し、しごき加工を多段で行う場合には、加工方向下流側にいくにしたがい、その内径（加工径）が小さくなっている。
　何れにしろ、このようなしごき加工後に、ドーミングが行われ、ドーム状底面７が形成されることとなる。

　ドーミングのために使用する成形型は、図６に示すように、ホールドダウンリング（環状保持型）５１とドーミングダイ６０とからなり、これらの成形型と、パンチ４５との協働作用によりドーミングが行われる。本発明においては、ドーミングダイ６０が、ベースダイ６１とドーミングリング６３とに分割され、それぞれ独立して上下動するように設けられていることが重要な特徴である。

　即ち、図６から理解されるように、ホールドダウンリング（環状保持型）５１は、上端の作用面５１ａが、内方且つ下方に向かって傾斜しており、この作用面５１ａにより胴部１の下端に連なるチャイム部３が形成され、作用面５１ａの下端に接地面５が形成されることとなる。

　また、ベースダイ６１は、ドーム状底面７の中央部分７ｂを画定する型であり、その上端の作用面６１ａは、ドーム状底面７の中央部分７ｂに対応する面となっている。また、ドーミングリング６３は、ドーム状底面７の周縁部分７ａを画定する型であり、その上端の作用面６３ａは、ドーム状底面７の周縁部分７ａに対応する面となっている。これらの作用面６１ａ，６３ａが滑らかに連なってドーム状底面７が形成されることとなる。

　既に述べたように、ドーム状底面７の周縁部分７ａは、シワが発生しやすい部分であり、この部分を画定する型面を、中央部分７ｂを画定する型面と別個にすることにより、ドーム状底面７の周縁部分７ａに加えられる応力を集中し、これにより発生するシワを引き延ばし、シワの発生が回避され、ドーミングリング６３の作用面６３ａの内側端部に対応する位置に、環状線１１が現れることとなる。即ち、側断面で見て、この作用面６３ａの長さが、ドーム状底面７の周縁部７ａの長さに相当する。

　上記の成形型を用いてのドーミングは、図７に示すプロセスで行われる。
　ホールドダウンリング５１は、図示されていないがエアにより上方に付勢されており、図７（ａ）に示されている様に、初期段階では、ドーミングリング６３の作用面６３ａは、ホールドダウンリング５１の作用面５１ａよりも下方に位置しており、ベースダイ６１の作用面６１ａは、ドーミングリング６３の作用面６３ａよりもさらに下方に位置している。

　上記の状態でパンチ４５を降下させ、筒状体１０の胴部１を押し下げていくと、図７（ｂ）に示すように、胴部１の下端部がホールドダウンリング５１の作用面５１ａに押し当てられていき、これにより胴部１の下端にチャイム部３が形成される。

　次いで、ドーミングリング６３を上昇させると、図７（ｃ）に示されている様に、接地部５が画定すると共に、接地部５の内方側が引き上げられ、立ち上がり部６が画定し、さらに、ドーミングリング６３の作用面６３ａが立ち上がり部６よりも内方側の面を押し上げることにより、ドーム状底面７の周縁部分７ａが画定する。

　上記の様にしてドーム状底面７の周縁部７ａが形成されると、図７（ｄ）に示されている様に、遅れて、ベースダイ６１が配置され、その作用面６１ａが筒体１０の底部に押し当てられることにより、ドーム状底面７の中央部分７ｂが形成され、これにより、ドーム状底面７が画定し、ドーミングリング６３の作用面の端部に相当する部分に、図２、図３等で示す環状線１１が観察されることとなり、シワの発生は、ドーミングリング６３により有効に防止されていることとなる。
　このようにしてドーミングが終了した後は、先にも述べたように、パンチ４５の引き抜きが行われ、ストリッパフィンガ５３により、得られた成形体がパンチ４５から引き離され、その後の工程、洗浄、乾燥、ネックイン加工、フランジ加工、塗装などの後工程が行われ、底面にシワの発生が無く、商品価値の高い有底筒体（シームレス缶）が得られる。

　　　　１：胴部
　　　　３：チャイム部
　　　　５：接地部
　　　　６：立ち上がり部
　　　　７：ドーム状底面
　　　　７ａ：周縁部
　　　　７ｂ：中央部分
　　　１０：有底筒体
　　　５１：ホールドダウンリング（環状保持型）
　　　６０：ドーミングダイ
　　　６１：ベースダイ
　　　６３：ドーミングリング

Claims (4)

1. 　接地部と、該接地部の内側から上方に延びている立ち上がり部と、該立ち上がり部に連なるドーム状底面とを底部に有する金属製有底筒体において、
   　前記ドーム状底面の周縁部には、環状線が観察されることを特徴とする金属製有底筒体。
2. 　アルミシームレス缶である請求項１に記載の金属製有底筒体。
3. 　金属製有底筒体の底部のドーム成形に用いる成形型において、
   　金属製有底筒体の底部周縁を保持するための環状保持型と、ドーム状底面を画定するためのドーミングダイとからなり、
   　前記ドーミングダイは、ドーム状底面の周縁部を画定するためのドーミングリングと、ドーム状底面の前記周縁部よりも内側の中央部分を画定するベースダイとに分割されており、ドーミングリングとベースダイとは、それぞれ独立して上下動可能となっていることを特徴とする成形型。
4. 　金属製有底筒体の底部のドーム成形方法において、
   　請求項３に記載の成形型を用意する工程；
   　前記金属製有底筒体の内部からパンチスリーブを降下させ、該筒体の下端周縁部を前記環状保持型の作用面に押し付けていくことにより、該筒体の底面周縁部にチャイム部及び接地部を形成する工程；
   　前記パンチスリーブと前記環状保持型の作用面とにより前記筒体のチャイム部及び接地部を保持しながら、前記ドーミングリングを上昇させて該接地部の内側に立ち上がり部及びドーム状底面の周縁部を形成する工程；
   　ベースダイを配置してドーム状底面の中央部分を形成する工程；
   を含むことを特徴とするドーム成形方法。

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