JPS62230439A - 缶底をド−ム形に成形する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は一般に缶体の底壁にドームを形成する装置に関
し、詳細には円筒形側壁と一体となった底壁を有する薄
壁のアルミニウム缶体にドームを形成する装置に関する
。

（従来の技術） 加圧された内容物を収納するようになった缶のような金
属容器は、しばしばその底壁に加圧下での過渡の変形を
生じさせる傾向を妨げそして缶の安定した支体ベースを
与える一般に平らな環形部分を底壁の周辺に与えるため
に、底壁に上向きのドームを備えている。多数のドーム
をもつ容器が例えば米国特許第１，９６３，７９５号、
同第３．９０４，０６９号および同第 ４．０３７．　　ヤ５２号に示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のアルミニウムのビール缶のような比較的壁の薄い
金属缶の底にドームをつくる際にそのドーム部分に半径
方向に伸びるひだが出来てしまうという問題がある。こ
のようなひだは缶底壁がドーム形成ダイスとはじめに接
触するときの缶底壁の不均一な変形によるものと考えら
れる。この不均一変形はダイスがはじめに缶底の中心に
点接触し、そのため缶底の初期変形が円錐形状となるこ
とによる。缶底の半径方向のひだが生じるのは缶底が一
般に平坦な形から円錐形になる過渡期である。そのよう
なひだをもつドーム形状はフラワードームとして一般に
知られている。一般に美観上の欠点以外のこのフラワー
ドームの形成の問題はひだが缶底を破壊または脆弱化し
、缶が加圧されるとき缶底の漏れまたは不均一変形を生
じさせるということである。一体内に形成される薄壁の
缶体のドーム形成に関連する他の間通はドーム形成中の
底壁の変形が缶の側壁から缶底壁への金属流れを生じさ
せる傾向をもち、そのため缶の軸方向長さが僅かに縮む
ということである。これら問題点を解決するための従来
技術の一つはドーム形成中、缶体製造用パンチ装置と圧
力リング間に缶底壁と側壁の下部とを緊密に係合させる
ことであった。缶壁のこのような周辺係合は底壁を周辺
的に安定化させ、それによりドーム形成中底壁にしわが
寄る傾向を低下させる傾向を有する。そのような周辺係
合はまた側壁から底壁への金属流れを制限する傾向もあ
る。フラワードームの形成を解決する他の、しばしば圧
力リングと組合せて用いられる従来の方法はドーム形成
の初期部分で形成されるしわを延ばすため、ドーム形成
中底壁のドーム化部分に比較的高い圧力を加えるもので
ある。

この方法の問題点は缶寸法の縮少とフラワードームの形
成という望ましくない効果を妨げるために缶底の周辺に
充分な圧力をかける際に缶底の係合部分が圧力リングに
より損傷することがあるということである。半径方向の
しわを延ばすについての問題はしわを延ばされた部分の
強度と変形特性がドームの他の部分とは異なったものと
なるとい゛うことである。更にそのようなしわ延ばし技
術は半径方向のしわのすべてを除去する点において常に
６効とは限らない。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明は缶体
の開放頂部から缶内にそう入可能であって底壁周辺部に
おいて底壁の内面に係合可能な、成形リング装置とドー
ム形成ダイスに底壁を押しつけるためのパンチ装置と、
このパンチ装置に軸方向において隣接配置されて缶底壁
の外面をその円形バンド部分で変形させるように係合さ
せて底壁内のドームの外周部を形成する上記成形リング
装置と、このリング装置に軸方向において隣接配置され
て底壁の外面とその中央円形部で係合して底壁内にドー
ムの中央部を形成する上記ドーム形成ダイスと、上記パ
ンチ装置に装着されてそのパンチ装置を上記ドーム形成
ダイスに向かう第１方向およびドーム形成ダイスから離
れる第２方向で往復動作させるための、上記パンチ装置
に係合装着された缶が上記成形リング装置とドーム形成
ダイスから軸方向に間隔をとって位置ぎめされる第１位
置と上記成形リング装置と係合し、且つドーム形成ダイ
スに対して軸方向に離れた第２位置と上記成形リング装
置とドーム形成ダイスの両方に係合する第３位置を有す
るラム装置と、このラム装置が第１位置にあるときパン
チ装置とドーム形成ダイスの間でダイスから軸方向に離
れた位置に成形リング装置を保持すると共に上記ラム装
置が第２位置と第３位置の間で動く間に上記第１方向の
成形リング装置の軸方向動作を可能にし、ラム装置の第
２位置と第３位置間での動作中第２方向の偏倚力を成形
リング装置に加え、それにより第２位置から第３位置へ
のラム装置の動作中缶底に対し変形力を成形リング装置
により加えるための成形リングにより偏倚される支持装
置と、からなる開放頂部と円す状側壁と、その側壁と一
体となった平らな底壁を有する缶体の底壁にドームを形
成するための装置にある。

本発明はまた、成形されるべきドームの外周部に関連す
る缶底部分をそれと実質的に同一の形状を有する環形表
面と変形可能に係合させる段階と、次に形成されるべき
ドームの内部に関連する部分をそれと実質的に同一の形
状の別の球形表面に係合させる段階と、そしてこの環形
表面と球形表面による缶底の変形中缶底の外周部に圧力
を連続して加える段階からなる缶体底部にドームを形成
する方法にある。

また本発明は一般に円筒状の側壁と環形成形表面により
形成される周辺ドーム表面と別の球形成形表面により形
成される中央ドーム表面とを有する外向きに凹となった
ドームを有する、側壁と一体成形された底壁を有する缶
体にある。

（実施例） 従来のドーム形成装置を第１図に示す。ドーム化される
べき缶体１０は円形開口を画成する開放した頂部１１と
、円筒形側壁１２と、比較的小さい半径をもつ環形肩部
１３において側壁に一体接続した閉じた円形の底壁１４
を有する。缶体１゜はその内径とほぼ同一の外径をもつ
軸方向に伸びる円筒状の缶体製造パンチ２ｏのまわりに
装着される。このパンチはボルト１８により軸方向に伸
びるラム１６に装着されている。このパンチと缶体１０
は第１の水平方向２２とその逆の第２の水平方向２４で
ラム１６により軸方向に往復しうる。

パンチ２０はそのターミナル端に設けられた内部空胴２
８により画成される環形の周辺リム部２６を有する。リ
ム２６は丸味のついたターミナル端部３０を有し、これ
が肩部１３と底部１４の内部周辺部３２に係合する。パ
ンチ２ｏはこの底と肩を外部圧力リング４０に押しっけ
、次にラムが方向２２に動くとき底部を静止したドーム
形成ダイス５０に押しつける。この圧力リングは缶体１
゜と係合し、そして通常底部１４の外周、肩１３および
側壁１２の下部に非変形係合する内向きに凹となった面
４２により画成される内部周辺溝リング部を有する。圧
力リング４ｏは纜数の偏倚用空気シリンダ４４の一ヒに
装着される。これらシリンダは缶底１４が初期係合位置
Ａから方向２２における最大ラム動作に関連した位置Ｂ
まで動くとき缶体１０と共に方向２２で圧力が動きうる
ようにする。圧力リング４０はドーム形成ダイス５０を
密接してすべり受は入れするようになった内面４６によ
り画成される中央円筒開口４４を有する。

ダイス５０は静止したベース面５６に固定されてドーム
形成中静止している。ダイス５ｏは一般に円形の側壁面
５２を有し、一定半径のドーム形（ここでは球形と呼ぶ
）端面５４までとなっている。缶が方向２２で動く間に
ダイス５０と係合すると、ダイスの端面５４が底壁１４
と係合してそれをダイスの面５４と実質的に同一形状の
、想像線で示すドーム形状５８に強制する。外面の一般
に平面となった周辺底リング６０もこのようにしてこの
ドーム形成により底壁につくられる底部リング６０は缶
に対する安定した支持ベースを与える。

従来のドーム形成手段は外部圧力リング４ｏを有してお
らず、従来の装置では第２図に示すようにドーム化され
た底部に望ましくない半径方向のしわ６２，６４．６６
等が発生する。そのようなしわの寄った底部はフラワー
ドームと呼ばれている。そのようなしわの形成は美的に
望ましくないばかりでなく、缶の底部を脆弱にする。こ
の外部圧力リングを用いないドーム化の他の望ましくな
い効果は缶体側壁１２の金属がドーム形成中ドーム領域
５８に流れ込み、缶体１０の軸方向長さを縮めるという
ことである。第１図のような圧力リングを用いることに
より、これらの問題は解決される。圧力リング４０は缶
がダイス５ｏに係合する前に缶体の底部周辺部に係合す
る。このリングは缶体の係合部分に缶の短縮についての
金属流れ条件を制限するに充分な圧力を加えそしである
程度フラワードーム形成を妨げるため周辺的に缶底を安
定化させる。

このような圧力リング４０はフラワードームの形成と缶
寸法の短縮については比較的有効であるが、多くの場合
、このリングにより缶底に加えられてそのような問題を
防ぐための偏倚圧力自体が缶底の係合部に損傷を与える
ことがわかった。

本発明の缶のドーム形成装置はこのフラワードームの形
成と缶の短縮の問題を解決すると共に従来の圧力リング
による缶下部の損傷の問題を同様に解決する。

第３〜６図に示すように、本発明のドーム形成ダイスと
パンチの組立体１００は開放頂部１１１、円筒側壁１１
２、一般に平らな底壁１１４、および側壁と底壁を接続
する比較的短く且つ半径の小さい環形肩部１１３を有す
る缶体１１０に対して用いられる。一般にこの組立体１
００はボルト１１８等により、ドーム形成ダイス１８０
に向う第１水平方向とそれから離れる第２水平方向１２
４で往復するようになったラムユニット１１６に装着さ
れる本体製造パンチ１２０と、底壁１１４の内向となっ
た環形バンド部１８７に成形的に係合して底壁に形成さ
れるべきドーム２０１の周辺部２０３を与えるようにな
った成形リング１４０と、−底壁１１４の中央円形部１
８９に係合して底壁１１４に形成されるべきドーム２０
１の内部ドーム部２０８を形成するようになった固定の
上記ドーム形成ダイス１８０と、リング１４０が缶のド
ーム化中方向１２２に動くとき方向１２４に比較的低い
一定の偏倚圧力を与えるようになった空気シリンダ１９
４，１９６のような偏倚装置と、から構成されている。

動作を述べると、ラム１１６とパンチ１２０は缶体１１
０を第３図に示すリング１４０とダイス１８０から離れ
た初期位置から方向１２２に缶体１１０を動かす。底壁
１１４はまずリング１４０の環形表面１４４と係合する
。ラム１１６とパンチ１２０は表面１４４と底壁１１４
の係合に続いて、リング１４０をまず固定させたまま方
向１２２に動き続ける。パンチと缶体１１０のこの連続
動作により、リング１４０と係合した領域での底部１１
４の変形が生じる。リング１４０は、パンチと缶体１１
０が第４図の位置まで動き底部の外周部がリング表面１
４４の外周部と係合させられるまで、比較的に固定され
たままである。その後、パンチ１２０が更に動くと、リ
ング１４０が同一方向（１２２）に同じ速度で動く。第
５図に示すように、リング１４０のこの下向きの動作に
より底部１１４の中央部はダイス１８０の上側ドーム形
成面１８６と係合する。方向１２２におけるラム１１６
の最延長を示す第６図の位置への次の動きにより底部１
１４はダイス１８０により更に変形されて、比較的一定
の半径を有しリング１４０により形成される第１ドーム
部２０３とダイス１８０により形成される第２ドーム部
２０８からなるドーム２０１の形成が完了する。上述の
ような本発明を次に更に詳述する。

第３〜７図に示すようにリング１４０は環形表面１４４
に係合する外向きの一般に外面の、外向きに凸となった
底部をもつ環形の缶底係合部１４２を有する。このリン
グはまた内部にダイス１８０を滑り込ませて受は入れる
内部円筒面１４６と、底部１１４とリングおよびダイス
の種々の面との間にトラップされる潤滑剤とガスを集め
るための、溝となった環形流体放出リング１４８および
それに関連して流体を排出するための軸方向に伸びる流
体放出通路１５０，１５２等を有する。またこのリング
は円筒外面１５６と一対の半径方向に逆に伸びる面１５
８．１６０を有する。第７図に示すように、環形面１４
４は、底部の継目部分の面２０４に関連する外向きの凹
みとなった比較的短い半径の小さい（約１．３ｍ＋ｓ）
、環形の継目表面１６４を有し、これは形成されるべき
ドーム２０１の周辺２０３に関連する外向きの比較的大
径（約５．６ｍｍ）の凸面１６６に面１６２を接続する
。面１６６は半径方向内向きの小径（約１．３ｍｍ）の
凸肩部１６８により軸方向に伸びる円筒面１４６に一体
的に接続する。

パンチ１２０と軸方向で整合するダイス１８０は主円筒
部１８２を有し、この部分１８２は例えば約６３．５ｍ
ｍの缶体直径より約り０％小さい例えば約４４　ａｍの
直径を有する円筒側壁１８４と缶の直径とほぼ等しい半
径をもつドーム形ターミナル端面１８６を有する。ダイ
ス１８０はまたベース部１８８を存し、これは支持面に
固定された半径方向に伸びる面１９０と外側円筒壁１９
５と接続する半径方向に逆に伸びる面１９２を有する。

空気シリンダ１９４，１９６のような偏倚装置ハヘース
部１８８の凹所に装着されたバレル部１９１．１９３を
有すると共にリング１４０の外側半径部分に固定された
ピストン１９７，１９９を有する。シリンダ１９４．１
９６はパンチ１２０とダイス１８０の中心軸ＡＡに平行
の中心軸ＣＣ，ＤＤを存する。勿論空気シリンダ１９４
゜１９６を従来のばねあるいは他の偏倚装置と置き換え
てもよい。本発明のダイスとパンチの組立体１００の特
徴はドーム化中底部にリング面１４４により加えられる
圧力が従来技術により圧力リング４０で加えられる圧力
より大幅に少なく、約１桁低くてよいということである
。例えば直径約６３．５ｍ＋ｓの従来のアルミニウムの
ビール缶の形成において缶底壁に加えられる力について
は本発明の組立体１００を用いる場合にはフラワードー
ム形成と倍長短縮を防止するに約２２．７ｋｇで充分で
あるが従来の圧力リング４０を用いる場合にはこれは約
４０．８ｋｇとなる。このように本発明は第１図に示す
ような従来の装置と比較して缶底の損傷は極めて生じ難
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の缶ドーム化装置の断面図、第２図はフラ
ワードームを例示する図、第３図、第４図、第５図、第
６図は本発明の装置を種々の動作位置において示す断面
図、第７図は第３図乃至第６図に示す成形リングの一部
の断面図、第８図は第３図乃至第６図に示す装置により
形成されるドーム化された缶底を示す図、第９図は第８
図の９−９線に沿った缶底の断面図である。 １００・・・ダイスとパンチの組立体、１１０・・・缶
体、１１１・・・開放頂部、１１２・・・円筒側壁、１
１３・・・肩部、１１４・・・底部、１２０・・・パン
チ、１４０・・・成形リング、１８０・・・ドーム形成
ダイス、１８７・・・バンド部、２０１・・・ドーム、
２０８・・・内部ドーム部、１９４，１９６・・・空気
シリンダ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ＦＩＧ、１ Ｆ　Ｉｌｊ、　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、缶体の開放頂部から缶体内にそう入可能であって缶
   底壁の周辺部において底壁の内面に係合可能な、成形リ
   ング装置とドーム形成ダイスに缶底壁を押しつけるため
   のパンチ装置と、このパンチ装置に軸方向において隣接
   配置されて缶底壁の外面をその円形バンド部分で変形さ
   せるように係合させて缶底壁内のドームの外周部を形成
   する上記成形リング装置と、この成形リング装置に軸方
   向において隣接配置されて缶底壁の外面とその中央円形
   部で係合して缶底壁内にドームの中央部を形成する上記
   ドーム形成ダイスと、上記パンチ装置に装着されて、そ
   のパンチ装置を上記ドーム形成ダイスに向かう第１の方
   向およびドーム形成ダイスから離れる第２の方向で往復
   動させるための、上記パンチ装置に係合装着された缶が
   上記成形リング装置とドーム形成ダイスから軸方向に間
   隔をとって位置ぎめされる第１位置と上記成形リング装
   置と係合し且つドーム形成ダイスに対して軸方向に離れ
   た第２位置と上記成形リング装置とドーム形成ダイスの
   両方に係合する第３位置を有するラム装置と、上記ラム
   装置が上記第１位置にあるとき上記パンチ装置と上記ド
   ーム形成ダイスの間でダイスから軸方向に離れた位置に
   上記成形リング装置を保持すると共に、上記ラム装置が
   上記第２位置と第３位置の間で動く間、上記第１方向の
   上記成形リング装置の軸方向動作を可能にし、上記ラム
   装置の上記第２位置と第３位置間での動作中上記第２方
   向の偏倚力を上記成形リング装置に加えそれにより上記
   第２位置から第３位置への上記ラム装置の動作中缶底に
   対し変形力を上記成形リング装置により加えるための成
   形リングにより偏倚される支持装置と、から成る開放頂
   部と円筒状側壁と、その側壁と一体となった一般に平ら
   な底壁を有する缶体の底壁にドームを形成するための缶
   底をドーム形に成形する装置。 ２、前記成形リング装置は缶底と係合する環形の係合表
   面と、前記ドーム形成ダイスをスライドしながら受ける
   ための中央円筒開口を限定する中央円筒表面からなる特
   許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、前記環形係合表面は缶底壁の前記円形バンド部と係
   合しそして缶底壁に前記ドームの外周部を形成するため
   の、半径方向外向きに面する外向きに凸となった表面部
   分と、上記外向きに凸となった表面による缶底壁の貫通
   深さを制限するための、この表面部分から半径方向外向
   きであって前記パンチ装置と協働するべく上記パンチ装
   置と係合する缶底壁の前記外周部とは軸方向において対
   向するように位置する一般に平らな表面と、からなる特
   許請求の範囲第２項記載の装置。 ４、空気と潤滑剤を集めるための流体集中領域を限定す
   る、前記成形リング装置の中央円筒表面に設けられた環
   形溝表面と、上記流体集中領域と連絡してそこから流体
   を放出するための流体放出装置を更に含む、特許請求の
   範囲第３項記載の装置。 ５、前記ドーム形成ダイスはドームの中央部を形成する
   ために前記缶底と係合しうる実質的に一定半径の球形表
   面と前記成形リング内の円筒開口に密にすべり込むよう
   になった直径を有する円筒側壁表面を有する特許請求の
   範囲第３項記載の装置。 ６、前記成形リング装置の外向きに凸の表面は前記ドー
   ム形成ダイスのターミナル表面の曲率半径にほぼ等しい
   曲率半径をもち、これにより上記リング装置とドーム形
   成ダイスにより形成される缶底壁内のドームが実質的に
   一定の曲率半径を有するようになっており、更に、上記
   リング装置に対しドーム形成ダイスの軸方向動作を制限
   するためにこのドーム形成ダイスと動作的に関連して缶
   底へのダイスの貫入を、ドーム形成ダイスにより形成さ
   れるドーム部分が前記成形リング装置により形成される
   ドーム部分とほぼ連続した表面を形成する深さまでに制
   限して実質的に連続し実質的に一定半径のドーム表面を
   与えるごとくするためのストップ装置を含む、特許請求
   の範囲第５項記載の装置。 ７、前記ストップ装置は前記成形リング装置とドーム形
   成ダイスの当接しうる表面により与えられるごとくなっ
   た特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８、成形されるべきドームの外周部に関連する缶底部分
   をそれと実質的に同一の形状を有する環形表面と変形可
   能に係合させる段階と、次に形成されるべきドームの内
   部に関連する缶の部分をそれと実質的に同一形状の別の
   球形表面に係合させる段階と、から成る缶底をドーム形
   に形成する方法。 ９、前記環形表面と球形表面による缶底の変形係合中、
   缶底の外周部に圧力を連続して加える段階を含む、特許
   請求の範囲第８項記載の方法。 １０、一般に円筒状の側壁と、環形成形表面により形成
   される周辺ドーム表面と別の球形成形表面により形成さ
   れる中央ドーム表面とを有する外向きに凹となったドー
   ムを有する、上記側壁と体成形された底壁と、を有する
   缶体。