CN113316544A - 瓶罐、瓶罐的制造方法以及瓶罐的设计方法 - Google Patents

瓶罐、瓶罐的制造方法以及瓶罐的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种瓶罐，其能提高瓶罐的径向强度，且将主体部与口部之间的缩径部设为平滑且柔和印象的外观，能够提高流动性。一种瓶罐，由铝合金形成且包括：底部；与所述底部的上端连接的圆筒状的主体部；从所述主体部的上端随着朝向上侧而缩径的缩径部；设置在所述缩径部的上侧的颈部；以及设置在所述颈部的上侧的口部，所述口部具有沿径向膨出的膨出部和外螺纹部，所述缩径部包括：凸弯曲部，与所述主体部的上端相连且呈凸状外表面；凹弯曲部，与所述凸弯曲部的上端相连且呈凹状外表面；下侧凸部，与所述凹弯曲部的上端相连且呈凸状外表面；以及上侧凹部，与所述下侧凸部的上端和所述颈部的下端相连且呈凹状外表面。

Description

瓶罐、瓶罐的制造方法以及瓶罐的设计方法
技术领域
本发明涉及一种填充饮料等内容物的瓶罐、瓶罐的制造方法以及瓶罐的设计方法。本申请基于在2019年1月31日申请的日本专利申请2019-016367号以及在2019年12月19日申请的日本专利申请2019-229557号要求优先权，并且在此援引其内容。
背景技术
作为填充饮料等内容物的罐，已知有如下瓶状的罐(瓶罐)，该罐具备：与底部连接的圆筒状的主体部；从所述主体部的上端随着朝向罐轴方向上侧而缩径的缩径部；设置在所述缩径部的罐轴方向上侧的颈部；以及设置在所述颈部的罐轴方向上侧且具有沿径向膨出的膨出部的口部。
在这种瓶罐中，通过对金属板材(铝合金材料的板材)实施封盖工序(拉伸工序)及DI工序(拉伸变薄工序、Drawing&Ironing)，以形成有底圆筒状的罐体，在其有底圆筒状的罐体的瓶体部实施缩径加工，以形成缩径部，然后形成具有螺纹部和卷边部等的口部。
作为这种瓶罐，例如已知有专利文献1中记载的瓶罐和专利文献2中记载的瓶罐。
在专利文献1记载的瓶罐中，在经拉伸及变薄加工的圆筒状侧壁上连接有切头圆锥形部。切头圆锥形部的上部具有直径比罐主体的直径小的颈部。颈部连接于圆筒部，在圆筒部上形成有螺纹。在圆筒部的上方形成有凸筋，在螺纹的下方形成有环状凸筋。
该瓶罐被设计为直径约76mm、高度约180mm且可装入约590ml的内容物。或者，还记载有在直径约51mm至83mm、高度约89mm至254mm的范围内大致也可以装入207ml至946ml以上的内容物。
另外，还记载有切头圆锥形部不是笔直的切头圆锥颈，而是优选有多个凹凸段或肋。
专利文献2中记载有一种瓶罐，在其瓶体部的上方形成有随着朝向上端侧而以规定的倾斜度逐渐缩径的圆锥台面状的肩部；从该肩部进一步向上端侧延伸的筒状的颈部；以及具备从颈部的上端向外周侧伸出的膨出部、螺纹部和卷边部的瓶盖安装部(口部)，瓶体部的外径(直径)为64.24mm～68.24mm，内容量为410ml。
专利文献1：日本专利公开2006-062755号公报
专利文献2：日本专利公开2018-131261号公报
在专利文献1记载的瓶罐中，圆筒状的侧壁与形成开口部的小径的圆筒部之间的切头圆锥形部(缩径部分)形成为阶梯状，外观设计性差。
在专利文献2记载的瓶罐中，肩部(缩径部分)比较平滑地形成，但由于是圆锥台面状，整体上给人一种有棱角的印象。另外，由于肩部的罐轴方向上侧的端部与颈部的连接部分呈朝向径向内侧凸出的形状(外表面为凹状)，因此瓶罐在该部分的径向强度低，瓶罐的柱强度(罐轴方向的强度)也比较低。
另外，这种具有阶梯状或圆锥形台面状的缩径部分的瓶罐在倒出饮料时可能会发生脉动。特别是，如果内容量较多，脉动的影响较大，因此需要改善流动性。
发明内容
本发明有鉴于这种情况而提出的，其目的在于提供一种瓶罐、瓶罐的制造方法以及瓶罐的设计方法，该瓶罐、瓶罐的制造方法以及瓶罐的设计方法能够提高瓶罐的径向强度，且将主体部与口部之间的缩径部分设为平滑且柔和印象的外观，即使是大容量也具有良好的流动性。
本发明的瓶罐，由铝合金形成且包括：底部；与所述底部的上端连接的圆筒状的主体部；从所述主体部的上端随着朝向上侧而缩径的缩径部；设置在所述缩径部的上侧的颈部；以及设置在所述颈部的上侧的口部，所述口部具有沿径向膨出的膨出部和外螺纹部，
所述缩径部包括：凸弯曲部，与所述主体部的上端相连且呈凸状外表面；凹弯曲部，与所述凸弯曲部的上端相连且呈凹状外表面；下侧凸部，与所述凹弯曲部的上端相连且呈凸状外表面；以及上侧凹部，与所述下侧凸部的上端和所述颈部的下端相连且呈凹状外表面。
在本发明中，由于设置有将凹弯曲部的上端(缩径部的上端)与颈部的下端连接的下侧凸部和上侧凹部，能够光滑地连接凹弯曲部与颈部，能够提高瓶罐的外观设计性，并且能够提高瓶罐在颈部附近的径向强度。另外，通过提高瓶罐在颈部附近的径向强度，还能提高瓶罐的柱强度。
另外，由于在主体部与口部之间形成有将曲率半径大的凸弯曲部与凹弯曲部连接的缩径部，表现出平滑且柔和印象的外观，外观设计性优异。进而，由于平滑地形成缩径部，因此饮料从口部倒出时，饮料在缩径部的内周面平滑地流动，不易产生脉动。特别是在主体部长、高度大的大容量瓶罐中，具有良好的流动性。
进而，在瓶罐的制造工序中具有在以倒立姿势运送的同时清洗内部的工序，而在此时清洗液的流出性也良好，内部不易残留清洗液。
另外，由于在直径大的主体部与小径的口部之间，曲率半径大的凸弯曲部与凹弯曲部相连，因此当用拇指和食指握住口部的下端部来把持时，从凹弯曲部到凸弯曲部的外表面以仿形的方式接触手掌的凹陷部，抓握感也很优异。因此，特别在适用于内容量大的大型罐时，把持时的稳定感优异。
作为本发明的瓶罐的优选的方案，所述下侧凸部的外表面的曲率半径可为2mm以上且小于6mm。
作为本发明的瓶罐的优选的方案，所述凸弯曲部的外表面的曲率半径可为45mm以上且80mm以下，所述凹弯曲部的外表面的曲率半径可为85mm以上且115mm以下。
作为本发明的瓶罐的优选的方案，从所述底部的下表面到所述口部的上表面为止的罐高度可为194mm以上且230mm以下，从所述底部的所述下表面到所述主体部的上端为止的主体部高度可为110mm以上且150mm以下，从所述缩径部的下端到所述口部的所述上表面为止的上部高度可为60mm以上且100mm以下，所述主体部的外径可为64mm以上且68mm以下，从所述颈部的下端到所述口部的所述上表面为止的颈部上高度可为18mm以上且24mm以下，从所述口部的下端到所述口部的所述上表面为止的口部高度可为15mm以上且20mm以下，所述膨出部的外径可为35mm以上且40mm以下。
在上述方案中，由于将颈部高度缩小到3mm以上且5mm以下，并且增大主体部高度，且减小上部高度，因此能够将罐高度缩小到194mm以上且230mm以下，能够提高运送罐时的稳定性。由于将主体部的外径设为64mm以上且68mm以下，由凸弯曲部和凹弯曲部构成缩径部，因此能够扩大瓶罐的内容量。
本发明的瓶罐的制造方法用于制造上述瓶罐，所述方法包括：杯体成型工序，对铝合金板进行冲压以形成杯体；筒体成型工序，通过对所述杯体实施拉伸加工和变薄加工，以形成圆筒状的筒体；缩径筒部成型工序，通过使所述筒体随着朝向所述罐轴方向上侧而缩径，以形成具有所述凸弯曲部和所述凹弯曲部的缩径筒部及与所述缩径筒部的上端连接且向上方以直线状延伸的小圆筒部；缩径部成型工序，通过将直径比所述小圆筒部的直径小的模具压到所述小圆筒部的上端部并使所述模具相对于所述罐轴方向移动，以形成与所述凹弯曲部的上端相连的所述下侧凸部和所述上侧凹部而形成所述缩径部，并且形成与所述上侧凹部的上端相连且直径比所述小圆筒部的直径小的第二小圆筒部；以及口部成型工序，在所述第二小圆筒部的上端部形成所述膨出部并在所述膨出部的所述罐轴方向上侧形成所述外螺纹部。
在作为瓶罐材料的铝合金板为轧制材料的情况下，由于在轧制方向和与其交叉的方向上，加工时的延伸难易度不同，因此在制造时或封盖时的外力作用下，从横截面观察时会有变为椭圆形状的倾向。
与此相对，在本发明中，通过将直径比小圆筒部的直径小的模具压到小圆筒部的上端部并使所述模具相对移动，以形成下侧凸部和上侧凹部，因此能够提高口部的膨出部的下侧及颈部的刚性。由此，能够抑制在封盖时的外力作用下瓶罐变形，并且对制造过程中的横截面观察为椭圆状的瓶罐进行矫正，使其变为横截面观察为正圆状。
作为本发明的瓶罐的制造方法的优选的方案，进一步包括：改造工序，通过将改造用模具压到所述下侧凸部的上部并使所述改造用模具相对于所述罐轴方向移动，以缩小所述下侧凸部的曲率半径。
在上述方案中，由于通过改造工序再次加工下侧凸部，因此能够确实地矫正影响瓶盖密封性的瓶罐的形状。
本发明的瓶罐的设计方法为如下瓶罐的设计方法，所述瓶罐由铝合金形成且包括：底部；与所述底部的上端连接的圆筒状的主体部；从所述主体部的上端随着朝向上侧而缩径的缩径部；设置在所述缩径部的上侧的颈部；以及设置在所述颈部的上侧的口部，所述口部具有沿径向膨出的膨出部和外螺纹部。
该设计方法包括：尺寸设定步骤，分别设定罐高度、从所述底部的罐轴方向下侧表面到所述主体部的罐轴方向上侧端的主体部高度、从所述缩径部的罐轴方向下侧端到所述口部的罐轴方向上侧表面的上部高度、所述主体部的外径、从所述颈部的下端到所述口部的罐上表面的颈部上高度、从所述口部的下端到所述口部的上表面的口部高度及所述膨出部的外径；缩径部形状设定步骤，设定在所述缩径部中与所述主体部的所述上端相连且形成凸状外表面的凸弯曲部的曲率半径及从所述凸弯曲部的所述上端到所述口部的所述下端形成凹状外表面的凹弯曲部的曲率半径，并且确定所述凹弯曲部的上端的位置；以及连结形状设定步骤，设定连接所述凹弯曲部的所述上端与所述颈部的下端之间的下侧凸部与上侧凹部的形状，所述下侧凸部与所述凹弯曲部相连且呈凸状外表面，所述上侧凹部与所述下侧凸部的上侧和所述颈部相连且呈凹状外表面。
在本发明中，由于在设定瓶罐的罐高度等的各种尺寸之后，设定缩径部的形状，并且设定光滑地连接凹弯曲部的上端与颈部的下端之间的下侧凸部和上侧凹部的形状，因此能够确实地设计出外观设计性高、径向强度高的稳定的瓶罐。
根据本发明，能够提高瓶罐的径向强度，且将主体部与口部之间的缩径部设为平滑且柔和印象的外观，即使是大容量也能提高流动性。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的瓶罐的将一半做成剖面的主视图。
图2是图1所示瓶罐的主要部分的放大图。
图3是按顺序示出制造瓶罐时的形状变化的图。
图4是示出制造瓶罐时的改造工序的图。
图5是本发明的比较例所涉及的瓶罐的主要部分的放大图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是本发明的一实施方式所涉及的瓶罐1的主视图。瓶罐1通过在开口端部1a上安装瓶盖(省略图示)，被用作收容饮料等的容器。
瓶罐1例如由JIS3000、3004、3104等3000系列的铝合金的薄板金属构成，如图1所示，瓶罐1为以罐轴S为轴的旋转体，包括：底部11、与底部11的上端连接的主体部12、从主体部12的上端随着朝向上侧而缩径的缩径部13、设置在缩径部13的上侧的颈部15、以及与颈部15的上端相连且口径为38mm的口部14。
缩径部13具有从主体部12的上端呈凸状外表面的凸弯曲部131和从凸弯曲部131的上端到口部14的下端呈凹状外表面的凹弯曲部132。
如图1所示，主体部12和缩径部13、口部14彼此同轴配置，在本实施方式中，将其共同的轴称为罐轴S进行说明。下面，将图1中的上方作为沿罐轴S的上方，将图1中的下方作为沿罐轴S的下方。
主体部12被形成为在沿罐轴S的方向上以直线状延伸的圆筒状，其外径D1设定为64mm以上且68mm以下，例如66.2mm。与主体部12的下端部连接形成的底部11具备：位于罐轴S上且向上方(主体部11的内部)膨出形成的圆顶部111和与圆顶部111的外边缘部和主体部12的下端部相连的瓶跟部112。
连接圆顶部111与瓶跟部112的接地部113以朝向下方凸出的方式弯曲形成，在瓶罐1以正立姿势(图1所示的口部14朝向上方的姿势)载置于载置面上时，接地部113与载置面接触。接地部113在底部11中朝向下方最为突出，并且呈沿圆周方向延伸的环状。接地部113的直径D2例如设定为56mm。
缩径部13在下侧具有呈凸状外表面的曲面状的凸弯曲部131、在上侧具有呈凹状对面的曲面状的凹弯曲部132，这些部分平滑地连接。上侧的凹弯曲部132的外表面的曲率半径R2大于下侧的凸弯曲部131的外表面的曲率半径R1。具体而言，凸弯曲部131的曲率半径R1为45mm以上且80mm以下，更优选为50mm以上且70mm以下，凹弯曲部132的曲率半径R2为85mm以上且115mm以下，更优选为90mm以上且110mm以下。
如图2所示，在缩径部13的上部，设置有与凹弯曲部132的上端连接且在包括罐轴S的纵剖面中朝向径向外侧凸出(呈凸状外表面)的下侧凸部133、和与下侧凸部133的上端相连且在纵剖面中朝向径向内侧凹陷(呈凹状外表面)的上侧凹部134。
下侧凸部133与凹弯曲部132的上端连接。与下侧凸部133的上端相连的上侧凹部134与直径比口部14的直径小的圆筒部的颈部15的下端连接。因此，缩径部13的上部成为与颈部15相连的收缩的形状。即，凹弯曲部132的上端与颈部15的下端通过下侧凸部133和上侧凹部134连接。
此外，这些下侧凸部133、上侧凹部134和颈部15平滑地连接。
在本实施方式中，从主体部12的上端与缩径部13的下端(凸弯曲部131的下端)的连接位置到缩径部13的上端(上侧凹部134的上端)与颈部15的下端的连接位置的罐轴S方向的高度即缩径部13的高度H3被形成为40mm以上且70mm以下。
从缩径部13的下端到口部14的上表面的上部高度H2被形成为60mm以上且100mm以下。从底部11的下表面到主体部12的上端的主体部高度H1被形成为110mm以上且150mm以下。
下侧凸部133的外表面的曲率半径R3被形成为2mm以上且小于6mm，更优选为4mm以上且小于6mm，上侧凹部134的外表面的曲率半径R4被形成为2mm以上且25mm以下。如图2所示，缩径部13(凹弯曲部132)的上端与下侧凸部133的下端的连接位置被配置在比下侧凸部133的曲率半径R3的曲率中心C更为上方的位置。换言之，下侧凸部133越到上方越小径，没有铅直的部分。
因此，包括罐轴S的剖面中的凹弯曲部132的上端与下侧凸部133的下端的公切线T在随着朝向上方而逐渐接近罐轴S的方向上倾斜，相对于罐轴S的倾斜角θ被形成为2°以上且12°以下。因此，下侧凸部133的高度较小地形成，相应地，缩径部13的高度H3较大地形成。
在下侧凸部133的上端连接有呈凹状外表面的上侧凹部134。上侧凹部134的上端的直径小于在下侧凸部133中最小径的部位(上端)的直径。换言之，上侧凹部134的直径小于下侧凸部133的最小径。这些下侧凸部133和上侧凹部134在包括罐轴S的纵剖面中被形成为大致S字形。通过这种下侧凸部133和上侧凹部134，能够急剧收缩缩径部13的上部，提高下侧凸部133和上侧凹部134的径向强度。
在现有的瓶罐中，如前述专利文献2中记载的瓶罐那样，缩径部被形成为以罐轴为中心使直线旋转得到的圆锥台面状，在通过罐轴的纵剖面上，缩径部呈笔直状。在具有所谓“211径”的主体部(外径64.24～68.24mm)和所谓“38mm口径”(膨出部的外径36.0～40.0mm)的口部的瓶罐中，缩径部的罐轴方向的高度例如被形成为25mm左右。因此，主体部与缩径部的连接部的曲率半径小，像瓶罐的直径急剧变化那样给人一种有棱角的印象，在缩径部中，瓶罐的外径线性地变小，缩径部的上端以小的直径与口部连接。
与此相对，在本实施方式的瓶罐1中，与主体部12的上端连接的缩径部13由以罐轴S为中心使圆弧旋转得到的平滑的曲面(下侧的凸弯曲部131和上侧的凹弯曲部132)形成。而且，凸弯曲部131的曲率半径R1和凹弯曲部132的曲率半径R2都比现有的瓶罐中的主体部与缩径部的连接部的曲率半径大不少，因此，在从主体部12到口部14之间瓶罐1的直径平滑地变化。
另外，由于从主体部12的上端到颈部15的下端，也就是缩径部13的高度H3较大，因此没有曲率急剧变化的部分，曲率和外径在罐轴S方向上整体平滑地变化。
另外，凹弯曲部132的上端与下侧凸部133的下端的连接位置被配置在下侧凸部133的曲率中心C的位置的上方，凹弯曲部132与下侧凸部133的连接部中的公切线T在随着朝向罐轴S的上方逐渐接近罐轴S的方向上倾斜。因此，凹弯曲部132和下侧凸部133的外表面是朝向上方缩径而没有铅直部分的形状。
口部14包括：与颈部15的上端相连的膨出部141、与膨出部141的上端相连的外螺纹部142、以及形成在外螺纹部142的上部并形成开口端部1a的卷边部143。瓶盖(省略图示)被安装成与外螺纹部142螺合，并将下摆部卷入膨出部141，瓶盖内表面的衬垫与卷边部143压接来密封瓶罐1。
膨出部141的直径大于颈部15的直径，其外径D3被设定为35mm以上且40mm以下。口部14的从下端到上端的口部高度H5被形成为15mm以上且20mm以下。
[瓶罐的制造方法]
接着，使用图3和图4说明瓶罐1的制造方法。该瓶罐1的制造方法包括：杯体成型工序、筒体成型工序、缩径筒部成型工序、缩径部成型工序、口部成型工序及改造工序。下面，按这些工序顺序说明。
(杯体成型工序)
首先，通过对板厚0.480mm以上且0.520mm以下的JIS3000系列的铝合金的薄板金属的板材进行冲压并拉伸加工，成型出图3的(a)部分所示的直径较大且比较浅的杯体21。
(筒体成型工序)
然后，通过对杯体21再次实施拉伸加工和变薄加工(DI加工)，通过修剪使上端部切齐，从而如图3的(b)部分所示那样成型出规定高度的有底圆筒状的筒体22。通过该DI加工，筒体22的底部被成型为最终的瓶罐1的底部11的形状。
(缩径筒部成型工序)
接着，通过对筒体22的开口端部侧进行缩径加工(颈缩加工)，从而如图3的(c)部分所示那样形成与主体部12相连的缩径筒部232和在缩径筒部232的上方延伸的小圆筒部231，以形成第一中间成型体23。
该缩径加工(颈缩加工)是如下的加工：将圆筒状的颈缩模具从筒体22的开口端侧向下方压入，通过颈缩模具的内周成型部使筒体22缩径而形成凸弯曲部131和凹弯曲部132来形成缩径筒部232。由于缩径筒部232的凸弯曲部131和凹弯曲部132的曲率半径和高度大、倾斜比较平缓，因此对于筒体22的缩径加工容易。
在现有的瓶罐的制造工序中，需要将颈缩模具的内周成型部的直径逐渐缩小的同时进行多次的缩径加工，而通过该多次的加工有可能使缩径部形成为阶梯状。为了避免这种情况，需要缩小一次的加工面积而增加加工次数这种对策。
与此相对，在本实施方式的瓶罐1的情况下，由于形成曲率半径大且倾斜度比较平缓的缩径筒部232，因此能够增大颈缩加工时的一次的加工面积，能够平滑地形成缩径筒部232。
(缩径部成型工序)
在缩径部成型工序中，通过将直径比小圆筒部231的直径小的模具(省略图示)压小圆筒部231的上部并使所述模具相对于罐轴S方向移动，以成型缩径筒部232的上端部，从而形成与凸弯曲部131与凹弯曲部132的上端相连的下侧凸部133和上侧凹部134，并形成图3的(d)部分所示的第二中间成型体24。
在该缩径部成型工序中，形成下侧凸部133和上侧凹部134，并且通过对小圆筒部231进行缩径，形成直径比小圆筒部231的直径小的第二小圆筒部241。
(口部成型工序)
接着，通过对第二中间成型体24的第二小圆筒部241再次进行扩径和缩径，形成颈部15之后形成口部14(膨出部141、外螺纹部142和卷边部143)，从而形成图3的(e)部分所示的瓶罐1。
作为瓶罐1的材料的铝合金板(例如JIS3000系列的铝合金板)，由于在轧制方向和与其交叉的方向上的延伸率不同，因此在制造时或封盖时的外力作用下，从横截面观察时会有口部14容易变形为椭圆形状的倾向。由于瓶盖被卷入形成在口部14上的膨出部141而安装到口部14，因此如果口部14在横截面观察时变形为椭圆，则会成为损害密封性的原因。
膨出部141的上侧成型有外螺纹部142，从而刚性比较高。另一方面，由于膨出部141的下侧没有成型外螺纹部142那样的凹凸形状，因此径向的强度低。因此，瓶罐1中的膨出部141的下侧(颈部15或缩径部13的上部)有时在横截面观察时稍微变形为椭圆形状。
因此，在本实施方式的瓶罐1的情况下，通过对图3的(e)部分所示的口部成型工序后的瓶罐1进一步实施改造工序，缩小下侧凸部133的曲率半径。
通过缩小下侧凸部133的曲率半径，能够提高口部14的膨出部141的下侧部分的刚性，能够抑制因封盖时的外力导致的瓶罐1的变形，并且在制造过程中即使瓶罐1变形为横截面观察的椭圆形状，也能够矫正成正圆形状。
(改造工序)
具体而言，如图2和图4所示，将改造用模具50压到瓶罐1的缩径部13的上部(下侧凸部133)，使瓶罐1与改造用模具50在罐轴S方向上相对移动。由此，由此，由图2的两点划线所示的形状的下侧凸部133被改造用模具50按压而变形，成为由曲率半径更小的实线所示的形状。
改造前的下侧凸部133的曲率半径R3’为6mm以上且8mm以下，改造后的下侧凸部133的曲率半径R3为2mm以上且小于6mm，更优选为4mm以上且小于6mm。由于上侧凹部134在改造工序中几乎不会变形，因此改造工序前的上侧凹部134的曲率半径和改造工序后的上侧凹部134的曲率半径大致相同。由此，形成横截面观察为正圆形状的瓶罐1。
这里，将上述的缩径部13以外的部分也包含在内对各种尺寸进行说明时，从瓶罐1的接地部113的底面到卷边部143的上表面的罐高度H0为194mm以上且230mm以下。瓶罐1可作为内容量400ml以上且600ml以下的饮料罐使用。
在图3的(b)部分所示的筒体22中，下部(底部11侧)的部分221的板厚(壁厚)t1为0.125mm以上且0.150m以下，上部(开口端部侧)的部分222的板厚(凸缘厚度t2)为0.210mm以上且0.240mm以下。在这种情况下，壁厚t1的部分221为从比底部11稍微靠上方的位置到比后续工序中将成为缩径部13的凸弯曲部131的部分稍微靠下方的位置。凸缘厚度t2的部分222为比后续工序中将成为缩径部13的凸弯曲部131的部分更上方的部分。此外，底部11的圆顶部111的板厚与加工前的原板厚度相同(板厚0.480mm以上且0.520mm以下)，或者比原板厚度稍薄。
在本实施方式的瓶罐1中，由于在凹弯曲部132的上端连续设置有下侧凸部133和上侧凹部134，因此能够从凹弯曲部132光滑地连接颈部15，能够提高瓶罐1的外观设计性，并且能够提高下侧凸部133和上侧凹部134中的瓶罐1的径向强度。另外，通过提高瓶罐1的径向强度，还能提高瓶罐1的柱强度(罐轴S方向的压缩强度)。
另外，由于瓶罐1在大径的主体部12与小径的口部14之间连接有曲率半径大的凸弯曲部131与凹弯曲部132，因此主体部12与口部14之间表现出平滑且柔和印象的外观，外观设计性优异。
另外，由于平滑地形成缩径部13，从口部14倒出饮料时，饮料在缩径部13的内周面上平滑地流动。因此，不易产生脉动。特别是在主体部12长、罐高度大的大容量的瓶罐中，具有良好的流动性。
另外，在瓶罐1的制造工序中具有在以倒立姿势(将开口端部1a朝向下方的姿势)运送的同时清洗内部的工序，此时的清洗液的流出性也良好，内部不易残留清洗液。
进而，当用拇指和食指握住小径的口部14的下部来把持时，从凹弯曲部132到凸弯曲部131的外表面以仿形的方式接触手掌的凹陷部，抓握感也很优异。因此，特别在适用于内容量大的大型罐时，把持时的稳定感优异。
另外，从主体部12到凸弯曲部131和凹弯曲部132，由于外径平缓地变化，而没有外径急剧变化的部分，因此还能在从主体部12到缩径部13(凸弯曲部131和凹弯曲部132)的较宽范围内确保瓶罐1的外表面的印刷面，从而能够提供外观设计性优异的瓶罐1。
另外，由于将颈部15的高度缩小到3mm以上且5mm以下，并且增大主体部高度H1，且缩小上部高度H2，因此能够将罐高度H0缩小到190mm以上且230mm以下，能够提高运送瓶罐1的稳定性。另外，由于将主体部12的外径D1设为64mm以上且68mm以下，由凸弯曲部131和凹弯曲部132构成缩径部13，因此能够扩大瓶罐1的内容量。
进而，通过改造工序缩小下侧凸部133的曲率半径，能够确实地将制造工序中的横截面观察为椭圆形状的瓶罐矫正为横截面观察为正圆状。另外，通过将下侧凸部133的曲率半径缩小到4mm以上且小于6mm，能够使得由下侧凸部133和上侧凹部134形成的缩径部13的阶梯差不明显。
上述实施方式所示的瓶罐1例如以如下方式设计。
首先，分别设定罐高度H0、从底部11的下表面到主体部12的上端的主体部高度H1、从缩径部13的下端到口部14的上表面的上部高度H2、主体部12的外径D1、从颈部15的下端到口部14的上表面的颈部上高度H4、从口部14的下端到口部14的上表面的口部高度H5、以及膨出部141的外径D3(尺寸设定步骤)。
接着，设定凸弯曲部131的曲率半径R1和凹弯曲部132的曲率半径R2，并且确定凹弯曲部132的上端的位置(缩径部形状设定步骤)。
最后，设定连接凹弯曲部132的上端与颈部15的下端之间的下侧凸部133及上侧凹部134的形状，所述的下侧凸部133与凹弯曲部312相连且呈凸状外表面，所述上侧凹部134与下侧凸部133的上侧和颈部15相连且呈凹状外表面(连结形状设定步骤)。
根据上述设计方法，由于在设定瓶罐1的罐高度等的各种尺寸之后，设定缩径部13的形状，以光滑连接凹弯曲部132与颈部15的方式设定上侧凹部134和下侧凸部133的形状，因此能够确实地设计外观设计性高且径向强度高的稳定的瓶罐1。
此外，本发明不限于上述各实施方式的结构，在具体结构中，能够在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变更。例如，作为瓶罐，预先形成有底圆筒状的筒体，并成型其开口端部，但筒体也可以包括不具有底部的筒体，在成型缩径部之后，可以在筒体的瓶体部上紧固另外形成的底部。
实施例
接着，对本发明的效果进行验证。使用冲压成型前的板厚为0.505mm且基于H163104的后烘耐力(アフターベーク耐力)为215Mpa～235Mpa的铝合金材，成型出壁厚为0.135mm、凸缘厚度为0.225mm的DI罐之后，成型出圆筒状瓶体部的外径为66.24mm、口部的膨出部外径为38.0mm、整体高度为203mm的瓶罐。
(实施例1)
在实施例1中，成型出凸弯曲部的曲率半径为60mm、凹弯曲部的曲率半径为100mm、在该凹弯曲部的上端部形成有曲率半径5mm的下侧凸部和曲率半径4mm的上侧凹部的瓶罐。
(比较例1)
另一方面，在比较例1中，使用曲率半径R5为100mm的凹弯曲部132A的上端与颈部15A直接连接的、也就是未设置下侧凸部和上侧凹部的图5所示的瓶罐10A。除了该颈部15A的下端部的形状不同以外，实施例1的瓶罐1和比较例1的瓶罐10A的形状相同。
实施例1的样品按照上述实施方式所示的方法制造10罐，比较例1的样品按照不实施缩径部成型工序和改造工序的方法制造10罐。
然后，测量实施例1和比较例1的各样品的柱强度。关于柱强度，使平板抵接于瓶罐的口部上表面(开口端部)，使用岛津制作所制造的试验机(型号AG-50kNG)，以5mm/min的速度在轴向上压缩，测量屈曲开始时的荷载。表1示出其结果。均示出10罐的平均值。
[表1]
有无下侧凸部和上侧凹部 柱强度
实施例1 有 1800N
比较例1 无 1600N
如表1所示，实施例1的瓶罐的柱强度高达1800N。由此可知，在实施例1中由于设置有径向强度高的下侧凸部和上侧凹部，上述柱强度高，能够抑制封盖时等的变形。
与此相对，比较例1由于未经缩径部成型工序和改造工序而形成，不具有下侧凸部和上侧凹部，因此未能提高下侧凸部和上侧凹部的径向强度，柱强度低。
(实施例2)
使用原板厚度为0.46mm的基于H16 3104的后烘耐力215Mpa～235Mpa的铝合金材，成型出壁厚为0.130mm、凸缘厚度为0.220mm的有底筒体之后，成型出主体部的外径66.24mm、膨出部的外径38.0mm的瓶罐。制作主体部高度H1、缩径部的高度H3、凸弯曲部的曲率半径R1和凹弯曲部的曲率半径R2、有无下侧凸部和上侧凹部等情况不同的多个样品，进行成型性的评价和柱强度(Column Strength)的测量。
关于柱强度，按照与上述实施例1和比较例1相同的方法测定。
关于成型性，通过目视确认在罐的轴向上延伸的竖线(褶皱)和在缩径部形成的环状的成型痕迹(压痕)的有无。
[表2]
Figure BDA0003168636670000131
如表2所示，在具有下侧凸部和上侧凹部、曲率半径R1为45mm以上且80mm以下、且曲率半径R2为85mm以上且115mm以下的样品1～4中，柱强度为足够高的1800N，未发现褶皱和成型痕迹，成型性也良好。此外，样品1～4中的下侧凸部与凸弯曲部的公切线T的倾斜角θ为4～6°。
没有下侧凸部和上侧凹部且曲率半径R1、R2都小的样品5的柱强度低，发现了褶皱。没有下侧凸部和上侧凹部且曲率半径R2大的样品6中发现了成型痕迹。没有下侧凸部和上侧凹部且曲率半径R2小的样品7的柱强度低，发现了褶皱。
本发明能够提高瓶罐的径向强度，且将主体部与口部之间的缩径部分设为平滑且柔和印象的外观，即使是大容量也能提高流动性。
附图标记说明
1 瓶罐
11 底部
111 圆顶部
112 瓶跟部
113 接地部
12 主体部
13 缩径部
131 凸弯曲部
132 凹弯曲部
133 下侧凸部
134 上侧凹部
14 口部
141 膨出部
142 外螺纹部
143 卷边部
15 颈部
21 杯体
22 筒体
23、24 中间成型体
231 小圆筒部
232 缩径筒部
241 第二小圆筒部

Claims (7)

1.一种瓶罐，其特征在于，
所述瓶罐由铝合金形成且包括：底部；与所述底部的上端连接的圆筒状的主体部；从所述主体部的上端随着朝向上侧而缩径的缩径部；设置在所述缩径部的上侧的颈部；以及设置在所述颈部的上侧的口部，所述口部具有沿径向膨出的膨出部和外螺纹部，
所述缩径部包括：凸弯曲部，与所述主体部的上端相连且呈凸状外表面；凹弯曲部，与所述凸弯曲部的上端相连且呈凹状外表面；下侧凸部，与所述凹弯曲部的上端相连且呈凸状外表面；以及上侧凹部，与所述下侧凸部的上端和所述颈部的下端相连且呈凹状外表面。
2.根据权利要求1所述的瓶罐，其特征在于，所述下侧凸部的外表面的曲率半径为2mm以上且小于6mm。
3.根据权利要求1或2所述的瓶罐，其特征在于，所述凸弯曲部的外表面的曲率半径为45mm以上且80mm以下，所述凹弯曲部的外表面的曲率半径为85mm以上且115mm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的瓶罐，其特征在于，
从所述底部的下表面到所述口部的上表面为止的罐高度为194mm以上且230mm以下，
从所述底部的所述下表面到所述主体部的上端为止的主体部高度为110mm以上且150mm以下，
从所述缩径部的下端到所述口部的所述上表面为止的上部高度为60mm以上且100mm以下，
所述主体部的外径为64mm以上且68mm以下，
从所述颈部的下端到所述口部的所述上表面为止的颈部上高度为18mm以上且24mm以下，
从所述口部的下端到所述口部的所述上表面为止的口部高度为15mm以上且20mm以下，
所述膨出部的外径为35mm以上且40mm以下。
5.一种瓶罐的制造方法，其特征在于，用于制造权利要求1至4中任一项所述的瓶罐，所述制造方法包括：
杯体成型工序，对铝合金板进行冲压以形成杯体；
筒体成型工序，通过对所述杯体实施拉伸加工和变薄加工，以形成圆筒状的筒体；
缩径筒部成型工序，通过使所述筒体随着朝向所述罐轴方向的上侧而缩径，以形成具有所述凸弯曲部和所述凹弯曲部的缩径筒部及与所述缩径筒部的上端相连且向信息以直线状延伸的小圆筒部；
缩径部成型工序，通过将直径比所述小圆筒部的直径小的模具压到所述小圆筒部的上端部并使所述模具相对于所述罐轴方向移动，以形成与所述凹弯曲部的上端相连的所述下侧凸部和所述上侧凹部而形成所述缩径部，并且形成与所述上侧凹部的上端相连且直径比所述小圆筒部的直径小的第二小圆筒部；以及
口部成型工序，在所述第二小圆筒部的上端部形成所述膨出部并在所述膨出部的所述罐轴方向的上侧形成所述外螺纹部。
6.根据权利要求5所述的瓶罐的制造方法，其特征在于，
进一步包括：改造工序，通过将改造用模具压到所述下侧凸部的上部并使所述改造用模具相对于所述罐轴方向移动，以缩小所述下侧凸部的曲率半径。
7.一种瓶罐的设计方法，其特征在于，所述瓶罐由铝合金形成且包括：底部；与所述底部的上端连接的圆筒状的主体部；从所述主体部的上端随着朝向上侧而缩径的缩径部；设置在所述缩径部的上侧的颈部；以及设置在所述颈部的上侧的口部，所述口部具有沿径向膨出的膨出部和外螺纹部，所述瓶罐的设计方法包括：
尺寸设定步骤，分别设定从所述底部的底面到所述口部的上表面的罐高度、从所述底部的下表面到所述主体部的上端的主体部高度、从所述缩径部的下端到所述口部的上表面的上部高度、所述主体部的外径、从所述颈部的下端到所述口部的所述上表面的颈部上高度、从所述口部的下端到所述口部的上表面的口部高度及所述膨出部的外径；
缩径部形状设定步骤，设定所述缩径部中与所述主体部的所述上端相连且形成凸状外表面的凸弯曲部的曲率半径及从所述凸弯曲部的所述上端到所述口部的所述下端形成凹状外表面的凹弯曲部的曲率半径，并且确定所述凹弯曲部的上端的位置；以及
连结形状设定步骤，设定连接所述凹弯曲部的所述上端与所述颈部的下端之间的下侧凸部与上侧凹部的形状，所述下侧凸部与所述凹弯曲部相连且呈凸状外表面，所述上侧凹部与所述下侧凸部的上侧和所述颈部相连且呈凹状外表面。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210827

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