JPH0261861B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属製の飲料用再成形ふた、ことに
従来から使われているふたと互換性のあるそして
強度をより高めた金属製飲料用ふたに関する。

［従来技術とその問題点］ 従来飲料容器に使う金属製のふたには多くの例
がある。このようなふたの多くは、実質的に平ら
な中央板と、このような中央板のまわりで一体の
内板壁により内側に又一体のつかみ壁により外側
にそれぞれ接着した皿穴部分と、前記内板壁を前
記中央板に一体に接合した第１の湾曲部分と、前
記皿穴の底部で前記つかみ壁を前記内板壁に一体
に接合した第２の湾曲部分と、飲料容器にこのふ
たを取付けるように前記つかみ壁から半径方向外
向きに延びる周辺フランジとを備えている。この
ような容器は又、この容器の内容物を取出すため
の開栓板を前記の平らな中央板に位置させてあ
る。

最近まではこのようなふたの材料の構造寸法
は、金属素材からふたを押抜くのと同時に単一の
作業場所で形成されていた。次いでふたに開栓板
を設ける多工程の変換処理を行う。最近ではこの
ようなふたの強度を高める目的で、引続いて変換
処理中にふたの材料構造寸法を変更する処理を行
う実験が行われている。このような研究の１例
は、米国特許第4031837号明細書に記載してある。
この特許明細書は、変換処理中にふたの皿穴部分
の底部の第２の湾曲部分の半径を再成形して減ら
すことに係わる。この特許明細書に記載してある
ようにふたの前記第２湾曲部分の半径を縮小する
ことにより、強度が著しく増し、ほぼ垂直な内板
壁がこのような強度をさらに強める。しかしなが
らこの特許明細書の教示に基いて実験してみる
と、ふたこのように再成形したときに、皿穴深さ
が減ると共に中央板の高さが増してしまい、製品
に他の供給者の製品との互換性がなくなり、従つ
て顧客は新たな締付け工具装置が必要になるこ
と、そして低い内圧でも開栓舌状片（タブ）が持
上がる問題が生ずることが分つた。別の試みとし
て、ふたを予め定めた寸法すなわち最終的に達成
すべき寸法とは異なる寸法に初めに成形し、次い
でこの特許明細書に記載されているように加工し
て予め定めた寸法に再成形してみた。その結果
は、初めにふたに与えるべき一定の皿穴部分半径
の形状を実際に成形することは極めてむずかしい
か又はできないことが分つた。すなわちこの半径
形状は、つかみ壁と所望の縮小した半径を持つ第
２湾曲部分との接合部から始まり、第２湾曲部分
と内板壁との接合部で予め定めた値にもどるま
で、徐徐に増す傾向をもたねばならない。内板壁
は又、再成形後に変形し付加的な半径を持つ２つ
の直線部分を持つこととなる。米国特許第
4031837号明細書の教示に基いて作つたふたは強
度は著しく増すが、顧客が異なる工具装置を必要
とするほかに、変化する半径形状と変形した内板
壁のために、一定の縮小した半径とほぼ垂直な直
線の内板壁とからならば得られるであろう強度を
損つている。初めの成形工程で縮小した半径を設
けることによりこの潜在的強度を得ようとして
も、ふたが受けるきびしい加工により破壊その他
のきずの発生度が高くなり一様に不成功であつ
た。

変換処理中に強度を高めるその他の提案には、
米国特許第4217843号明細書に記載してあるよう
に、中央板部分を張力を加えてドーム形にするこ
と、及び中央板と内板壁とを接続する湾曲部分か
ら成るふた環状区分を型押しして加工効果により
この区分を強化することがある。

前記した各提案の目標は、清涼飲料及びビール
のふたとしてそれぞれ0.012N／m²及び0.013N／
m²の内圧における座屈（バツクリング）に抵抗す
るために必要な強度を持つものをこれまでのもの
より薄い薄板金属から得ることである。さらにふ
たは米国特許第4217843号明細書に記載してある
ように同等の動揺抵抗（ロツクレジスタンス）を
示すことが必要である。簡単に述べること動揺抵
抗とは、中央板に設ける舌状片又はその他の開栓
部片を飲料容器のリムの上方に押上げてその結果
容器が平面上に安定直立せず動揺することとなる
ような圧力と定義される。また開栓部片が容器の
リムの上方に押上げられて露光すると、コンベヤ
又はその他の手段で輸送するときに不時の開栓作
用を受けることがある。米国特許第4217843号明
細書に記載してあるようにこれは、現用の寸法以
上に皿穴の下縁部に対して中央板の高さを増すよ
うにした米国特許第4031837号明細書に記載して
あるような提案の主な障害の１つである。米国特
許第4217843号明細書によれば従来より改良され
るが、この改良は、中央板高さを増し舌状片をふ
たのリムに一層近く位置させることにより行われ
る。

又飲料金属容器工業の刷新は、作られる物品が
顧客の既存の取扱い設備に適合しなければならな
いので範囲が厳密に制限されるのは明らかであ
る。飲料容器の多量購入者の多くは複数の供給源
を利用する。従つて顧客の定めた仕様内で刷新を
行うことが必要である。この規準に合わない刷新
は少くとも現在の所では工業的に受入れられな
い。

［本発明による問題の解決］ 本発明によれば仕上がり製品の寸法とは異なる
寸法を持つふたを、初期成形場所で初めに作る。
この分野における従来の提案とは異なつて、初め
にふたに初期成形工程で約0.5mmの実質的に縮小
した皿穴部分半径を設ける。次いでこのふたを予
め定めた寸法すなわち再成形後に達成することが
予定される寸法を持つように再成形する。このよ
うにして一定の半径と、中央板に対してほぼ直交
する向きを持つ直線の内板壁とを備えたふたを作
ることができる。再成形処理は変換プレスで行う
のがよい。

とくにそれぞれ予め定めた寸法に対して増大し
た皿穴深さと、縮小した中央板高さと、縮小した
皿穴直径と皿穴底部における縮小した半径の第２
湾曲部分とを持つふたを作る。このふたは次いで
再成形して、第２湾曲部分の半径がその約0.5mm
の縮小した値のままであることを除いて予め定め
た寸法を持つふたを作る。

本発明のとくに有利な点は、中央板高さすなわ
ち皿穴の最も低い部分と中央板の下部周縁部との
間の距離が予め定めた寸法であることである。当
業界には明らかなようにこの寸法は、高い動揺抵
抗を得ることに関してとくに重要である。前記し
たように従来は、中央板高さを増すことにより一
層大きい座屈抵抗が得られるとしている。このよ
うな提案に伴う主な障害は、舌状片が減少したド
ーム深さのためにより低い圧力で突縁又はリムの
上方に押上げられることを考慮しなければならな
いことである。たとえば米国特許第4217843号明
細書では増大した座屈抵抗が一部は中央板高さの
増大により得られる。この場合0.0087N／m²の動
揺抵抗が得られる。飲料業界において使われる代
表的なふたについての本発明の試験では、厚さ
0.29mmのアルミニウム合金5182−H19を使つて、
板高さ及びドーム深さについて予め定めた寸法は
再形成後も実質的に保たれ、0.013N／m²を越え
る座屈抵抗と0.010N／m²を越える動揺抵抗とが
得られることが示された。

従つて本発明の目的は、ふたの座屈抵抗及び動
揺抵抗を高める方法を提供しようとするにある。

本発明の他の目的は、比較的薄い金属材から成
りしかも予め定めた寸法、座屈抵抗及び動揺抵抗
に実質的に適合することにより、金属の節約と顧
客の現用の取扱い設備に対する適応とが得られる
ふたを提供しようとするにある。

なお本発明の他の目的は、多くの現用の変換プ
レスで容易に設定される単一の付加的加工工程に
よりふたの強度を高める方法を提供しようとする
にある。

本発明の他の目的は、従来はできなかつたが初
期の成形工程で皿穴の底部の湾曲部分に約0.5mm
の実質的に縮小した半径を設けようとするにあ
る。

さらに本発明の目的は、初期の加工工程で前記
の縮小した半径を形成することによりほぼ垂直な
直線形の内板壁に接続する縮小した一定の半径を
持つ前記の第２の湾曲部分を形成しようとするに
ある。

［実施例］ 以下本発明による薄板金属製ふたの製法の実施
例を添付図面について詳細に説明する。

第１図に示すようにふたは、実質的に平らな中
央板１１と、中央板１１を囲み内板壁１５により
内側を又一体のつかみ壁１７により外側をそれぞ
れ仕切つた皿穴部分１３と、第１の半径Ｒ１を持
ち内板壁１５をほぼ平らな中央板１１に一体に接
合する第１の湾曲部分１９と、皿穴部分１３の底
部に第２の半径Ｒ２を持ち内板壁１５及びつかみ
壁１７を一体に接合する第２の湾曲部分２１とを
備えている。周辺フランジ２３は、ふたを飲料容
器に固着するようにつかみ壁１７の頂部から半径
方向外向きに延びている。第２湾曲部分２１の半
径Ｒ２はこの場合皿穴部分半径と呼ぶ。重要な寸
法は、両半径Ｒ１，Ｒ２と、つかみ壁角度Ｘと、
皿穴深さＢと、中央板高さＣとを含む。又中央板
１１を横切る皿穴直径Ｆも重要である。第１図に
示すように皿穴部分１３の直径Ｆは第２湾曲部分
２１の半径Ｒ２の弧を２等分する中心線の直径と
して定義する。中央板１１におけるふたの公称厚
さはＧとするが、この厚さはふたの加工部分では
変る。

第２図には押抜き具心材２５とダイ心材２７と
ダイ環状体２８とをふたに対する全加工位置で例
示してある。例示した工具装置は扁平な金属材か
らのふたの初期成形用の普通のプレスで見られる
装置の例である。押抜き具心材は、半径Ｒ２を持
ち突出鼻部分２９に設けた単一の加工凸出面３３
を持つ、凸出面３３は２つの縦方向表面すなわち
一方の縦方向内面３５と一方の縦方向外面３０と
に終つている。押抜き具心材２５は又凹入面３７
及び水平面３９を備えている。

ダイ心材２７は、半径Ｒ１を持ち水平支持面４
７及び縦方向面４３に終る加工凸出面４５を備え
ている。押抜き具心材は又水平面４１を備えてい
る。ダイ還状体２８は縦方向面４９及び大体凸形
の支持面４４を備えている。ダイ心材２７及びダ
イ環状体２８は、押抜き具心材２５によりふたの
皿穴部分１３を形成できるくぼみ部分３１を相互
に仕切る。縦方向面３５で示すように押抜き具心
材２５の内径はK′である。縦方向面３０で示す
ように押抜き具心材２５の外径はD′である。

縦方向面４３で示すようにダイ心材２７の内径
はE′である。押抜き具心材２５、ダイ心材２７及
びダイ環状体２８は、押抜き具心材２７の鼻部部
分２９とくに加工凸出面３３がふた材料の距離
C′だけ変位させるように相互に作用することによ
つて、深さが約C′の中央板高さを形成すると共に
ダイ環状体２８及び押抜き具心材２５が協働して
作用しふた材料の巻き部分を距離B′だけ変位さ
せることにより約B′の皿穴深さを生ずる。

第３図には本発明の最終成形工程で使う工具装
置を例示してある。この工具装置は、押抜き具心
材５１とダイ心材５３とばね付勢外側ダイ環状体
５５とを備えている。押抜き具心材５１は、半径
Ｒ２の凸面６３を設けた突出鼻部部分６０を備え
ている。凸面６３は、縦方向に対し角度Ｘを挟む
上方外向きに傾いた直線６５により外側を仕切つ
てある。凸面６３は縦方向面６２により内側円を
仕切つてある。押抜き具心材５１の内径はＫの値
を持つ。

ダイ心材５３は半径Ｒ１の成形凸面６７を持
つ。凸面６７は、内側が水平の直線支持面６６に
終り外側が縦方向直線面６９に終つている。ダイ
心材５３は、直線面６９により定まる寸法Ｅの外
径を持つ。

ダイ心材５３は、ダイ環状体５５を上向きに付
勢するばね付勢部片５７を備えている。付勢部片
５７はこのような装置で一般に使われるような圧
縮ばねが好適である。ダイ環状体５５は、凹入支
持面７３に終る水平の直線面７１を備えている。
凹入面７３の外側点から上方外向きに傾いた直線
面７５を設けてある。直線面７５は押抜き具心材
５１の直線面６５と同じ角度Ｘを挟んでいる。

操作に当たつては初めに、第２図に例示したダ
イ部品及び押抜き具部品を持つふたプレスで成形
する。第２図の工具部品は工業的に使われるもの
であるが、ふたに縮小した皿穴部分半径が得られ
るように若干の寸法は後述のように予め定めた寸
法とは変えられる。とくに押抜き具心材２５の成
形凸面３３の半径Ｒ２は、押抜き具心材外径
D′及び成形深さC′のように予め定めた寸法が縮小
する。しかしダイ環状体２８は、皿穴深さB′が
予め定めた寸法より大きくなるように配置する。
このようにして、巻き部分９（第２図）が仕上が
つていないことを除いて第１図のふたの大体形状
を持つふたが成形できる。初めに成形したふたは
縮小した皿穴部分半径と縮小した中央板高さと増
大した皿穴深さとを持つ。

本発明の好適とする実施例では皿穴半径Ｒ２は
約0.5mmである。初めに作つたふたは、その外側
部分９［第２図］を第１図及び第３図に例示した
普通の形状に巻込む普通の巻き処理を行う。この
巻き処理を行うまでのふたは通常「殻」と呼ばれ
る。このふたを次いで第３図に例示した工具装置
に入れる。

第３図の装置ではふたは、このふたが縮小した
皿穴半径と中央板に対し実質的に直交する内板壁
とによつて同様な金属ゲージ厚を持つ普通に作つ
たふたより増大した座屈抵抗及び動揺抵抗を持つ
ことを除いて従来から使われているふたに実質的
に適合させる。

初めに与える増大した皿穴深さ及び縮小した押
抜き具心材２５の外径D′は、顧客の既存の工具
装置に適応するような寸法のつかみ壁部分をもつ
仕上がりふたを形成する本発明の目標に重要なも
のである。初めの形成工程における工具及びダイ
の種種のパラメータによる実験の結果、縮小した
押抜き具心材直径D′と増大した皿穴深さとによ
り仕上げ成形工程に先立つてつかみ壁に付加的な
金属材を加える必要があることが見出された。仕
上げ成形工程では、材料は、ドーム深さの増すの
に伴いつかみ壁から皿穴半径部に引入れられる。
初期成形工程で付加的な金属材をつかみ壁に加え
ないと、皿穴深さが予め定めた寸法より減少する
ようになる。

第３図に示すように押抜き具心材５１の突出鼻
部部分６０に設けた加工凸面６３はダイ心材５３
及びダイ環状体５５に向つて動かす。ふたは初め
にダイ環状体５５により皿穴領域に支える。押抜
き具心材５１の凸面６３は、初めにふたの皿穴部
分に接触しこの皿穴部分及びばね付勢したダイ環
状体５５を、ふたの中央板がダイ心材５３の支持
面６６に接触するまで、ダイ心材５３の方に押
す。ダイ心材５３の凸面６７はこの場合ふたの第
１湾曲部分を支え、又ダイ心材５３の支持面６６
はふたの中央板を支える。押抜き具心材５１の凸
面６３は、中央板高さが寸法Ｃに増し皿穴深さが
寸法Ｂに減るまで、ふたの皿穴及びつかみ壁部分
に作用し続け金属材をつかみ壁から引く。付勢さ
れたダイ環状体５５は、この引き処理中につかみ
壁及び皿穴に支持作用を及ぼし、第１図に示すよ
うに板高さＣと皿穴深さＢと皿穴部分半径Ｒ２と
つかみ壁角度Ｘと中央板に対しほぼ直交する内板
壁と第２図に比べて増大した皿穴直径とを持つふ
たを形成することができる。

たとえば飲料業界において共通して使われてい
るふたの再形成後に達成される予め定めた寸法
は、6.35mmの皿穴深さＢと、約1.7mmの中央板高
さＣと、約14゜のつかみ壁角度Ｘと、0.5mmないし
0.8mmの皿穴部分半径とを定めている。本発明の
好適とする実施例では次の第１表の寸法を第２図
の工具装置に利用し第２表の寸法を第３図の工具
装置に利用する。

第１表 D′ 54.48mm C′ 1.5mm E′ 51.791mm K′ 52.45mm Ｒ１ 0.76mm Ｒ２ 0.51mm B′ 6.71mm 第２表 Ｃ 1.7mm Ｅ 51.882mm Ｋ 52.58mm Ｒ１ 0.76mm Ｒ２ 0.51mm Ｂ 6.35mm Ｘ 14゜ 第２図の工具装置で初めに作つたふたは53.47
mmの皿穴直径を持ち、第３図の工具装置で加工し
た後の仕上がり製品は53.59mmの皿穴直径を持つ。
当業者には明らかなように製品ふたの正確な寸法
は測定が極めてむずかしいが、このようなふたは
その製作に使う工具装置寸法に極めて密接に適合
する。実際上これ等の工具装置寸法は、第１図及
び第３図に示すようなふたの種種の寸法に関して
一般に使われている。従つてふたの寸法は本明細
書においてもふたを作る工具装置を参照して定め
たものであるが、これとは別に実際にふたを測定
して確認してもある。

数百万個のふたを、0.290mmの厚さを持つ5182
−H19アルミニウム合金から第１表及び第２表に
示した寸法を持つ工具装置により作つた。このよ
うなふたは、エコロジー製品形又は保留製品形の
ものであり、又特開昭58−171339の第７図に従つ
て0.17ないし0.23mmの残り寸法に型押ししたもの
であつた。このようなふたは0.010N／m²を越え
る動揺抵抗と0.013N／m²をかなり越える座屈抵
抗とを示した。

0.279mmの厚さを持つこと以外は前記と同様に
して数千個のふたを作つた。このようなふたは、
0.013N／m²を越える座屈抵抗と0.087N／m²を越
える動揺抵抗とを示した。0.274mmの厚さを持つ
こと以外は前記と同様にしてさらに数千個のふた
を作つた。このようなふたは、0.012N／m²を越
える座屈抵抗と0.087N／m²を越える動揺抵抗と
を示し、このようなふたが若干の炭酸入り清涼飲
料に使うのに適合できることが分つた。

［発明の効果］ 前記したように本発明により作つたふたは、縮
小した皿穴部分半径を持つ従来のふたよりも向上
した座屈抵抗及び動揺抵抗を示し顧客の既存の充
てん密封設備に実質的に適応できる付加的な利点
がある。当業者には明らかなように、0.5mmの縮
小した皿穴部分半径を持つふたは、顧客の密封設
備では半径を縮小したつかみを必要とする。しか
しこれはわずかな変更であり、一度作ると、この
ような半径を縮小したつかみは又、一層大きい普
通の半径の皿穴部分を持つふたも適応させる。縮
小した皿穴部分半径を持つふたを開発する際の従
来の提案では、業界で通常使用されている寸法よ
り増大した中央板高さを持つふたができた。この
場合動揺抵抗が低下し顧客の密封設備の大改造を
必要とした。このような設備は普通に作つたふた
には適応できない。このような従来の提案は前記
した理由で工業的成功に制限を受けた。

本発明の開発に当たつては、すべて0.8mmの初
期皿穴部分半径Ｒを利用する従来の教示について
かなりの実験を行つた。動揺抵抗に関して米国特
許第4031837号明細書には若干の問題が存在し、
そしてこれ等の問題は、米国特許第4217843号明
細書に指摘してあるように、0.8mmの皿穴半径を
持つ縮小した中央板高さＣのふたを初めに形成
し、次いで皿穴部分を0.5mmの半径を持つように
再成形し、中央板高さＣを高めることによつて解
決することができることが分つた。実際はこのよ
うなふたは、前記した処理及び装置を使い0.8mm
の初期皿穴部分半径Ｒと縮小した中央板高さとを
持つようにし、次いで皿穴部分を0.5mmの半径を
持つように再成形することにより作られることが
分つた。しかしこのようなふたは、最も外側の部
分の0.5mmから内板壁１５の0.8mmまで変化する一
定でない皿穴部分半径を持つと共に内板壁に付加
的な半径を持つことを示した。このような内板壁
は、中央板に対して初めてほぼ直交する部分を持
ち、次いで半径部と第１湾曲部分１９まで上方内
向きに傾いた直線部分とを持つ。この直線部分は
内板壁を中央板に接合する。本発明では皿穴を初
めに0.5mmの所望の半径を持つように成形するこ
とにより一様な皿穴部分半径Ｒをほぼ垂直な直線
の内板壁とが得られる。実験では本発明による一
定の半径の皿穴部分と直線の内板壁とによつて増
大した強度の得られることを示した。

一般に本発明による方法及び装置は、初めに縮
小した皿穴部分半径と中央板高さとを持つふたを
成形し、次いでこのふたを予め定めた寸法すなわ
ち再成形後で達成されるべき寸法に再成形するこ
とによつ強度を高めたふたを作ることができる。
つかみ壁及び周辺巻き部に十分な材料を設けるに
は、又初めに増大した皿穴深さを持つふたを形成
し、縮小した外径を持つ押抜き具心材を使い、再
成形時に皿穴深さ及び皿穴直径を仕様に合わせる
のがよい。

以上本発明をその実施例について詳細に説明し
たが本発明はなおその精神を逸脱しないで種種の
変化変型を行うことができるのはもちろんであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるふたの１例の横断面図、
第２図は初めに本発明によるふたを形成する加工
装置の横断面図、第３図は第２図の加工装置によ
り形成したふたを予め定めた寸法に再成形する加
工装置の横断面図である。 １１……中央板、１３……皿穴部分、１５……
内板壁、１７……つかみ壁、１９……第１湾曲部
分、２１……第２湾曲部分、２３……周辺フラン
ジ、Ｒ１……第１半径、Ｒ２……第２半径、Ｂ…
…皿穴深さ、Ｃ……中央板高さ、Ｆ……皿穴直
径、Ｘ……つかみ壁角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予め定めた皿穴深さと予め定めた皿穴直径と
   予め定めた中央板高さとを持つ、強度を強めた薄
   板金属製ふたを製造するにあたり、 (イ) 実質的に平らな中央板と、この中央板のまわ
   りで内側は一体の内板壁により又外側は一体の
   つかみ壁によりそれぞれ仕切つた皿穴部分と、
   第１の半径を持ち前記内板壁を前記中央板に一
   体に接合する第１の湾曲部分と、前記皿穴部分
   の底部で第２の半径を持つ第２の湾曲部分と、
   前記つかみ壁から半径方向外向きに延びる周辺
   フランジとを持ち、前記中央板の高さは予め定
   めた高さより小さい薄板金属製ふたを初めに成
   形し、 (ロ) このふたを再成形してその中央板高さを予め
   定めた中央板高さまで増す ことから成る、強さを強めた薄板金属製ふたの製
   法。 ２ 第２の半径を約0.5mmとし、予め定めた中央
   板高さを約1.7mmとする特許請求の範囲第１項記
   載の製法。 ３ 初めに成形するふたに、予め定めた皿穴直径
   より小さい皿穴直径と予め定めた皿穴深さより大
   きい皿穴深さとを設け、再成形工程で前記皿穴深
   さを減小し前記皿穴直径を増大して、十分な材料
   が金属製飲料容器に対するふたの密封のために周
   辺巻き部に加えられるようにする特許請求の範囲
   第１項記載の製法。 ４ 内板壁は初めに直線形に成形し、再成形工程
   で前記内板壁を直線状態に保ちながらこの内壁板
   をほぼ垂直な方向に向きを定める特許請求の範囲
   第１項記載の製法。 ５ 予め定めた皿穴深さより大きい皿穴深さを初
   めに成形し、次いでこの皿穴深さを再成形により
   予め定めた皿穴深さとする特許請求の範囲第１項
   記載の製法。 ６ 予め定めた皿穴深さの約106％の皿穴深さを
   初めに成形する特許請求の範囲第１項記載の製
   法。 ７ 予め定めた中央板高さの約85％の中央板高さ
   を初めに成形する特許請求の範囲第１項記載の製
   法。 ８ 予め定めた皿穴深さの約106％の皿穴深さを
   初めに成形し、予め定めた皿穴直径の約98％の皿
   穴直径を初めに成形し、そして予め定めた中央板
   高さの約85％の中央板高さを初めに成形する特許
   請求の範囲第３項記載の製法。