(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁部に、凹曲面部を介して、缶軸方向外方に突出する環状凸部を形成した構成の缶であって、
前記環状凸部の内周壁に、該内周壁を半径方向外方側へ押圧することにより、缶胴の内部側へ凹む凹部を円周方向に複数形成するとともに、該凹部が、前記凹曲面部を介して、ドーム部の周辺部まで延出したことを特徴とする缶。
【請求項２】
缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁部に缶軸方向外方に突出する環状凸部を形成した構成の缶であって、
前記環状凸部の内周壁に、缶胴の内部側へ凹む凹部を円周方向に複数形成するとともに、前記ドーム部の周辺部に、缶胴の内部側へ凹む第２の凹部を円周方向に複数形成したことを特徴とする缶。
【請求項３】
缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁に缶軸方向に突出する環状凸部を形成した構成の缶を製造する製造方法であって、
缶胴の缶軸方向の移動を規制するとともに、円周方向に複数設けた半径方向に移動可能なポンチ爪の先端を、前記環状凸部の先端のノーズ部より半径方向内側の領域に当接し、さらに、ドーム部にドーム支持部材を嵌合，かつ付勢することにより、該ドーム部の中央部を下方へ変形させないように支持した状態で、前記ポンチ爪の先端を半径方向外方に移動することで前記環状凸部のノーズ部より半径方向内側の領域に、缶胴の内部側へ凹む凹部を円周方向に複数成形することを特徴とする缶の製造方法。
【請求項４】
ポンチ爪の先端を環状凸部のノーズ部より半径方向内側の領域に当接するに際し、環状凸部の外周に環状のアウタダイスを嵌合することを特徴とする請求項３記載の缶の製造方法。
【請求項５】
前記凹部成形後、ポンチ爪の先端を半径方向内方に移動することを特徴とする請求項３または４に記載の缶の製造方法。
【請求項６】
缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸部を形成した構成の缶を製造する製造装置であって、
缶胴の上端に当接して該缶胴の缶軸方向上端側への移動を規制するベースと、半径方向に移動可能な先端が円周方向に複数設けられ、該先端が前記ベース方向へ向けて突出して配置され、かつ前記ベースに移動を規制された缶胴の缶軸方向に前後移動可能に設けられたポンチ爪と、
該ポンチ爪の内方に前記缶胴の缶軸方向に前後移動可能に設けられ、前記ポンチ爪の先端に当接して該ポンチ爪の先端を外方に移動させる拡径部材と、
該拡径部材の内方に、前記ドーム部側に付勢された状態で前記缶胴の缶軸方向に前後移動可能に設けられ、前記付勢により、前記ドーム部の中央部を下方へ変形させないように支持するドーム支持部材とを具備したことを特徴とする缶の製造装置。
【請求項７】
ポンチ爪の外方に、環状凸部の外周壁に嵌合する環状のアウタダイスを缶胴の缶軸方向に前後移動可能に設けたことを特徴とする請求項６記載の缶の製造装置。
【請求項８】
前記拡径部材の先端部外周面は、先細状に形成された外周傾斜面とされ、
前記拡径部材は、前記外周傾斜面が前記ポンチ爪先端の内面側に当接するように該ポンチ爪の内方に設けられ、
前記ポンチ爪の先端は、前記拡径部材が前後移動することにより、弾性変形させられ半径方向に移動可能とされた構成となっていることを特徴とする請求項６または７に記載の缶の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸部を形成した構成の缶及びその製造方法並びに製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、飲料用に用いる缶としては、有底円筒状に形成した缶胴の開口部に、缶蓋を固定して構成するアルミ合金製の２ピース缶が知られている。この２ピース缶の缶胴を製造するには、先ず、絞り装置を用いてアルミ合金製の素板を打ち抜き・絞り加工してカップ状部材を成形する。次いで、このカップを保持しつつ内部にパンチスリーブを挿入して再絞り・しごき加工を施すとともに、パンチスリーブと同軸上に対向配置した先端が半球面状のドーム成形部との間にカップの底部を挟みつつ底部の周縁部を絞って、図１７に示す底部形状の缶胴１を得る。
【０００３】
従って、缶胴１の缶底３には、缶胴１の内部側へ球面状に凹んだドーム部５と、このドーム部５の周縁に連なり缶胴１の外部側へ缶軸方向に突出した環状凸部（リム）７とが形成される。この環状凸部７は、缶胴１を直立させた際に接地する脚となり、缶胴１の直立安定性及び支持強度を向上させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、省資源化や低コスト化の観点から缶の薄肉化が図られており、缶強度が低下することに起因して種々の不都合が生じている。
その一つに、内容物封入後の内圧の作用によって缶底３の環状凸部７が、図１８の鎖線で示すように下方へ突出しつつ半径方向外方へ変形する、所謂ボトムグロースがある。このボトムグロースを生じさせる要因の一つに、環状凸部７の内周壁であるインナーウォール７ａの剛性不足がある。インナーウォール７ａは、一方の周縁が、凹曲面部であるカウンターシンクＲ部９を介してドーム部５に連なるとともに、他方の周縁が、環状凸部７の先端であるノーズ部７ｂに連なっている。缶底３に内圧が作用すると、薄肉のインナーウォール７ａには円周方向の応力と、缶軸方向の応力との平面応力が生じる。この時インナーウォール７ａの剛性が不足していると、インナーウォール７ａの円周方向、及び缶軸方向にひずみが生じ、特に缶軸方向のひずみ（伸び）が大きくなると、環状凸部７を下方、及び半径方向外方へ変形させることになる。
そして、ボトムグロースが生じれば、缶の全高が高くなり、製品出荷前では、搬送コンベア上で引っ掛かったり、梱包を困難としたりするなどの問題を発生させた。
また、缶の薄肉化に伴い缶底の落下強度が不足するという問題がある。すなわち、缶が落下すると、その衝撃により、落下時の衝撃に弱い部位である缶底３のドーム部５の周辺部が膨出して、最悪の場合破損に至ることになる。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、缶の薄肉化、特に缶底の薄肉化を図ることができるとともに、缶底に変形を生じることがなく、十分な缶強度を確保することができる缶及びその製造方法並びに製造装置の提供を目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１の缶の構成は、缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁部に、凹曲面部を介して、缶軸方向外方に突出する環状凸部を形成した構成の缶であって、前記環状凸部の内周壁に、該内周壁を半径方向外方側へ押圧することにより、缶胴の内部側へ凹む凹部を円周方向に複数形成するとともに、該凹部が、前記凹曲面部を介して、ドーム部の周辺部まで延出したことを特徴とするものである。
この缶では、内周壁の円周方向に複数の凹部が形成され、内周壁の剛性、特に、缶軸方向の応力に対する剛性が高められることになり、内圧の作用によっても内周壁に缶軸方向のひずみ（伸び）が生じなくなり、環状凸部の下方、及び半径方向外方への変形が阻止される。
さらに、この缶では、ドーム部の周辺部まで延出した凹部によって、内圧に対抗する耐圧強度の向上のみならず、ドーム部の周辺部の剛性が高められることにより、落下強度の大幅な向上が図られ、缶底が落下時の衝撃に十分に耐えられる。
【０００６】
本発明の請求項２は、缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁部に缶軸方向外方に突出する環状凸部を形成した構成の缶であって、前記環状凸部の内周壁に、缶胴の内部側へ凹む凹部を円周方向に複数形成するとともに、前記ドーム部の周辺部に、缶胴の内部側へ凹む第２の凹部を円周方向に複数形成したことを特徴とするものである。
この缶では、内周壁の円周方向に複数の凹部が形成され、内周壁の剛性、特に、缶軸方向の応力に対する剛性が高められることになり、内圧の作用によっても内周壁に缶軸方向のひずみ（伸び）が生じなくなり、環状凸部の下方、及び半径方向外方への変形が阻止される。さらに、この缶では、前記第２の凹部によって、ドーム部の周辺部の剛性を高めて、落下強度の向上を図る。
【０００８】
本発明の請求項３の缶の製造方法は、缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁に缶軸方向に突出する環状凸部を形成した構成の缶を製造する製造方法であって、缶胴の缶軸方向の移動を規制するとともに、円周方向に複数設けた半径方向に移動可能なポンチ爪の先端を、前記環状凸部の先端のノーズ部より半径方向内側の領域に当接し、さらに、ドーム部にドーム支持部材を嵌合，かつ付勢することにより、該ドーム部の中央部を下方へ変形させないように支持した状態で、前記ポンチ爪の先端を半径方向外方に移動することで前記環状凸部のノーズ部より半径方向内側の領域に、缶胴の内部側へ凹む凹部を円周方向に複数成形することを特徴とするものである。
この缶の製造方法では、ポンチ爪を半径方向外方に移動することにより、環状凸部のノーズ部を境にして半径方向内側の領域に凹部が確実に成形される。また、環状凸部を成形した後の缶底に、ポンチ爪が当接され、環状凸部の成形とは別途に凹部が成形されることにより、平面方向の応力と、厚み方向の応力とが内周壁に同時に作用しなくなり、環状凸部と同時に凹部を成形した場合に、生じやすい過酷な塑性変形による凹部での亀裂が生じない。さらに、ポンチ爪が拡径する前に、ドーム部にドーム支持部材が嵌合され、ドーム部が支持されることにより、成形加工中のドーム部の変形が防止され、加工時にドーム中央部が下方に移動するのを防ぎ、かつドーム中央部をより深く加工できる。従って、所望のドーム部形状が得られて、十分なドーム部の耐圧強度が確保される。
【０００９】
本発明の請求項４は、前記請求項３に記載の、ポンチ爪の先端を環状凸部のノーズ部より半径方向内側の領域に当接するに際し、環状凸部の外周に環状のアウタダイスを嵌合することを特徴とするものである。
この缶の製造方法では、ポンチ爪が拡径する前に、環状凸部にアウタダイスが嵌合され、環状凸部が外方から支持されることにより、環状凸部の外方への変形が防止される。
また、本発明の請求項５は、前記請求項３または４に記載の、前記凹部成形後、ポンチ爪の先端を半径方向内方に移動することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項６の缶の製造装置は、缶底に、缶胴の内部側へ凹むドーム部を形成するとともに、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸部を形成した構成の缶を製造する製造装置であって、缶胴の上端に当接して該缶胴の缶軸方向上端側への移動を規制するベースと、半径方向に移動可能な先端が円周方向に複数設けられ、該先端が前記ベース方向へ向けて突出して配置され、かつ前記ベースに移動を規制された缶胴の缶軸方向に前後移動可能に設けられたポンチ爪と、該ポンチ爪の内方に前記缶胴の缶軸方向に前後移動可能に設けられ、前記ポンチ爪の先端に当接して該ポンチ爪の先端を外方に移動させる拡径部材と、該拡径部材の内方に、前記ドーム部側に付勢された状態で前記缶胴の缶軸方向に前後移動可能に設けられ、前記付勢により、前記ドーム部の中央部を下方へ変形させないように支持するドーム支持部材とを具備したことを特徴とするものである。この缶の製造装置では、拡径部材を軸線方向に移動（前進）することにより、該拡径部材によってポンチ爪の先端が押し拡げられて、缶の環状凸部のノーズ部より内側の領域に凹部が成形されるとともに、拡径部材を後退することにより、ポンチ爪の先端が、半径方向内方に戻る。さらに、ドーム支持部材を軸線方向に移動することにより、該ドーム支持部材とベース間に缶胴が挟持されて、缶底のドーム部がドーム支持部材によってしっかりと支持されるから、成形加工時に缶底のドーム部に変形を生じることがなく、加工時にドーム中央部が下方に移動するのを防ぎ、かつドーム中央部をより深く加工できる。
【００１２】
本発明の請求項７は、前記請求項６の構成に加えて、ポンチ爪の外方に、環状凸部の外周壁に嵌合する環状のアウタダイスを缶胴の缶軸方向に前後移動可能に設けたことを特徴とするものである。
この缶の製造装置では、環状凸部の外周壁に嵌合するアウタダイスによって、環状凸部が外方から支持される。
また、本発明の請求項８は、前記請求項６または７に記載の、前記拡径部材の先端部外周面は、先細状に形成された外周傾斜面とされ、該拡径部材は、前記外周傾斜面が前記ポンチ爪先端の内面側に当接するように該ポンチ爪の内方に設けられ、前記ポンチ爪の先端は、前記拡径部材が前後移動することにより、弾性変形させられ半径方向に移動可能とされた構成となっていることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る缶及びその製造方法並びに製造装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示す缶の底部を断面にした要部側面図、図２は図１の缶を底部側から視た平面図、図３は図１に示した凹部の拡大斜視図である。
缶胴１１の缶底１３には、缶胴１１の内部側へ凹むドーム部１５を形成してある。ドーム部１５の周縁には、缶胴１１の外部側へ缶軸方向に突出した環状凸部（リム）１７を形成してある。
【００１５】
環状凸部１７は、先端のノーズ部１７ａと、ノーズ部１７ａより半径方向内側の内周壁（インナーウォール）１７ｂと、ノーズ部１７ａより半径方向外方の外周壁（アウターウォール）１７ｃとからなる。インナーウォール１７ｂは環状の凹曲面部（カウンターシンクＲ部）１９を介してドーム部１５に連なり、ノーズ部１７ａはアウターウォール１７ｃを介して缶胴１１に連なる。
インナーウォール１７ｂには、缶胴１１の内部側へ凹む凹部２１を円周方向に複数形成してある。この例による凹部２１は、四角形であり、図３に示すように上辺２１ａがカウンターシンクＲ部１９に位置し、下辺２１ｂがノーズ部１７ａの先端に一致している。即ち、凹部２１は、上辺２１ａと、この上辺２１ａに隣接する左右の二辺２１ｃ、２１ｄとで三方から包囲され、下辺２１ｂで開放された凹部形状となっている。従って、ノーズ部１７ａの厚みは、この凹部２１の形成された箇所で、凹部２１を凹ませた深さ分、薄くなっている。
【００１６】
なお、凹部２１は、下辺２１ｂをノーズ部１７ａの先端に一致させずに、周囲の閉じた凹部形状としても良く、その形状も四角形以外のその他の多角形、或いは円形であっても良い。
凹部２１の数は、円周方向の凹部２１の幅と、凹部２１どうしのピッチとを考慮してインナーウォール１７ｂの剛性が高まるように最適に設定する。この例では、図２に示すように、凹部２１と略同等の幅分の間隔を隔てて、１２箇所の凹部２１をインナーウォール１７ｂの周方向に等間隔で形成してある。
【００１７】
このように構成した缶２３では、インナーウォール１７ｂの円周方向に複数の凹部２１が形成され、インナーウォール１７ｂの剛性、特に、缶軸方向の応力に対する剛性が高められることになる。従って、内圧の作用によってもインナーウォール１７ｂに缶軸方向のひずみ（伸び）が生じなくなり、環状凸部１７の下方、及び半径方向外方への変形が阻止されることになる。
上述の缶２３によれば、インナーウォール１７ｂの円周方向に複数の凹部２１を設けたので、インナーウォール１７ｂの剛性を高めて、インナーウォール１７ｂに生じるひずみを抑制し、環状凸部１７の変形を防止することができる。
【００１８】
次に、上述の缶２３を製造する製造装置の構成を図４から図７に基づき説明する。
図４は製造装置の縦断面図、図５は図４に示した拡径機構の要部拡大断面図、図６は図５のＡ−Ａ矢視図、図７は図４に示したターレット機構を回転軸方向から視た平面図である。
本実施形態の製造装置３１は、缶胴１１の上端に当接して缶胴１１の缶軸方向の移動を規制するベース３３と、ベース３３に垂直な軸線方向で前後移動可能となった拡径機構３５と、ベース３３と拡径機構３５との間に凹部２１の未だ形成されていない缶（ワーク）３７を供給するターレット機構３９とにより概略構成してある。
【００１９】
缶胴１１は、絞り加工により素板から有底円筒状のカップを成形する絞り工程と、カップにパンチスリーブを挿入して再絞り加工及びしごき加工を施すとともに、缶底１３をパンチスリーブとドーム成形部とで挟んでドーム部１５を成形する再絞り・しごき加工及び缶底成形工程と、缶胴１１の外面を印刷する印刷工程と、缶胴１１の開口上端部（ネック）を形成するネッキング工程とを順次経て製造されて行く。本実施形態では、このうちネッキング工程の中の一工程に製造装置３１を設けてある。
【００２０】
ベース３３は、製造装置３１の不図示のフレームに固設してあり、一側面がワーク３７の上端を当接する当接面３３ａとなっている。ワーク３７は、上端をベース３３の当接面３３ａに当接することで、缶軸方向上端側への移動が規制されることになる。
【００２１】
拡径機構３５は、中空軸４１と、中空軸４１の先端に設けた環状のアウタダイス４３と、アウタダイス４３の内周に位置するように中空軸４１の先端からベース３３へ向けて突設したポンチ爪４５と、中空軸４１の中空部４１ａに軸線方向で前後移動可能に設けた中心軸４７とにより概略構成してある。
【００２２】
この実施形態による製造装置３１では、ポンチ爪４５と、アウタダイス４３とでヘッド部４９を構成してあり、このヘッド部４９を中空軸４１の先端に固定してある。図５に示すようにアウタダイス４３には、缶底１３のアウターウォール１７ｃに沿った内周面４３ａと、この内周面４３ａに連なり環状凸部１７のノーズ部１７ａに当接するノーズ当接段部４３ｂとを形成してある。
【００２３】
ポンチ爪４５の先端４５ｃは、ヘッド部４９の基体である筒体４５ａの前端側の周縁に、薄肉のヒンジ部４５ｂを介して連設してあり、かつ円周方向に複数設けてある。ポンチ爪４５の先端４５ｃは自由端となってベース３３へ向かって突出している。ポンチ爪４５は、バネ鋼などにより形成することで、ヒンジ部４５ｂで可撓性を有し、ポンチ爪４５の先端４５ｃが筒体４５ａの半径方向へ移動可能となっている。この例によるポンチ爪４５の先端４５ｃは、筒体４５ａの円周方向に、ポンチ爪４５の先端４５ｃと同等の間隔を隔てて１２本設けてある（図６参照）。
【００２４】
筒体４５ａの後端には、筒体４５ａの同心円で外周から突出したフランジ部４５ｄを形成してある。フランジ部４５ｄは、中空軸４１の先端外周に複数箇所で固定される固定金具５５（図４参照）により、中空軸４１の先端面に脱着可能に固定してある。
【００２５】
このポンチ爪４５の外周には、上述のアウタダイス４３が軸線方向に移動自在に挿嵌してある。なお、ポンチ爪４５とアウタダイス４３との間には、ポンチ爪４５の先端４５ｃを半径方向外方へ移動させるための間隙５６を設けてある。アウタダイス４３には、フランジ部４５ｄの後面から円周方向複数箇所で挿通したボルト５７を螺合してある。ボルト５７を螺合したアウタダイス４３の後端と、フランジ部４５ｄの前面との間には、間隙５９を設けてある。
【００２６】
このボルト５７の外周には、バネ部材（コイルバネ）６１を挿入してあり、コイルバネ６１は圧縮された状態で、一端をアウタダイス４３に当接し、他端をフランジ部４５ｄに当接している。従って、アウタダイス４３は、コイルバネ６１のバネ力により中空軸４１の先端から前方へ突出するように付勢されている。
【００２７】
また、フランジ部４５ｄには、中空軸４１の前端面との間に、ボルト５７の頭部５７ａの可動空間５８を設けてあり、ボルト５７は頭部５７ａが可動空間５８内で可動する範囲で、軸方向に前後移動可能となっている。即ち、前方へ付勢されたアウタダイス４３は、前方からの押圧力により、コイルバネ６１の付勢力に抗して、この移動量分、後退可能となっている。
【００２８】
従って、このヘッド部４９の構成では、ポンチ爪４５がそのフランジ部４５ｄにおいて固定金具５５により中空軸４１の先端に一体固定されるとともに、アウタダイス４３がポンチ爪４５のフランジ部４５ｄを介して中空軸４１に対して前後移動可能に取り付けられている。
【００２９】
ポンチ爪４５の先端４５ｃの内周面には、ポンチ爪４５の先端に向けて中空軸４１の中心側に傾斜する傾斜面６３を形成してある。従って、円周方向に配設したポンチ爪４５の先端４５ｃの内周面に内接する内接円は、傾斜面６３が形成されることで、ポンチ爪４５の先端方向に向かうにしたがって内径が小さくなる。
【００３０】
中空軸４１の中空部４１ａには、中心軸４７を前後移動可能に挿嵌してある。中心軸４７の先端には、筒体４５ａの内周に軸線方向で移動可能となる円柱状のコア部（拡径部材）６５をボルト６７により固定してある。コア部６５の外径は、ポンチ爪４５の先端４５ｃに内接する内接円の内径より大きく形成してある。コア部６５は、中心軸４７の移動により、ポンチ爪４５の先端近傍まで移動するようになっている。従って、ポンチ爪４５の先端４５ｃは、コア部６５が前進することにより、傾斜面６３がコア部６５の外周に摺動して、半径方向外方に移動するようになっている。また、中心軸４７、コア部６５及びボルト６７には、それぞれ貫通孔を形成してあり、これらの貫通孔を介して缶底１３側に圧縮空気を供給し得るようになっている。
【００３１】
上述した中空軸４１と、中心軸４７とは、不図示の円周カムを後端面に摺接することで、所望のタイミングで、軸線方向へ所定距離移動されるようになっている。
【００３２】
図７に示すように、ターレット機構３９には、拡径機構３５の軸線と平行な回転軸７１により回転自在となった把持板７３を設けてある。把持板７３の円周方向には、缶胴１１を保持可能としたポケット部７５を等間隔で複数設けてある。ポケット部７５は、例えばバキュームにより缶胴１１を吸着保持するようになっている。上述した拡径機構３５は、任意のポケット部７５の位置に、このポケット部７５に把持された缶胴１１と同軸上で配置してある。
【００３３】
ターレット機構３９は、把持板７３を回転することで、ポケット部７５に把持したワーク３７を拡径機構３５へ供給するとともに、拡径機構３５にて成形の施された缶２３を、拡径機構３５から移動して、次の工程へ受渡しするようになっている。
【００３４】
次に、このように構成した製造装置３１を用いての缶２３の製造方法を説明する。図８は製造装置の拡径機構を缶底に当接した状態を示す部分断面図、図９は図８のポンチ爪を拡径した状態を示す要部拡大断面図である。
先ず、図４に示すように、缶底１３を成形したワーク３７を、ターレット機構３９により、ベース３３と拡径機構３５との間に供給し、上端部をベース３３の当接面３３ａに当接して、拡径機構３５と同軸上に位置決めする。
【００３５】
次いで、中空軸４１と中心軸４７とを、不図示の円周カムにより同時にベース３３側へ移動し、図８に示すようにポンチ爪４５の先端４５ｃが缶底１３のカウンターシンクＲ部１９近傍に当接する位置で停止する。この際、アウタダイス４３は、ポンチ爪４５の先端４５ｃより前方に付勢されているため、ポンチ爪４５の先端４５ｃより先に缶底１３のアウターウォール１７ｃ及びノーズ部１７ａに、内周面４３ａ及びノーズ当接段部４３ｂが当接し、その反力により、コイルバネ６１を圧縮して矢印ａ方向へ後退する。
【００３６】
従って、この状態で、ワーク３７は、コイルバネ６１で付勢されたアウタダイス４３によって、ベース３３側へ押し付けられて、ベース３３とアウタダイス４３とで挟持される。
【００３７】
また、この状態で、アウタダイス４３の内周面４３ａ及びノーズ当接段部４３ｂとが、環状凸部１７のアウターウォール１７ｃ及びノーズ部１７ａに当接することで、環状凸部１７の外方への変形が規制されることになる。
【００３８】
次に、不図示の円周カムにより、中心軸４７のみを前進させ、図９に示すようにコア部６５をポンチ爪４５の先端４５ｃの内周側に突出させる。コア部６５がポンチ爪４５の先端４５ｃの内周側に突出すると、コア部６５の外周がポンチ爪４５の傾斜面６３に摺動し、全てのポンチ爪４５の先端４５ｃを半径方向外方に移動させる。
【００３９】
この結果、ポンチ爪４５の先端４５ｃは、環状凸部１７のインナーウォール１７ｂを押圧して、インナーウォール１７ｂの円周方向に複数の凹部２１を成形する。この際、環状凸部１７には、外方に拡がろうとする応力が作用するが、アウタダイス４３の内周面４３ａ及びノーズ当接段部４３ｂを、アウターウォール１７ｃ及びノーズ部１７ａに当接しているため、外方へ拡がる変形が環状凸部１７に生じることがない。
【００４０】
凹部２１を成形した後、中心軸４７を後退させることにより、ポンチ爪４５の先端４５ｃは再び弾性力により半径方向内側に移動する。
次いで、拡径機構３５を缶底１３から離れる方向へ後退させる。この時、アウタダイス４３は、コイルバネ６１の付勢力により、前方に移動し、缶底１３を押圧し続けるから、万一、缶底１３からポンチ爪４５の先端４５ｃが離れにくい場合には、アウタダイス４３が缶底１３からポンチ爪４５を円滑に引き離す。この場合、中心軸４７、ボルト６７及びコア部６５に形成された貫通孔を用いて圧縮空気を缶底１３側に供給することにより、缶底１３とポンチ爪４５との引き離しを確実に行うようにしても良い。その後、アウタダイス４３は、成形加工された缶底１３から離れ、次の缶底１３の押圧に備えて待機位置に戻る。以上により、インナーウォール１７ｂへの凹部２１の成形を終了する。
【００４１】
凹部２１の成形が終了した缶２３は、ターレット機構３９の把持板７３を回転することにより、ベース３３と拡径機構３５との間から移動し、次工程へと受け渡される。
【００４２】
上述の製造方法では、環状凸部１７を成形した後の缶底１３に、拡径機構３５を当接し、環状凸部１７との成形とは別途に凹部２１を成形するので、平面方向の応力と、厚み方向の応力とがインナーウォール１７ｂに同時に作用せず、環状凸部１７と同時に凹部２１を成形した場合に、生じやすい過酷な塑性変形による凹部２１での亀裂が生じない。
また、ポンチ爪４５が拡径する前に、環状凸部１７にアウタダイス４３が嵌合され、環状凸部１７が外方から支持されることにより、環状凸部１７の外方への変形が防止される。
【００４３】
上述の製造装置では、環状凸部１７の外周に嵌合するアウタダイス４３が中空軸４１の先端に設けられ、このアウタダイス４３が環状凸部１７に嵌合され、環状凸部１７が外方から支持される。
また、中空軸４１を軸線方向に移動することで、ワーク３７が挟持され、中心軸４７を軸線方向に移動することで、ポンチ爪４５が拡径されるので、軸線方向の駆動のみにより凹部２１の成形が可能となる。
【００４４】
そして、この実施形態による製造装置３１では、アウタダイス４３が中空軸４１の先端に可動自在に設けられ、かつコイルバネ６１により前方に付勢され、拡径機構３５の前進時に、コイルバネ６１による適宜な付勢力により缶底１３が押圧されることになる。
【００４５】
次に、図１０を参照して本発明の第２の実施の形態を示す缶について説明する。なお、図１から図３に示す前記缶と同様の構成の部分については同符号を付けて説明を簡略化する。図１０においては、インナーウォール１７ｂからドーム部１５の周辺部にかけて、缶胴１１の内部側へ凹む四角形状の凹部２２を円周方向に複数形成してある。
このように構成した缶２４では、インナーウォール１７ｂからドーム部１５にかけて、円周方向に複数の凹部２２が形成されているから、缶底１３の各部の剛性が高められることになる。このうち、凹部２２のインナーウォール１７ｂよりの部位は、内容物封入後の内圧に対抗するために設けられたものであり、これによって、インナーウォール１７ｂ付近が内圧に耐えきれずに外方に膨出することが阻止されることになる。また、ドーム部１５の周辺部に形成された凹部２２は、落下強度の向上に寄与するものである。すなわち、前記凹部２２が形成されたことにより、落下時の衝撃に弱い部位であるドーム部１５の周辺部の剛性が高められて、落下強度が大幅に向上する。なお、前記凹部２２はインナーウォール１７ｂからドーム部１５にかけて成形されているが、耐圧強度向上に寄与するインナーウォール１７ｂよりの部位と、落下強度向上に寄与するドーム部１５の周辺部との２つの凹部に分けて成形しても良い。
【００４６】
次に、上述の缶２４を製造する本発明に係る製造装置の構成を説明する。図１１は本実施形態の製造装置の要部を示す分解断面図、図１２は缶底の成形加工前の状態を示す断面図、図１３は缶底にポンチ爪が嵌合した状態を示す断面図、図１４は缶底の成形加工時を示す断面図、図１５は缶底の成形加工終了後を示す断面図、図１６は缶底の成形加工前と加工後を比較した拡大断面図（中心線をはさんで左半分が成形加工前を、かつ右半分が加工後を示す）である。なお、本実施形態の製造装置において、図４から図９に基づいて上述した製造装置と同様の構成の部分には同符号を付けて説明を省略する。
【００４７】
これらの図において符号８１は本実施形態の拡径機構であり、この拡径機構８１は、ポンチ爪８３と、該ポンチ爪８３の内方に前記缶胴１１の缶軸方向に前後移動可能に設けられ、前記ポンチ爪８３の先端に当接して該ポンチ爪８３の先端を外方に移動させる拡径部材８５と、該拡径部材８５の内方に前記缶胴１１の缶軸方向に前後移動可能に設けられ、前記ドーム部１５に当接して支持するドーム支持部材８７とにより概略構成してある。
【００４８】
ポンチ爪８３は、バネ鋼、ダイス鋼等からなる円筒の先端側を複数本に分割して形成したもので、ポンチ爪８３のリング状の基端フランジ部８３ａを環状部材８９のへこみ部８９ａに装着して、該環状部材８９にボルト９１によって取り付けてある。そして、この環状部材８９は前記中空軸４１に取り付けてある。ポンチ爪８３の先端８３ｂは、その中間部８３ｃに比べて半径方向の幅を大きく形成してあり、先端８３ｂが弾性変形して半径方向に移動可能になっている。ポンチ爪８３の先端面８３ｄは先にいくほど半径方向内側にいくように傾斜する傾斜面となっており、この先端面８３ｄが前記缶底１３に形成された凹部２２の形状に対応している。
【００４９】
また、ポンチ爪８３の各先端８３ｂの内面側は、円筒状の拡径部材８５の先細状に形成された先端の外周傾斜面８５ａに当接するようになっている。拡径部材８５の内部には小径孔部８５ｂを形成してあり、この小径孔部８５ｂにリング状のブッシュ９３を装着してある。ブッシュ９３の内部にはボルト９５を摺動可能に装着してあり、ボルト９５には前記ドーム支持部材８７をねじ込んである。ドーム支持部材８７はＴ字状の断面形状を有するもので、このドーム支持部材８７の先端面８７ａは凸曲面状に形成してある。拡径部材８５の小径孔部８５ｂに装着されたブッシュ９３は、その先端にフランジ９３ａを形成してあり、このフランジ９３ａが前記小径孔部８５ｂに係止することにより、ブッシュ９３の基端側（図１２から図１５において下側）への移動が規制されている。拡径部材８５、ドーム支持部材８７、ブッシュ９３及びボルト９５で構成される空間内にはリング９７とスプリング９９を装着してあり、このスプリング９９によってドーム支持部材８７とボルト９５とが先端側（図１２から図１６において上側）へ付勢されるようになっている。拡径部材８５の基端フランジ部８５ｃは、前記中心軸４７にボルト（不図示）によって取り付けてある。
【００５０】
次に、このように構成した製造装置を用いての缶２４の製造方法を説明する。
先ず、缶底１３を成形したワーク３７を、ターレット機構により、ベースと拡径機構８１との間に供給し、上端部をベースの当接面に当接して、拡径機構８１と同軸上に位置決めする。
次いで、拡径機構８１を、不図示の円周カムによりベース側（図１２から図１６において上側）へ移動することにより、ポンチ爪８３の先端が、缶底１３の環状凸部１７のインナーウォール１７ｂからドーム部１５にかけた部位に当接する位置で停止する。この際、ドーム支持部材８７は、スプリング９９によって、ポンチ爪８３の先端より前方に付勢されているため、ポンチ爪８３の先端より先に缶底１３のドーム部１５に、先端面８７ａが当接し、その反力により、スプリング９９を圧縮して基端側（図１２から図１６において下側）へ後退する。
【００５１】
従って、この状態で、ワーク３７は、スプリング９９で付勢されたドーム支持部材８７によって、ベース側（図１２から図１６において上側）へ押し付けられて、ベースとドーム支持部材８７とで挟持される。また、この状態で、ドーム支持部材８７の先端面８７ａが、ドーム部１５に当接することで、成形工程におけるドーム部１５の変形が規制されることになる。これにより、所望の形状のドーム部１５が得られ、内容物封入後の内圧に十分に対抗できる耐圧強度が確保される。
【００５２】
次に、不図示の円周カムにより、拡径部材８５を、ベース側（図１２から図１６において上側）にさらに移動させる。これにより、拡径部材８５の外周傾斜面８５ａがポンチ爪８３の内周面に押し付けられ、ポンチ爪８３の先割れ状の先端８３ｂを拡径する。この結果、ポンチ爪８３は、環状凸部１７のインナーウォール１７ｂからドーム部１５にかけての領域を押圧して、この領域に円周方向に複数の凹部２２を成形する。
【００５３】
さらに、凹部２２を成形した後、拡径部材８５を後退させることにより、ポンチ爪８３は弾性力により半径方向内側に移動する。次いで、拡径機構８１を缶底１３から離れる方向へ後退させる。この時、ドーム支持部材８７は、スプリング９９の付勢力により、前方に移動し缶底１３を押圧し続けるから、万一、缶底１３からポンチ爪８３が円滑に離れていない場合にも、缶底１３からポンチ爪８３を確実に引き離す。次いで、前記ドーム支持部材８７は、次の缶底１３の押圧に備えて待機位置に戻る。以上により、缶底１３への凹部２２の成形を終了する。
【００５４】
凹部２２の成形が終了した缶２４は、ターレット機構３９の把持板７３を回転することにより、ベースと拡径機構８１との間から移動し、次工程へと受け渡される。このようにして、缶底１３に容易に凹部２２が成形される。ここで、ポンチ爪８３は、鋼製の円筒の一体物の先端側にスリット加工を施すだけで容易に製作される。従って、機構が簡単で、メンテナンスが容易な上に、ポンチ爪８３の半径方向への移動が、その弾性変形によっているから、作動が確実で長期間にわたって安定して使用することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１の缶によれば、環状凸部の内周壁の円周方向に複数の凹部を設けたので、内周壁の剛性を高めて、内周壁に生じるひずみを抑制することができ、環状凸部の変形を防止することができる。この結果、製品出荷前における搬送コンベア上での引っ掛かり、梱包の障害などを防止することができる。従って、缶の薄肉化、特に缶底の薄肉化を円滑に図ることができて、省資源化、低コスト化の要請に十分に応えることができる。さらに、ドーム部の周辺部まで延出した凹部によって、ドーム部の周辺部の剛性が高められることにより、落下強度の大幅な向上を図ることができて、落下時の衝撃に確実に耐えることができる。
【００５６】
本発明の請求項２によれば、環状凸部の内周壁の円周方向に複数の凹部を設けたので、環状凸部の内周壁の剛性を高めることにより、耐圧強度の向上を図ることができるとともに、第２の凹部によって、ドーム部の周辺部の剛性を高めることにより、落下強度の向上を容易に図ることができる。
【００５８】
本発明の請求項３の缶の製造方法によれば、ポンチ爪を半径方向外方に移動することにより、環状凸部のノーズ部を境にして半径方向内側の領域に凹部を確実に成形することができる。また、環状凸部を成形した後の缶底に、ポンチ爪が当接され、環状凸部の成形とは別途に凹部が成形されることにより、平面方向の応力と、厚み方向の応力とが内周壁に同時に作用しなくなり、環状凸部と同時に凹部を成形した場合に、生じやすい過酷な塑性変形による凹部での亀裂が生じることがない。さらに、ネッキング工程の一部で加工が行えるため、新たな成形ラインを増設することなく、凹部を成形することができる。さらにまた、ポンチ爪が拡径する前に、ドーム部にドーム支持部材が嵌合され、ドーム部が支持されることにより、成形加工中のドーム部の変形が防止され、加工時にドーム中央部が下方に移動するのを防ぎ、かつドーム中央部をより深く加工できる。従って、所望のドーム部形状を得ることができて、十分なドーム部の耐圧強度を確保することができる。
【００５９】
本発明の請求項４によれば、ポンチ爪が拡径する前に、環状凸部にアウタダイスが嵌合され、環状凸部が外方から支持されることにより、環状凸部の外方への変形を確実に防止することができる。
【００６１】
本発明の請求項６の缶の製造装置によれば、拡径部材を軸線方向に移動することにより、該拡径部材によってポンチ爪の先端を押し拡げて、缶の環状凸部のノーズ部より内側の領域に凹部を成形することができる。従って、軸線方向の駆動のみにより凹部を成形することができ、ネッキング工程での実施を容易に可能にすることができる。さらに、ドーム支持部材を軸線方向に移動することにより、該ドーム支持部材とベース間に缶胴が挟持されて、缶底のドーム部がドーム支持部材によってしっかりと支持されるから、成形加工時に缶底のドーム部に変形を生じることがなく、加工時にドーム中央部が下方に移動するのを防ぎ、かつドーム中央部をより深く加工できる。従って、所望の形状のドーム部を得ることができて、十分な耐圧強度を保持した缶を容易に成形することができる。
【００６２】
本発明の請求項７によれば、環状凸部の外周壁に嵌合するアウタダイスによって、環状凸部が外方から支持されることにより、環状凸部の外方への変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態を示す缶の底部を断面にした要部側面図である。
【図２】  図１の缶を底部側から視た平面図である。
【図３】  図１に示した凹部の拡大斜視図である。
【図４】  本発明に係る缶を製造する製造装置の縦断面図である。
【図５】  図４に示した拡径機構の要部拡大断面図である。
【図６】  図５のＡ−Ａ矢視図である。
【図７】  図４に示したターレット機構を回転軸方向から視た平面図である。
【図８】  拡径機構を缶底に当接した状態を示す部分断面図である。
【図９】  図８のポンチ爪を拡径した状態を示す要部拡大断面図である。
【図１０】  本発明の第２の実施の形態を示す缶を底部側から視た平面図である。
【図１１】  製造装置の要部を示す分解断面図である。
【図１２】  缶底の成形加工前の状態を示す断面図である。
【図１３】  缶底にポンチ爪が嵌合した状態を示す断面図である。
【図１４】  缶底の成形加工時を示す断面図である。
【図１５】  缶底の加工後を示す断面図である。
【図１６】  缶底の成形加工前と加工後を比較した拡大断面図である。
【図１７】  従来の缶の底部を断面にした側面図である。
【図１８】  従来の缶の底部を断面にした要部拡大図である。
【符号の説明】
１１  缶胴
１３  缶底
１５  ドーム部
１７  環状凸部
１７ａ  ノーズ部
１７ｂ  インナーウォール（内周壁）
１７ｃ  アウターウォール（外周壁）
２１、２２  凹部
２３、２４  缶
３１  製造装置
３３  ベース
３３ａ  当接面
３５、８１  拡径機構
３７  缶（ワーク）
４１  中空軸
４３  アウタダイス
４３ａ  内周面
４３ｂ  段部
４５、８３  ポンチ爪
４５ｃ、８３ｂ  先端
４７  中心軸
６１  コイルバネ（バネ部材）
６３  傾斜面
６５  コア部（拡径部材）
８５  拡径部材
８７  ドーム支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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