JPH09503443A - 錫密閉蓋体の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 蓋体表面と蓋体表面（１０）の中心溝に半径方向に隣接する環状範囲（２０、４０）の間の曲面（１１）を絞り加工し、帯状範囲から実質的に半径方向外側に向かって連続する曲面（１１）を介し材料を押しのけ、これを半径方向外側および上方に傾斜するくさび形勾配（２５）により、蓋体表面の外側から作用する押型表面（４−６、３０、３１）により達成することを特徴とする、錫製の密閉蓋体、ことに飲料用缶に使用される蓋体の再加工方法を開示する。

Description

【発明の詳細な説明】 錫密閉蓋体の加工方法 本発明は請求項１および２に記載の特徴を有する、錫製の密閉蓋体、ことに飲 料用容器などに用いられる溝付き蓋体の際加工方法に関する。更に、本発明の方 法の実施態様としての器具に関する。 米国特許第３４４１１７０号明細書により、曲率半径が蓋体の内側から、条溝 （型押された縁）を形成しながらその幅を縮小する蓋体が公知である。これによ り、蓋体の蓋平面部分へふくらみを一定に付与する為に、溝の内部脚部と蓋体平 面部分の間に一種の継ぎ手をもたらし、この結果、蓋体の中心壁面上の円周方向 に対して内側に作用する張力を縮小する。この継ぎ手（型押後の条溝）において 、強度の内圧を付与して強化したアーチ型の蓋体平面部分を中心壁に連結するが 、この時その垂直な位置において後者がアーチ状部分に全く或はほとんど接触し ないものとする。 ヨーロッパ特許出願公開第８８９６８号公報により、同様の措置が公知である 。ここでは曲率半径の半径方向に内側の縁から出発し、曲率半径の範囲内で外側 からプレス圧を付加して蓋体錫を変形するので、この曲率半径範囲から蓋体材料 が半径方向に対して内外に流動する。 変形した部分により、曲率半径外側に平坦面を形成する。この平坦面の大部分が 蓋体の軸に対して直角に伸びる平面、あるいは外側方向および下方に向かって傾 斜した円錐形面となる。このために膨らみに対する蓋体の抵抗を改良することが 可能となる。半径方向に対して外側に向かって流動する材料により、断面がＵ字 状の溝の内部脚部が当初の傾斜する位置から更に円筒状にまたは蓋体の軸に対し て平行な位置に屈曲する間に（内側脚部の永久撓み）、半径方向に対して内側に 向かっての材料流により圧縮応力を付加し、非固定アーチ状部分を形成しつつ（ 中央パネルの非固定アーチ形成）外側に向かってアーチ状の蓋体を形成する。い ずれの公知方法によっても、型押（コイニング）による変形範囲を、同時に冷却 処理を行うことにより硬化する（硬化処理）。先行技術では蓋体平面の湾曲面（ ドーム化）を拡大することも困難であった。つまり強度に湾曲された蓋体を有す る、充填済容器は、例えば低温殺菌されるので（この際、容器が上に置かれる） 、湾曲により容器が傾斜および転倒してしまう。 本発明の課題は、蓋体中心の湾曲を大幅に縮小可能な、同時に圧縮強度を向上 させるために蓋体縁部分から移動した材料を押しのけることが可能な、請求項１ に記載の特徴を有する方法により蓋体を変形させることである。 上記課題は請求項１、２、８に教示される内容により 解決される。 再加工により厚みを減少させて形成される環状の帯状体範囲は曲率半径の半径 方向内側に明確に配置される。これは、材料が蓋体表面にもほとんど全く押しの けられないのみならず、その縁部分から曲率半径を介して（ほとんど）Ｕ字状の 中心溝半径方向内部脚部に押しのけられない。この押しのけ経過はとりわけ帯状 範囲に作用する押型表面により形成、決定された角部分を通過して行われる。こ の角部分は外部から蓋体に作用する押型または打ち型と蓋体の軸に対して直角に 伸長する平面の間に定められる。この際、下側押型または打ち型の押型表面がこ の蓋体軸に対して直角に伸長する平面と平行、つまり２つの押型平面の間に上述 の角部分が存在すると好ましい。この角はことに０°よりも大きく、いずれの場 合も９０°よりも小さく設定するものであり、２°−１５°の範囲にあると好ま しい。 このように形成された蓋体は内圧を高くした場合もその上頂部安定性において 安定であるにもばかりではなく、内側脚部の垂直方向への正確な配置も欠かない という利点を有する。 蓋体の中心点を正確に配置するため、型押工程の間に、断面が指状の環状押止 具を使用してＵ字溝に中心点を合わせて係合させるが、この際、中心溝上に変形 作用力を及ぼないものとする。 上記最終段階である−材料を外側方向に押しのける−型押工程と同時にまたは その間に指型の環状押止具により一定に調整された区間圧力を蓋体軸にほぼ平行 に中心溝の底部に付加してもよく、材料流を曲率半径を介して外側方向に促し、 同時にＵ字溝の内側脚部を引き張り、正確に所望の垂直配置を得る。 本発明により、蓋体錫材料を環状帯状体帯域において以下のように型押する。 すなわちこの環状帯状体帯域中の錫の厚さ縮小は、ある位置から半径方向外側に 向かって残りの厚さが減少するように型押する。変形した範囲では、これにより 半径方向外側に向かって残余の厚さがほぼ直線的なくさび形状に変形され、蓋体 軸に対して直角に伸長する平面の下面と直線的なくさび面の上面が横たわった状 態とされる。 上記第一の再加工工程の後に、第二の加工工程を連続させるとことに好ましい ことが明らかにされている。第二の加工工程の間に、−第一の工程で絞り成形に より変形された−帯状体形状の帯域の蓋体材料を軽くレベリング処理する。レベ リング処理において著しい材料延展は行わないが、一部分の範囲、すなわち曲率 半径に接する半径方向外側範囲で実施する。これにより更に曲率半径を減少させ る結果となり、実質的に蓋体の湿潤強度向上に寄与する。第一の型押により押し のけられた材料の非主要部分は半径方向内側に向かって移動し、第二処理工 程により、得られた蓋体表面をわずかに「ドーム化」することを可能とするよう にレベリング処理を行い、下側成形器具上へ中心溝の半径方向に対して内側の壁 を正確に配置する。既にくさび効果により冷却固化された半径方向に内側の「閉 鎖部分」および成形器具による平坦化作用により、レベリングの際に一部の範囲 から材料を押しのけること、更に（冷却固化された「閉鎖部分」上を通過して） 材料が内側方向に移動することが回避される。 つまり、上記レベリング工程では、中心溝の内側脚部の良好な配置に係る純粋 な輪郭形成作業が行われる。 以下の部分略図を参照しつつ、本発明をその複数の実施態様において詳細に説 明する。 すなわち、図１は蓋体の基本線１６により得られた垂直断面の対応する錫製蓋 体の再加工終了時における本発明の実施態様として必要な器具の断面図であり、 図２は、本発明により再加工された錫製蓋体の、図１と同様に描写された図面 であり、 図３は、本発明の方法に変更を加えた場合に必要な器具の、変更を加えた実施 態様を示す図面であり、 図４は、図１または図３の再加工程に続く更なる加工工程に使用される器具を 示す図面であり、および 図５は、図１および図４に示された双方の方法の工程で処理された、図２と同 様に描写された蓋体を示す図面である。 蓋体１は従来のように錫の円板を使用し、薄い丸天井部を中心とする蓋体表面 １０を具備し、曲率半径１１を介し、Ｒ１において横断面がＵ字状の溝１２の直 線状の内側脚部１３に移行し、その外側脚部１４が蓋体の中心壁を形成し、この 上に（図示しない）蓋体縁が接続するように形成される。縁は任意形状とされる が、溝付き縁が典型的である。 上述のような形状の蓋体を押型２および４の間に導入する。押型２は基本線１ ６に対してほぼ直角にのびる型押表面を有する。矢印１５に対応するように押型 ２に対向して移動可能な押型４は、その下面の外側範囲に段部５により形成され る環状リブを有し、押型２の表面３に対向して型押作用を有する下面６に、０° よりも大きく９０°よりも小さい、好ましく約２°−１５°の一定角２５が形成 される。押型４、５を打ち型７上に支持するが、この実施態様においては打ち型 状にスプリング９を介して、その断面が指状に構成された環状の押止具を支持し 、蓋体のＵ字溝１２に咬合させ中心に位置決定する。 図１は絞りまたは型押工程の最終状態の位置における押型を示す。 本発明の、蓋体を再加工する方法に基づき、Ｒ１−曲面１１に半径方向内側に 隣接する環状の帯状部分２０において、錫蓋体表面１０の材料を絞り成形する。 この際曲面１１により広範囲において、外側方向に移動する材 料に関する影響ではなく、絞り成形工程によって悪影響が与えられないようにな される。絞り成形の際に押しのけられた材料は一定に制御され、半径方向に対し て外側に、曲面１１を介して溝１２の調整されるべき内側脚部１３に流出する。 上記構成とした結果、帯状体幅２４を越えた曲面１１の範囲において、図３の 押型位置では２８で示される残余の厚さを最小とする。例えばこの部分の厚さを ６５％とすることができる。半径方向に外側に向かう厚さの縮小を減少させるが 、この厚さの縮小は２２に沿って均斉かつ連続的であることが好ましく、残余部 分の厚さ２９が半径に対して外側方向に実質的に段部を有さず、錫の標準的な厚 さで曲面１１の範囲に移行する。 型押工程の終わりに指状止具を介して一定圧力を溝の底部に付加するように中 心決定を行う指状止具８の軸方向長さ２７を決定し、押止具８を部分８ａを介し て打ち型７上に固定的に支持すると、流出工程を更に容易に実施することができ る。これにより帯状範囲２０から曲面１１を通過する材料の流出が容易となり、 同時にＵ字状溝１２の半径方向に対して内側の直線状の脚部１３を降伏応力を付 加して保持し、方向決定する。 図１−３に記載の処理工程（型押）に次いで、図４に示す第二の処理工程（レ ベリング）を実施した場合、縁輪郭の変形抵抗を実質的に強化させ、湿潤強度を 向上さ せることができる。第一の処理工程で使用したと同様の器具は、上部コイニング ダイ３１が型押リブを具備し、そのレベリング表面が蓋体軸１６に対してほぼ直 角に延びる為、レベリング中に材料は二平面と、蓋体軸１６に対して直角に延び る押型表面の間に輪郭形成される。しかしながらレベリングはあらかじめ絞り成 形の施された、曲面に接し、残余厚さが厚い（例えば１００％−７０％）帯状体 の一部分のみに限定して行われる。図４に示すように、押型３１は打ち型３０上 に支持され、この上に部分３３を介して、直接、断面が指状の中央配置器具３４ を支持することも可能である。器具３４の降伏作用は図３に示す指状止具８の作 用と同様である。 上記レベリング処理を施すことにより、曲面１１の半径Ｒ２が図２による半径 Ｒ１よりも小さくされる。曲率半径を縮小し、絞り成形範囲の形状を型に合わせ て製造すると、縁輪郭を正確に形成し、湿潤強度を向上させることが可能となり 、加えて材料が固化しない。 図３において２９と称される帯状体の半径方向に外側の範囲の錫の当初の残余 部分の厚さを、４０で示すように二義的に薄くし、形状を決定する。帯状体２０ の全範囲２４にわたる当初円錐形に延びる外面を表面範囲３５を変形させること により帯状体２４の幅よりも薄く、蓋体軸１１に直角に変形させる。帯状体２４ の残余の部分は第一の型押により得られた角度２５に対応する勾配を 維持する。スプリングを用いる中央配置器具を使用すると共に、図５による第二 工程の間に中心への配置を実施する。しかしながら図４による中央配置器具を、 Ｕ字溝１２の脚部１３で代替し、これに降伏応力を付加することも好ましい。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年２月４日 【補正内容】 第二の加工工程の間に、−第一の工程で絞り成形により変形された−帯状体形状 の帯域の蓋体材料を軽くレベリング処理する。レベリング処理において著しい材 料延展は行わないが、一部分の範囲、すなわち曲率半径に接する半径方向外側範 囲で実施する。これにより更に曲率半径を減少させる結果となり、実質的に蓋体 の湿潤強度向上に寄与する。第一の型押により押しのけられた材料の非主要部分 は半径方向内側に向かって移動し、第二処理工程により、得られた蓋体表面をわ ずかに「ドーム化」することを可能とするようにレベリング処理を行い、下側成 形器具上へ中心溝の半径方向に対して内側の壁を正確に配置する。既にくさび効 果により冷却固化された半径方向に内側の「閉鎖部分」および成形器具による平 坦化作用により、レベリングの際に一部の範囲から材料を押しのけること、更に （冷却固化された「閉鎖部分」上を通過して）材料が内側方向に移動することが 回避される。 つまり、上記レベリング工程では、中心溝の内側脚部の良好な配置に係る純粋 な輪郭形成作業が行われる。 本発明とは異なる目的を有する米国特許第４３５４７８４（Ｗｅｓｔｐｈａｌ ）号明細書は金属蓋体に削り屑を出さずに切欠き線をもたらすものである。この 切欠き線は蓋体の垂直中心壁近傍に円周をめぐるように、中央平面範囲と２個の 外側斜面範囲を有する器具により施される （上記明細書、第一パラグラフ、第４段）。この「台形状の器具」により切欠き 線輪郭が得られ、切込みの際に金属の削りくずを生ずる危険性が縮小される。切 欠きを固定し、同時に材料を中央範囲から両方向（半径方向に対して内側、およ び半径方向に対して外側）に押しのけることにより削り屑を発生させないものす る。この器具は材料を一方方向にのみ押しのける作用は有さない。 大まかな枠組みにおいて比較可能な目的−子供の舌を傷つける危険からの保護 −がドイツ特許出願公開第２３０３９４３号公報に包含される。これにより蓋体 下面の厚いプリン状層をなめた場合の子供の舌を傷つける危険性が縮小される。 このために、必要に応じて円周状に配置され、当初垂直の壁部分を倒伏させて得 られるＳ字状の３段階の保護用折り目が提案される。この倒伏工程の前段階で（ 上記公報、図１４に基づき確認される）、環状の刃状部分と張り出した平面状の 環状面を有し、これが第一の帯域で（上記公報において４５で示される）金属蓋 体の材料の厚さを縮小させる器具部品が使用される。上記型押工程により、上述 の帯域から半径方向内側に押しのけられた材料が上述の垂直の壁部分の勾配を変 化させ、後にＳ字状の保護用折り目を形成する。半径方向外側に向かってのみの 材料の押しのけがここでも提案、提起されている。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年４月６日 【補正内容】 このために膨らみに対する蓋体の抵抗を改良することが可能となる。半径方向に 対して外側に向かって流動する材料により、断面がＵ字状の溝の内部脚部が当初 の傾斜する位置から更に円筒状にまたは蓋体の軸に対して平行な位置に屈曲する 間に（内側脚部の永久撓み）、半径方向に対して内側に向かっての材料流により 圧縮応力を付加し、非固定アーチ状部分を形成しつつ（中央パネルの非固定アー チ形成）外側に向かってアーチ状の蓋体を形成する。いずれの公知方法によって も、型押（コイニング）による変形範囲を、同時に冷却処理を行うことにより硬 化する（硬化処理）。先行技術では蓋体平面の湾曲面（ドーム化）を拡大するこ とも困難であった。つまり強度に湾曲された蓋体を有する、充填済容器は、例え ば低温殺菌されるので（この際、容器が上に置かれる）、湾曲により容器が傾斜 および転倒してしまう。 本発明の課題は、蓋体中心の湾曲を大幅に縮小可能な、同時に圧縮強度を向上 させるために蓋体縁部分から移動した材料を押しのけることが可能な、請求項１ に記載の特徴を有する方法により蓋体を変形させることである。 上記課題は請求項１、２、９に教示される内容により解決される。 再加工により厚みを減少させて形成される環状の帯状体範囲は曲率半径の半径 方向内側に明確に配置される。これは、材料が蓋体表面にもほとんど全く押しの けられ ないのみならず、その縁部分から曲率半径を介して（ほとんど）Ｕ字状の中心溝 半径方向内部脚部に押しのけられない。この押しのけ経過はとりわけ帯状範囲に 作用する押型表面により形成、決定された角部分を通過して行われる。この角部 分は外部から蓋体に作用する押型または打ち型と蓋体の軸に対して直角に伸長す る平面の間に定められる。この際、下側押型または打ち型の押型表面がこの蓋体 軸に対して直角に伸長する平面と平行、つまり２つの押型平面の間に上述の角部 分が存在すると好ましい。この角はことに０°よりも大きく、いずれの場合も９ ０°よりも小さく設定するものであり、２°−１５°の範囲にあると好ましい。 請求の範囲 １．平坦な錫から蓋体を打ち抜き、成形器具の間で中心蓋体表面（１０）を有し 、これが曲率半径を経由して蓋体縁を有する中心溝（１２）の半径方向内側壁（ １３）に移行するように形状を整え、および蓋体錫材料を曲率半径の範囲におい てプレス圧により錫の厚さを縮小させつつ流動させる、錫製の密閉蓋体、ことに 飲料用缶などに用いられる溝付き蓋体の再加工方法であって、蓋体錫材料を再加 工するために実質的に半径方向内側において蓋体平面（１０）の、曲率半径（Ｒ １、Ｒ２）に隣接する環状の帯状体範囲（２０、２４）を中心溝（１２）に向か って流動させ、この目的のために蓋体軸に対向して直角に方向づけられた押型表 面（３）とこれに対して半径方向外側にくさび形（２５）に拡散する押型表面（ ６）の間で型押することを特徴とする方法。 ２．平坦な錫から蓋体を打ち抜き、成形器具の間で、中心蓋体表面（１０）を有 し、これが曲率半径を経由して蓋体縁を有する中心溝（１２）の半径方向内側壁 （１３）に移行するように形状を整え、および蓋体錫材料を曲率半径の範囲にお いてプレス圧により錫の厚さを縮小させつつ流動させる錫製の密閉蓋体、ことに 飲料用缶などの溝付き蓋体の再加工方法であって、蓋体錫材料を再加工するため に実質的に半径方向内側において蓋体平面（１０） の、曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）に隣接する環状の帯状体範囲（２０、２４）を流動 させ、蓋体表面の環状の帯状体範囲において、錫の厚さ縮小（２８、２９）を厚 さの薄い残余部分（２１）のある位置から半径方向外側に中心溝（１２）に向か って連続的に（２１、２２、２５）減少させることを特徴とする方法。 ３．蓋体表面（１０）の環状帯状体範囲（２０）の錫の厚さを縮小させると共に 、溝（１２）の底部に、半径方向に対して内側の溝壁（１３）を引っ張り応力の 付加下に蓋体軸（１６）方向に移動する圧力を、材料流が環状の帯状体範囲から 曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）を通過し、さらに溝の半径方向に対して内側の壁（１３ ）の引き張りおよび整列を促すように付加することを特徴とする、請求項１また は２に記載の方法。 ５．蓋体材料を、蓋体表面の環状帯状体範囲で流動させ、環状帯状体範囲（２０ 、２４）或はこの一部分をレベリング処理（３５、４０）することにより、曲率 半径（Ｒ１、Ｒ２）を縮小することを特徴とする（図４）、上記請求項のいずれ か１項に記載の方法。 ６．残余厚さ（２９）の厚い、環状帯状体の曲率半径（Ｒ２）近傍範囲のみを型 押（３５、４０）することを特徴とす る、請求項５に記載の方法。 ７．環状帯状体範囲（２０、２４）或はこの一部にレべリング（３５、４０）を 施し、曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）を縮小化した後に、溝（１２）の底部へ圧力を付 加することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。 ８．環状帯状体範囲（２０、２４）或はこの一部にレベリング（３５、４０）を 施し、曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）を縮小化する間に、溝（１２）の底部へ圧力を付 加することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。 ９．環状帯状体範囲（２０、２４）において、輪郭の延長および対抗する輪郭の 延長（５、６、３）を有し、輪郭（５、６）および対抗する輪郭（３）の間隔が ある位置から半径方向に向かって連続的に（２１、２２、２５）増大し（２９） 、半径方向内側に向かって材料がほとんど全くこの方向に押しのけられないよう に形成されていることを特徴とする、成形器具一式（２、３）を含有する加工装 置。 １０．器具一式（２、３）の輪郭の延長および対抗する輪郭の延長の半径方向外 部に、輪郭器具（２）から対抗する輪郭器具（３）に向かう指状の押止具（８、 ３４） が配置されることを特徴とする、請求項９に記載の加工装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．平坦な錫から蓋体を打ち抜き、成形器具の間で中心蓋体表面（１０）を有し 、これが曲率半径を経由して蓋体縁を有する中心溝（１２）の半径方向内側壁（ １３）に移行するように形状を整え、および蓋体錫材料を曲率半径の範囲におい てプレス圧により錫の厚さを縮小させつつ流動させる、錫製の密閉蓋体、ことに 飲料用缶などに用いられる溝付き蓋体の再加工方法であって、蓋体錫材料を再加 工するために実質的に半径方向内側において蓋体平面（１０）の、曲率半径（Ｒ １、Ｒ２）に隣接する環状の帯状体範囲（２０、２４）を流動させ、この目的の ために蓋体軸に対向して直角に方向づけられた押型表面（３）とこれに対して半 径方向外側にくさび形（２５）に拡散する押型表面（６）の間で型押することを 特徴とする方法。 ２．平坦な錫から蓋体を打ち抜き、成形器具の間で、中心蓋体表面（１０）を有 し、これが曲率半径を経由して蓋体縁を有する中心溝（１２）の半径方向内側壁 （１３）に移行するように形状を整え、および蓋体錫材料を曲率半径の範囲にお いてプレス圧により錫の厚さを縮小させつつ流動させる錫製の密閉蓋体、ことに 飲料用缶などの溝付き蓋体の再加工方法であって、蓋体錫材料を再加工するため に実質的に半径方向内側において蓋体平面（１０） の、曲率半径（Ｒ１、Ｒ２）に隣接する環状の帯状体範囲（２０、２４）を流動 させ、蓋体表面の環状の帯状体範囲において、錫の厚さ縮小（２８、２９）を厚 さの薄い残余部分（２１）のある位置から半径方向外側に連続的に減少させるこ とを特徴とする方法。 ３．蓋体表面（１０）の環状帯状体範囲（２０）の錫の厚さを縮小させると共に 、溝（１２）の底部に、半径方向に対して内側の溝壁（１３）を引張応力の付加 下に蓋体軸（１６）方向に移動する圧力を、材料流が環状の帯状体範囲から曲率 半径（Ｒ１、Ｒ２）を通過し、さらに溝の半径方向に対して内側の壁（１３）の 引き張りおよび整列を促すように付加することを特徴とする、請求項１または２ に記載の方法。 ５．蓋体材料を、蓋体表面の環状帯状体範囲で流動させ、環状帯状体範囲（２０ 、２４）或はこの一部分をレベリング処理（３５、４０）することにより、曲率 半径（Ｒ１、Ｒ２）を縮小することを特徴とする（図４）、上記請求項のいずれ か１項に記載の方法。 ６．残余厚さ（２９）の厚い、環状帯状体の曲率半径（Ｒ２）近傍範囲のみを型 押（３５、４０）することを特徴とする、請求項５に記載の方法。 ７．最初にまたはレベリングの間に付加的に、溝の底部の圧力を付加することを 特徴とする、請求項１または２に記載の方法。 ８．請求項２に記載の特徴を有する作用を得るために、輪郭の延長および対向す る輪郭の延長（２８、２９）を有することを特徴とする加工装置、ことに成形器 具一式。