JP6988136B2 - シェルの製造方法及び缶蓋の製造方法 - Google Patents
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Description
パネル部及び傾斜壁を備えると共に、缶蓋を製造するための中間製品である金属製のシェルの製造方法であって、
金属板からなるブランクに対して絞り加工を行うことにより前記傾斜壁を成形する絞り加工工程と、
前記パネル部が形成される予定の部位の少なくとも一部に対して金属板を引き伸ばす張り出し成形工程と、
前記張り出し成形工程によって引き伸ばされた部分の形状を整えて前記パネル部を成形する整形工程と、
を有する製造方法により製造されることで、前記パネル部が、前記パネル部の外縁側に設けられる強化環状溝の溝底の厚みの70%以上97%以下となる薄肉部を有し、かつ、該薄肉部の表面積が前記パネル部全体の表面積の30%以上60%以下となることを特徴とする。
環状の傾斜壁と、
該傾斜壁と前記パネル部との間に設けられる前記強化環状溝と、
前記傾斜壁の外縁に沿って設けられ、径方向外側に向かって延びるカール部と、
が備えられているとよい。
シェルの製造方法の説明に先立って、シェルの概略構成について、図10(a)を参照して簡単に説明する。図10(a)は本実施形態に係るシェル16の模式的断面図である。シェル16は回転対称形状であり、図10(a)においては、シェル16を、その中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。
いる。そして、このパネル部16dの外縁側には、環状の傾斜壁(チャックウォールとも呼ばれる)16eと、傾斜壁16eとパネル部16dとの間に設けられる強化環状溝16cと、傾斜壁16eの外縁に沿って設けられ、径方向外側に向かって延びるカール部16aとが備えられている。また、カール部16aの先端には円筒部16bが設けられている。なお、カール部16a及び円筒部16bは缶本体に巻き締めされる部位である。また、強化環状溝16cは缶蓋の強度を高めるために設けられた部位であり、この強化環状溝16cが形成されている部分の肉厚によって、缶蓋の強度が左右される。
図1〜図9を参照して、本実施形態に係るシェルの製造方法について説明する。図1〜図9は本発明の実施形態に係るシェルの製造工程の説明図である。本実施形態に係るシェルの製造方法を分かり易くするために、各図においては、(a)に本実施形態に係るシェルの製造工程を示し、比較のため、(b)に一般的なシェルの製造工程を示している。各図においては、金型の模式的断面図の一部を示している。金型は略回転対称形状であり、各図においては、金型を、その中心軸線を含む面で切断した断面図について、左側半分の一部(シェルが成形される付近の一部)を模式的に示している。なお、本実施形態に係るシェルの製造方法によって得られるシェルと、一般的な製造方法によって得られる従来例に係るシェルとは、パネル部の肉厚を除き、外形及び寸法が同一である。
特に図1を参照して、絞り加工工程及び張り出し成形工程に用いられる金型100の構成について説明する。図1(a)に示すように、金型100は、張り出し成形を行うための上型111及び下型112と、カール部16aを成形するための第1カール成型工具121及び第2カール成型工具122と、成形品にシワが生じないように金属板を押さえるための第1押さえ部材131及び第2押さえ部材132とを備えている。また、金型100は、平板状の金属板に対して打ち抜き加工を施すことでブランクを製造するためのカッター140を備えている。図1(b)に示すように、従来例に係る金型500についても同様に、上型511及び下型512と、第1カール成型工具521及び第2カール成型工具522と、第1押さえ部材531及び第2押さえ部材532と、カッター540とを備えている。ただし、従来例における上型511及び下型512は張り出し成形を行う機能は備えておらず、パネル部を成形するための型である。なお、以下の説明において、金型を構成する部材の「要部」とは、金型を構成する部材のうち、金属板に対して成形を施す付近の部位を意味する。
る湾曲面により構成されている。また、第2カール成型工具522の要部も略円筒形状であり、その先端面522aも下側に向かって凹んだ湾曲面により構成されている。
12aに設けられる環状の凹部は、上型111の先端面111aに設けられる環状の凸部に対応する位置に設けられている。また、下型112の先端面112aに設けられる環状の凸部は、上型111の先端面111aに設けられる環状の凹部に対応する位置に設けられている。また、上型111の先端面111aにおいては、中心に近づくほど、下側に突出する量が多くなるように構成されている。そして、下型112の先端面112aにおいては、中心から遠ざかるほど、上側に突出する量が多くなるように構成されている。
図1(a)には、上型111,第1カール成型工具121,第1押さえ部材131、及びカッター140が下降し、板状の金属板10が第1押さえ部材131と第2押さえ部材132とにより挟み込まれた直後の状態が示されている。この第1工程については、同図(b)に示す従来例についても同様である。同図(b)においても、同図(a)と同様に、板状の金属板610が第1押さえ部材531と第2押さえ部材532とにより挟み込まれた直後の状態が示されている。
図2(a)に示すように、第1工程後、上型111,第1カール成型工具121、及びカッター140は、更に下降する。これにより、金属板10は、カッター140における先端の内周面側の端縁141と第2押さえ部材132における先端の外周面側の端縁132aとにより打ち抜かれ、円板形状のブランク11が得られる。その後、このブランク11は、第1カール成型工具121と第2カール成型工具122とによりプレスされて、環状の第1湾曲部11aが形成される。また、第1カール成型工具121と第2カール成型工具122とによりブランク11が挟み込まれた後は、第1カール成型工具121と共に第2カール成型工具122も下降し始める。第1工程から第2工程までの工程については、図2(b)に示す従来例についても同様である。図2(b)においても、図2(a)と同様に、ブランク611に環状の第1湾曲部611aが形成された直後の状態が示されている。
説明の便宜上、本実施形態において、第2工程から第3工程までの工程中の成形品を第1中間成形品12と称し、従来例においても同様に、第2工程から第3工程までの工程中の成形品を第1中間成形品612と称する。図3(a)に示すように、第2工程後、上型111,第1カール成型工具121、カッター140、及び第2カール成型工具122は、更に下降する。これにより、第1中間成形品12のうち第1カール成型工具121と第2カール成型工具122とにより挟み込まれた部位は下方に引っ張られるため、第1押さえ部材131と第2押さえ部材132とにより挟み込まれていた部位は、第1カール成型工具121の外周面と第2押さえ部材132の内周面との間に設けられている環状隙間Sに引きずり込まれる。これにより、第1中間成形品12の径方向外側には円筒部12bが形成される。
説明の便宜上、本実施形態において、第3工程から第4工程までの工程中の成形品を第2中間成形品13と称し、従来例においても同様に、第3工程から第4工程までの工程中の成形品を第2中間成形品613と称する。図4(a)に示すように、第3工程後、上型111,第1カール成型工具121、カッター140、及び第2カール成型工具122は、更に下降する。これにより、上型111が第2中間成形品13に突き当たり、第2中間成形品13の中央付近が下方に向かって突き出るように湾曲した状態となる。第2中間成形品13における径方向外側の部位の挙動については、上記第3工程の場合と同様である。従って、この第2中間成形品13においても、第1湾曲部13aと、円筒部13bと、第2湾曲部13cが形成されている。
、上記第3工程の場合と同様である。従って、この第2中間成形品613においても、第1湾曲部613aと、円筒部613bと、第2湾曲部613cが形成されている。
説明の便宜上、本実施形態において、第4工程から第5工程までの工程中の成形品を第3中間成形品14と称し、従来例においても同様に、第4工程から第5工程までの工程中の成形品を第3中間成形品614と称する。図5(a)に示すように、第4工程後、上型111,第1カール成型工具121、カッター140、及び第2カール成型工具122は、更に下降する。これにより、第3中間成形品14において、パネル部16dが形成される予定の部位(以下、パネル形成予定部14dと称する)が、上型111の先端面111aに設けられている複数の環状と凹凸と、下型112の先端面112aに設けられている複数の環状の凹凸によって挟み込まれた状態となる。従って、パネル形成予定部14dにおいては、径方向外側に向かって引っ張られる部分と、径方向内側に向かって引っ張られる部分とが複数存在する。これにより、パネル形成予定部14dの少なくとも一部(本実施形態の場合には、ほぼ全域)について金属板が引き伸ばされる。つまり、パネル形成予定部14dの少なくとも一部に対して金属板を引き伸ばす張り出し成形がなされる。第3中間成形品14における径方向外側の部位の挙動については、上記第3,4工程の場合と同様である。従って、この第3中間成形品14においても、第1湾曲部14aと、円筒部14bと、第2湾曲部14cが形成されている。
説明の便宜上、従来例において、第5工程から第6工程までの工程中の成形品を第4中間成形品615と称する。図6(a)には、従来例との対比のために、上述した本実施形態の第5工程までが終了した状態を示している。従来例においては、図6(b)に示すように、第5工程後、第1カール成型工具521、カッター540、及び第2カール成型工具522は、更に下降する。第4中間成形品615における径方向外側の部位の挙動については、上記第3〜5工程の場合と同様である。従って、この第4中間成形品615においても、第1湾曲部615aと、円筒部615bと、第2湾曲部615cが形成されている。
本実施形態においては、第5工程により得られた第3中間成形品14は、整形工程用の金型200によって、プレス加工が行われる。この整形工程用の金型200について、図7(a)を参照して説明する。この金型200は略回転対称形状であり、各図においては、金型を、その中心軸線を含む面で切断した断面図について、左側半分の一部(シェルが
成形される付近の一部)を模式的に示している。なお、以下の説明において、金型を構成する部材の「要部」とは、金型を構成する部材のうち、金属板に対して成形を施す付近の部位を意味する。
説明の便宜上、本実施形態において、第6工程から第7工程までの工程中の成形品を第4中間成形品15と称する。図8(a)に示すように、第6工程後、上型211は、更に下降する。これにより、第4中間成形品15におけるパネル形成予定部15dは、上型211の先端面と下型212の先端面によって上下から挟み込まれ始める。第4中間成形品15における径方向外側の部位については、特に変化はない。従って、この第4中間成形品14における第1湾曲部15aと、円筒部15bと、第2湾曲部15cについては、第6工程までの形状が維持されている。図8(b)には、従来例において、本実施形態との対比のために、上述した第6工程までが終了した状態を示している。
第8工程が終了することにより、図9(a)に示すように、シェル16が形成される。本実施形態においては、第7工程後、上型211は、更に下降する。これにより、第4中間成形品15におけるパネル形成予定部15dが、上型211の先端面と下型212の先端面によって上下から完全に挟み込まれて平板状になり、パネル部16dが形成される。このように、第6工程〜第8工程により、上述した張り出し成形工程(第5工程)によって引き伸ばされた部分の形状が整えられてパネル部16dが成形される。また、上型211に設けられた環状凸部211aにより、強化環状溝16cが形成される。なお、シェル16における径方向外側の部位については、特に変化はなく、カール部16aと円筒部16bについては、第7工程における第1湾曲部15aと円筒部15bの形状が維持されている。
本実施形態に係るシェルの製造方法により得られたシェル16について、図10を参照して、より詳細に説明する。図10(a)には、上述した本実施形態に係る製造方法(第1〜第8工程)により得られたシェル16の模式的断面図を示している。また、図10(
b)には、上述した従来例に係る製造方法(第1工程〜第7工程)により得られたシェル616の模式的断面図を示している。
図11を参照して、張り出し成形工程に用いられる上型と下型について、より具体的な例を説明する。上記の通り、上型111の先端面111aと下型112の先端面112aには、それぞれ複数の環状の凹凸が同心円状に設けられている。これらの型を、それぞれ1部材によって構成することも可能であるが、先端面の加工にコストがかかってしまう。そこで、より簡単に製造が可能な上型111Xと下型112Xの具体例を説明する。
の外周面に対して略円筒状部材112Xcが嵌合され、この略円筒状部材112Xcの外周面に対して略円筒状部材112Xdが嵌合されている。また、略円柱状部材112Xdが最も上方に突き出るように構成され、径方向内側の略円筒状部材ほど、突出量が少なくなるように構成されている。
上述の製造方法によって得られたシェル16を中間製品として、缶蓋を製造する方法、及び缶蓋について説明する。なお、シェルから缶蓋を製造する方法については、一般的な製造方法を適用できるため、ここでは図12〜図17を参照して、簡単に説明する。図12は、本発明の実施形態に係るシェルに各種の加工を施した中間製品の平面図を示している。図13は、図12におけるA−A断面図である。図14は、本発明の実施形態に係る缶蓋に装着されるタブの平面図である。図15は、図14中のB−B断面図である。図16は本発明の実施形態に係る缶蓋の平面図である。図17は、図16中のC−C断面図である。
って、薄肉部が形成される。また、本実施形態に係るパネル部51は円板形状であり、上記の薄肉部はパネル部51の中心から同心円状に複数存在する。その理由については、シェル16において説明した通りである。
本実施形態に係るシェル16の製造方法よれば、張り出し成形工程(第5工程)によって、パネル部16dが形成される予定の部位の少なくとも一部が引き伸ばされた後に、整形工程(第6〜第8工程)によって、パネル部16dが成形される。そのため、パネル部16dの少なくとも一部は、ブランク11の肉厚よりも薄くなる。従って、一定の強度を保つために(強化環状溝16cが形成されている部分の肉厚を一定以上にするために)、一定以上の肉厚のブランク11を用いても、小径のブランクを適用することができ、シェル16全体の材料の量を削減させることができる。従って、缶蓋50の強度の低下を抑制しつつ、軽量化及び材料削減を図ることができる。
11 ブランク
11a,12a,13a,14a,15a 第1湾曲部
12 第1中間成形品
12b,13b,14b,15b,16b 円筒部
12c,13c,14c,15c 第2湾曲部
13 第2中間成形品
14 第3中間成形品
14d,15d パネル形成予定部
15 第4中間成形品
16 シェル
16a カール部
16c 強化環状溝
16d パネル部
16e 傾斜壁
20 中間製品
21 スコア
22 リベット
23 突起
30 タブ
50 缶蓋
51 パネル部
100 金型
111,111X 上型
111Xa 略円柱状部材
111Xb,111Xc,111Xd 略円筒状部材
112,112X 下型
112Xa,112Xb,112Xc,112Xd 略円筒状部材
121 第1カール成型工具
122 第2カール成型工具
131 第1押さえ部材
132 第2押さえ部材
140 カッター
200 金型
211 上型
211a 環状凸部
212 下型
221,222 固定部材
Claims (5)
- パネル部及び傾斜壁を備えると共に、缶蓋を製造するための中間製品である金属製のシェルの製造方法であって、
金属板からなるブランクに対して絞り加工を行うことにより前記傾斜壁を成形する絞り加工工程と、
前記パネル部が形成される予定の部位の少なくとも一部に対して金属板を引き伸ばす張り出し成形工程と、
前記張り出し成形工程によって引き伸ばされた部分の形状を整えて前記パネル部を成形する整形工程と、
を有する製造方法により製造されることで、前記パネル部が、前記パネル部の外縁側に設けられる強化環状溝の溝底の厚みの70%以上97%以下となる薄肉部を有し、かつ、該薄肉部の表面積が前記パネル部全体の表面積の30%以上60%以下となることを特徴とするシェルの製造方法。 - 前記絞り加工工程と張り出し成形工程は、1プレス工程の中で行われることを特徴とする請求項1に記載のシェルの製造方法。
- 前記パネル部は円板形状であり、前記薄肉部は該パネル部の中心から同心円状に複数存在することを特徴とする請求項1または2に記載のシェルの製造方法。
- 前記パネル部の外縁側には、
環状の傾斜壁と、
該傾斜壁と前記パネル部との間に設けられる前記強化環状溝と、
前記傾斜壁の外縁に沿って設けられ、径方向外側に向かって延びるカール部と、
が備えられていることを特徴とする請求項1,2または3に記載のシェルの製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか一つに記載のシェルの製造方法によって得られたシェルに対して、少なくともスコアを成形する工程を含むことを特徴とする缶蓋の製造方法。
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