(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶底に、缶胴の内部側に凹むドーム部と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸部とを形成した構成の缶であって、
前記ドーム部に連なる環状凸部の内周壁には、缶胴の内部側へ円周方向断面円弧状に凹む複数の内側凹部と、各内側凹部の間に配置される縦リブとが円周方向に交互に形成され、
前記ドーム部の、該ドーム部中心と内周壁との間の部分には、缶胴の内部側へ凹んだ成形加工部が内側凹部と同じ数だけ形成されるとともにドーム部中心を基準に円環状に配置されていることを特徴とする缶。
【請求項２】
缶底に、缶胴の内部側に凹むドーム部と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸部とを形成した構成の缶を製造する製造方法であって、
缶胴の上端を、ベースに当接させて該缶胴の缶軸方向の移動を規制させつつ、
円周方向に複数設けられ、半径方向外向き円弧状に形成された先端凸部と缶軸線方向に突起した先端角部とを有する半径方向に移動可能な複数の第１ポンチ爪の、該先端凸部を前記環状凸部の内周壁に当接させるとともに前記先端角部をドーム部中心と前記内周壁との間の部分に当接させ、
一方、環状凸部の外方には、その先端内側が環状凸部外周壁に沿った形状を有する複数の第２ポンチ爪の該先端を当接させて、
前記第１ポンチ爪を半径方向外方に移動させることで、前記環状凸部の内周壁に、缶胴の内部側へ円周方向断面円弧状に凹む複数の内側凹部と、各内側凹部の間に配置される縦リブとを円周方向に交互に形成するとともに、前記ドーム部の、該ドーム部中心と前記内側凹部との間の部分に、缶胴の内部側へ凹んだ複数の成形加工部を円環状に配置させることを特徴とする缶の製造方法。
【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と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸部とを形成した構成の缶及びその製造方法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に絞って、図１５に示す底部形状の缶胴５１を得る。
【０００３】
従って、缶胴５１の缶底５３には、缶胴５１の内部側へ球面状に凹んだドーム部５５と、このドーム部５５の周縁に連なり缶胴５１の外部側へ缶軸方向に突出した環状凸部（リム）５７とが形成される。この環状凸部５７は、缶胴５１を直立させた際に接地する脚となり、缶胴５１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。その一つとして、内容物封入後の内圧の作用によって缶底５３の環状凸部５７が、図１６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、いわゆるボトムグロースのものがある。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５７の内周壁であるインナーウォール５７ａの剛性不足がある。インナーウォール５７ａは、一方の周縁が、凹曲面部であるカウンターシンクＲ部５９を介してドーム部５５に連なるとともに、他方の周縁が、環状凸部５７の先端であるノーズ部５７ｂに連なっている。缶底５３に内圧が作用すると、薄肉のインナーウォール５７ａ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５７を下方、及び半径方向外方へ変形させることになる。
【０００５】
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５３のドーム部５５の周辺部が膨出して、最悪の場合破損に至ることになる。
【０００６】
本発明は、このような事情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を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、缶底に、缶胴の内部側に凹むドーム部と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸部とを形成した構成の缶であって、前記ドーム部に連なる環状凸部の内周壁には、缶胴の内部側へ円周方向断面円弧状に凹む複数の内側凹部と、各内側凹部の間に配置される縦リブとが円周方向に交互に形成され、前記ドーム部の、該ドーム部中心と内周壁との間の部分には、缶胴の内部側へ凹んだ成形加工部が内側凹部と同じ数だけ形成されるとともにドーム部中心を基準に円環状に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、前記環状凸部の内周壁の円周方向に、複数の円弧状に凹んだ内側凹部と、各内側凹部の間に配置される縦リブとを交互に設け、内周壁の円周方向の断面形状が花びら状になるように形成したことにより、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。このため、缶が薄肉に形成されても、十分な強度を有するため省資源化、低コスト化を実現することができる。
更に、前記ドーム部の該ドーム部中心と内周壁との間の部分に、缶胴の内部側へ凹んだ成形加工部を内側凹部と同じ数だけ形成するとともにドーム部中心を基準に円環状に配置したことにより、該加工部分の強度は増し、形成される缶のボトムグロースは低減される。因みに、この成形加工部は、前記内周壁の最短径をＤ１とし、前記円環状に配置された成形加工部の円環径をＤ２としたとき、０．６５ ≦ Ｄ２／Ｄ１ ≦０．９となるように設けることによって、ドーム部の強度を高めることができるとともに、安定した加工を行うことができる。
【００１３】
このような缶は、缶底に、缶胴の内部側に凹むドーム部と、該ドーム部の周縁に缶軸方向外方に突出する環状凸部とを形成した構成の缶を製造する製造方法であって、缶胴の上端を、ベースに当接させて該缶胴の缶軸方向の移動を規制させつつ、円周方向に複数設けられ、半径方向外向き円弧状に形成された先端凸部と缶軸線方向に突起した先端角部とを有する半径方向に移動可能な複数の第１ポンチ爪の、該先端凸部を前記環状凸部の内周壁に当接させるとともに前記先端角部をドーム部中心と前記内周壁との間の部分に当接させ、一方、環状凸部の外方には、その先端内側が環状凸部外周壁に沿った形状を有する複数の第２ポンチ爪の該先端を当接させて、前記第１ポンチ爪を半径方向外方に移動させることで、前記環状凸部の内周壁に、缶胴の内部側へ円周方向断面円弧状に凹む複数の内側凹部と、各内側凹部の間に配置される縦リブとを円周方向に交互に形成するとともに、前記ドーム部の、該ドーム部中心と前記内側凹部との間の部分に、缶胴の内部側へ凹んだ複数の成形加工部を円環状に配置させることを特徴とする缶の製造方法により製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による缶蓋を図面を参照して説明する。図１は本発明の缶の底部近傍の側方断面図であり、図２及び図１５は図１のうち、環状凸部近傍の拡大断面図である。また、図３は図１の缶を底部側から見た平面図である。
【００１５】
図１に示す缶１において、缶胴２の缶底３には、缶胴２の内部側へ凹むドーム部４が形成されている。また、ドーム部４の周縁には、缶胴２の外部側へ缶軸方向に突出した環状凸部（リム）５が形成されている。
【００１６】
環状凸部５は、先端のノーズ部５ａと、ノーズ部５ａより半径方向内側の内周壁（インナーウォール）５ｂと、ノーズ部５ａより半径方向外方の外周壁（アウターウォール）５ｃとからなる。インナーウォール５ｂは、環状の凹曲面部（カウンターシンクＲ部）６を介してドーム部４に連なり、ノーズ部５ａはアウターウォール５ｃを介して缶胴２に連なる。また、インナーウォール５ｂの下方には半径方向内側に突出した内側突出部５ｄが形成されており、該内側突出部５ｄにおいてドーム部の最短径（ドーム径）Ｄ１が形成されている。
【００１７】
インナーウォール５ｂには、缶胴２の内部側へ凹む内側凹部７が円周方向に複数形成されている。内側凹部７はそれぞれ円周方向断面円弧状に形成されており、図２に示すように、内側突出部５ｄよりドーム部側に位置するカウンターシンクＲ部６近傍に形成され、下辺７ａはノーズ部５ａの先端に達しないようにインナーウォール５ｂの中間部に設けられている。この内側凹部７は、該内側凹部７が形成されていない状態である破線で示した７’より半径方向外方に向かって缶胴２の内部側に押し込まれるように形成されており、内側突出部５ｄから缶軸線方向に延ばした接線である線Ｌに対して角度αを有している。内側凹部７は、この角度αが、２０°≦α≦５０°になるように形成されている。
【００１８】
図３に示すように、内側凹部７は、それぞれが平面視円弧状に形成されており、缶胴２の内部側に凹むように複数形成されている。これら内側凹部７の間には縦リブ７ａが形成されており、内側凹部７と縦リブ７ａとは円周方向に交互に形成されている。そして、内側凹部７と縦リブ７ａとはそれぞれ滑らかに連続するように設けられており、インナーウォール５ｂは、円周方向断面視花びら状に形成されている。この内側凹部７は、インナーウォール５ｂの内側凹部７が形成された部分の断面視円周方向における、インナーウォール５ｂの円周方向全体に対して、６３％〜９９％の範囲で加工されている。
【００１９】
また、内側凹部７に連なるように、ドーム部４の、該ドーム部４の中心４ａと内側凹部７との間に位置する部分には成形加工部８が形成されている。この成形加工部８は内側凹部７に対応するように同じ数が形成されており、図３に示すようにドーム部４の中心４ａを基準として円環状に配置されている。そして該成形加工部８では、もとのドーム部４の形状から缶胴２の内部側に折れ曲がるように変曲点Ｐが形成されており、変曲点Ｐは直径Ｄ２を有している。つまり直径Ｄ２は円環状に配置された成形加工部８の円環径である。このとき成形加工部８は、前記ドーム径Ｄ１に対して、０．６５  ≦  Ｄ２／Ｄ１  ≦  ０．９となる位置に形成されている。
【００２０】
ところで、十分な缶強度を確保するためには、缶底３の寸法や角度が重要な要素となる。これについて、図１５を用いて更に詳細に説明する。
先ず、内側凹部７の水平方向先端部である底部７ｂが形成されており、この底部７ｂにおいてドーム部の最長径Ｄ３が形成されている。このＤ３は、１．０１≦Ｄ３／Ｄ１≦１．１５となるように設定されている。また、缶１の最大外径、すなわち缶胴２の径をＤ（図示略）とすると、このＤとドーム部の最長径Ｄ３とは、０．６０≦Ｄ３／Ｄ≦０．８５となるように設定されている。最適値としては、缶１の直立安定性等も考慮して、Ｄが６６．３ｍｍのときにＤ１は４５．０ｍｍ、Ｄ３は４７．７ｍｍとなっている。
【００２１】
内側凹部７は、一定の曲率で、すなわち曲率半径Ｒ２で湾曲している。この内側凹部７の上端部、すなわち曲率半径が変化する部分には、変曲点Ｐ１が形成されており、また内側凹部７の下端部、すなわち曲率半径が変化する部分には、変曲点Ｐ２が形成されている。内周凹部７は、変曲点Ｐ１を境として曲率半径がＲ１１をなすドーム部４の部分に連なっており、また、変曲点Ｐ２を境としてインナーウォール５ｂ（曲率半径Ｒ１）に連なっている。なお、インナーウォール５ｂは、ノーズ部５ａを変曲点として、曲率半径Ｒ３をなすアウターウォール５ｃの部分に連なっている。
変曲点Ｐ１における接線ｌ１と変曲点Ｐ２における接線ｌ２は、角度θをなしており、このθは、８５°≦θ≦１０３°、より望ましくは、９８°≦θ≦１０３°となるように設定されている。
また、変曲点Ｐ２における接線ｌ２の傾きβ（＝９０°−α）は、４０°≦β≦７０°の範囲に設定されており、最適値は５７°となっている。
【００２２】
板厚ｔは、０．２ｍｍ≦ｔ≦０．３ｍｍの範囲、最適には０．２６ｍｍに設定されており、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は各々、２ｔ≦Ｒ１≦７ｔ、２ｔ≦Ｒ２≦１２ｔ、３ｔ≦Ｒ３≦１０ｔの範囲に設定されている。但し、各々の範囲内における下限値近傍では、缶１を塗装する際に塗装被膜の欠陥を生じ、また、各々の上限値近傍では、耐圧不足を生じてしまうおそれがある。そのため、最適値は、ｔが０．２６ｍｍの場合に、Ｒ１は１．０ｍｍ、Ｒ２は１．１ｍｍ、そしてＲ３は１．５ｍｍとなっている。
【００２３】
ノーズ部５ａからドーム部４の中心４ａまでの缶軸方向の距離、すなわちドーム部４の最大高さはＨ１（図示略）、ノーズ部５ａから変曲点Ｐ１までの缶軸方向の距離はＨ２、そしてノーズ部５ａから曲率半径Ｒ２の中心までの缶軸方向の距離はＨ３である。これらＨ１、Ｈ２及びＨ３は、次のような関係となるようにすなわち、０．１≦Ｈ３／Ｈ１≦０．４、１．４≦Ｈ２／Ｈ３≦２．０の範囲内に設定されている。最適値は、Ｈ１は１１．５ｍｍ、Ｈ３は２．９ｍｍとなっている。Ｈ２は、上記範囲内であればよい。
上記のように各々の寸法や角度を設定することが、十分な缶強度を確保しつつ、直立安定性や塗装性等の他の要件を満たす上で望ましい。
【００２４】
このような缶１は、図４に示すような装置によって形成される。図４において、製造装置１０は、缶胴２の上端に当接して缶胴２の缶軸方向の移動を規制するベース１１と、ベース１１に垂直な軸線方向で前後移動可能となった成形機構１２と、ベース１１と成形機構１２との間に内側凹部７の未だ形成されていない缶（ワーク）１３を供給するターレット機構１４とによって概略構成されている。
【００２５】
缶胴２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３をパンチスリーブとドーム成形部とで挟んでドーム部４を成形する再絞り・しごき加工及び缶底成形工程と、缶胴２の外面を印刷する印刷工程と、缶胴２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１０が設けられている。
【００２６】
ベース１１は、製造装置１０の図示していないフレームに固設されており、一側面がワーク１３の上端を当接する当接面１１ａとなっている。ワーク１３は、上端をベース１１の当接面１１ａに当接することで、缶軸方向の上端側への移動が規制されることになる。
【００２７】
成形機構１２は、第１ポンチ爪１５と、該第１ポンチ爪１５の内方に前記缶胴２の缶軸方向に前後移動可能に設けられ、前記第１ポンチ爪１５の先端に当接して該第１ポンチ爪１５の先端を外方に移動させる拡径部材１６と、該拡径部材１６の内方に前記缶胴２の缶軸方向に前後移動可能に設けられ、前記ドーム部４に当接して支持するドーム支持部材１７と、第１ポンチ爪１５の外方に配置された第２ポンチ爪１８と、該第２ポンチ爪１８の先端に当接して該第２ポンチ爪１８の先端を内方に移動させる縮径部材１９とにより概略構成されている。
【００２８】
第１ポンチ爪１５及び第２ポンチ爪１８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、第１ポンチ爪１５のリング状の基端１５ａを第２ポンチ爪１８の内部に装着して、該第２ポンチ爪１８の環状の基端１８ａに取り付けてある。
【００２９】
図４、図６に示すように、第１ポンチ爪１５先端１５ｂは、その中間部１５ｃに比べて半径方向の幅が大きく形成されており、中間部１５ｃとともに弾性変形することによって半径方向に移動可能になっている。第１ポンチ爪１５の先端１５ｂには、半径方向外側に向かって先端凸部１５ｄが形成されており、該先端凸部１５ｄから半径方向内側に向かうほど先端側に平面状に傾斜する傾斜面１５ｅが形成されている。また、該傾斜面１５ｅの先端側には、缶胴２のドーム部４側に向かって先端角部１５ｇが突設されている。また、先端面１５ｆと内面１５ｊとは平面状に形成されており、内面１５ｊの基端１５ａ側に位置する部分には中間部１５ｃと内面１５ｊとを結ぶように、先端側にいくほど半径方向内側に向くように曲面状に傾斜する内側傾斜面１５ｈが形成されている。
【００３０】
この第１ポンチ爪１５は、図８に示すように円環状に複数個（図８では１６個）設置されており、それぞれが離間して設けられている。第１ポンチ爪１５の先端１５ｂの外側の先端凸部１５ｄの断面輪郭形状は、それぞれが円弧状に形成されており、インナーウォール５ｂより小さい曲率を有している。また、隣接する第１ポンチ爪１５どうしの面は平面状に形成されている。そして第１ポンチ爪１５は、破線で示した１５’との間を半径方向に弾性変形するようになっている。
【００３１】
図４、図７に示すように、第２ポンチ爪１８の先端１８ｂは、その中間部１８ｃに比べて半径方向の幅を大きく形成してあり、中間部１８ｃとともに弾性変形して半径方向に移動可能になっている。第２ポンチ爪１８の先端１８ｂには先にいくほど半径方向外側に向かって傾斜されている傾斜曲面１８ｄが形成されている。第２ポンチ爪１８の先端外側には、先にいくほど半径方向外側に向かって曲面状に傾斜する外側傾斜面１８ｅが形成されている。
【００３２】
この第２ポンチ爪１８は、図９に示すように円環状に複数個（図９では１６個）設置されており、破線で示した１８’との間を弾性変形されるようになっている。このとき、各第２ポンチ爪１８は、破線で示した１８’のように拡がった状態ではそれぞれは離間するようになっており、実線１８で示した状態では隣接する各第２ポンチ爪１８どうしは当接されている。この隣接する第２ポンチ爪１８どうしの当接面は平面状に形成されているととともに、第２ポンチ爪１８の先端１８ｂの外面及び内面１８ｆの断面輪郭形状はそれぞれが円弧状に形成されており、特に内面１８ｆは缶胴のアウターウォール５ｃの輪郭形状に沿った曲率を有している。
【００３３】
拡径部材１６の内部には小径孔部１６ｂが形成されており、この小径孔部１６ｂにはリング状のブッシュ２０が装着されている。ブッシュ２０の内部にはボルト２１が摺動可能に装着されており、ボルト２１には前記ドーム支持部材１７がねじ込まれている。ドーム支持部材１７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１７の先端面１７ａは凸曲面状に形成されている。拡径部材１６の小径孔部１６ｂに装着されたブッシュ２０は、その先端にフランジ２０ａが形成されており、このフランジ２０ａが前記小径孔部１６ｂに係止することにより、ブッシュ２０の基端１５ａ（１８ａ）側への移動が規制されている。拡径部材１６、ドーム支持部材１７、ブッシュ２０及びボルト２１で構成される空間内にはリング２２とスプリング２３とが装着されており、このスプリング２３によってドーム支持部材１７とボルト２２とが先端１５ｂ（１８ｂ）側へ付勢されるようになっている。
【００３４】
図１０に示すように、ターレット機構１４には、成形機構１２の軸線と平行な回転軸３０により回転自在となった把持板３１が設けられている。把持板３１の円周方向には、缶胴２を保持可能としたポケット部３２が等間隔で複数設けられている。ポケット部３２は、例えばバキュームにより缶胴２を吸着保持するようになっている。上述した成形機構１２は、任意のポケット部３２の位置に、このポケット部３２に把持された缶胴２と同軸上で配置されている。
【００３５】
ターレット機構１４は、把持板３１を回転させることで、ポケット部３２に把持されたワーク１３を成形機構１２へ供給するとともに、成形機構１２にて成形の施された缶１を、成形機構１２から移動して、次の工程へ受渡しするようになっている。
【００３６】
このように構成された製造装置１０を用いての缶１の製造方法を説明する。
先ず、缶底３を成形したワーク１３を、ターレット機構１４により、ベース１１と成形機構１２との間に供給し、上端部をベース１１の当接面１１ａに当接して、成形機構１２と同軸上に位置決めする。
【００３７】
次いで、成形機構１２を不図示の円周カムによりベース１１側へ移動させ、第１ポンチ爪１５の先端１５ｂが、缶底３の環状凸部５のインナーウォール５ｂからドーム部４にかけた部位に当接する位置で停止させるとともに、第２ポンチ爪１８の先端１８ｂが、アウターウォール５ｃに当接する位置で停止させる。この際、ドーム支持部材１７は、スプリング２３によって、第１、第２ポンチ爪１５、１８の先端１５ｂ、１８ｂより前方に付勢されているため、第１、第２ポンチ爪１５、１８の先端１５ｂ、１８ｂより先に缶底３のドーム部４に、先端面１７ａが当接し、その反力により、スプリング２３を圧縮して基端１５ａ（１８ａ）側へ後退する。
【００３８】
従って、この状態で、ワーク１３は、スプリング２３で付勢されたドーム支持部材１７によって、ベース１１側へ押し付けられて、ベース１１とドーム支持部材１７とで挟持される。また、この状態で、ドーム支持部材１７の先端面１７ａが、ドーム部４に当接することで、成形工程におけるドーム部４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４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。
【００３９】
次に、不図示の円周カムにより、拡径部材１６と縮径部材１９とを、ベース１１側にさらに移動させる。これにより、拡径部材１６の外周傾斜面１６ａは第１ポンチ爪１５の内側傾斜面１５ｈに沿って押し付けるように摺動され、除々に第１ポンチ爪１５を拡径させながら内面１５ｊに当接し、先端１５ｂは半径方向外方に拡径され、例えば図８に示すように１５’から１５に移動される。
【００４０】
同様に、縮径部材１９の先端内面の傾斜面１９ａは第２ポンチ爪１８の外側傾斜面１８ｅに沿って押し付けるように摺動され、除々に第２ポンチ爪１８を縮径させながら外周面１８ｇに当接し、先端１８ｂは半径方向内方に縮径され、例えば図９に示すように１８’から１８に移動される。
【００４１】
そして、図５に示すように、第１ポンチ爪１５の先割れ状の先端１５ｂを拡径させるとともに、第２ポンチ爪１８の先端１８ｂを縮径させることによって、第２ポンチ爪１８の傾斜曲面１８ｄはアウターウォール５ｃに当接して環状凸部５を外側から支持し、第１ポンチ爪１５の先端凸部１５ｄは環状凸部５のインナーウォール５ｂからドーム部４にかけての領域を缶胴２の内側に凹ませるように押圧し、この領域に円周方向に複数の断面円弧状の内側凹部７を成形させる。このとき押圧されていない部分は縦リブ７ａとなる。そして、それと同時に、第１ポンチ爪１５の先端角部１５ｇはドーム部４の周辺部に当接されてそこを押圧し、その部分に円環状の成形加工部８を形成させる。
【００４２】
このとき、隣接する各第２ポンチ爪１８は当接しあって、その円環状の形状を安定させたまま環状凸部５のアウターウォール５ｃを外側から支持するため、第１ポンチ爪１５によるインナーウォール５ｂの押圧は安定して行われるとともに、環状凸部５に作用する、外方に拡がろうとする力と内方に縮まろうとする力とが相殺して環状凸部５が内外何れかの方向に無理に変形する（逃げる）ことがなくなる。
【００４３】
内側凹部７が成形された後、拡径部材１６及び縮径部材１９を後退させることにより、第１、第２ポンチ爪１５、１８は弾性力により半径方向内側及び外側に移動される。次いで、成形機構１２を缶底３から離れる方向へ後退させる。このとき、ドーム支持部材１７は、スプリング２３の付勢力により、前方に移動し缶底３を押圧し続けるから、万一、缶底３から第１、第２ポンチ爪１５、１８が円滑に離れていない場合にも、缶底３から各ポンチ爪１５、１８を確実に引き離すことができる。次いで、前記ドーム支持部材１７は、次の缶底３の押圧に備えて待機位置に戻される。以上により、缶底３への内側凹部７の成形は終了される。
【００４４】
内側凹部７の成形が終了した缶１は、ターレット機構１４の把持板３１を回転させることにより、ベース１１と成形機構１２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３に内側凹部７を容易に形成することができる。ここで、第１、第２ポンチ爪１５、１８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、第１、第２ポンチ爪１５、１８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。
【００４５】
このように、環状凸部５のインナーウォール５ｂの円周方向に、断面円弧状に凹んだ複数の内側凹部７と、各内側凹部７の間に配置される縦リブ７ａとを交互に設け、インナーウォール５ｂの円周方向の断面形状が花びら状になるように形成したことにより、インナーウォール５ｂ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インナーウォール５ｂに缶軸方向のひずみ（伸び）が生じなくなり、環状凸部５の下方、及び半径方向外方への変形が阻止される。
【００４６】
また、内側凹部７は、内側突出部５ｄから缶軸線方向に延ばした接線である線Ｌに対して缶胴２の内部側に２０°〜５０°の角度で凹ませることが好ましい。２０°以下ではボトムグロースを低減させるといった所望の効果が得られず、５０°以上では環状凸部５のインナーウォール５ｂとアウターウォール５ｃとの距離が近くなり、直立安定性が低下するとともに加工時に該環状凸部５が破断したりするためである。
【００４７】
また、内側凹部７が加工される部分、つまり、インナーウォール５ｂが第１ポンチ爪１５によって押圧される部分は、インナーウォール５ｂの内側凹部７が形成された部分の断面視円周方向における、インナーウォール５ｂの円周方向の全周に対して、６３％〜９９％の範囲に形成させることが望ましい。
このことを図１２を用いて説明する。
【００４８】
図１２のグラフにおいて、縦軸は、缶１に内容物を封入し内圧を変化させて落下試験を行った場合の破損した時の内圧を示す耐圧強度を、横軸は、インナーウォール５ｂの円周方向範囲に対する第１ポンチ爪１８によってインナーウォール５ｂが押圧された範囲の割合であるインナーウォール加工量を表す。図１２のように、インナーウォール加工量を６３％以上にした場合、耐圧強度は約６７５ｋＰａ以上の高い数値を示すが、６３％以下にした場合、インナーウォール５ｂは十分な剛性が得られず、所望の効果を得ることができない。そして、加工量を大きくすればするほど、耐圧強度は増加する。また、本実施形態の製造方法においては、複数の第１ポンチ爪１５によって缶底３を拡げるように加工するため、実際に加工可能なインナーウォール加工量の上限は９９％である。（言い換えると、縦リブ７ａは少なくとも１％形成される。）このため、インナーウォール５ｂの加工量を６３％〜９９％と設定することにより、缶１は十分な耐圧強度を得ることができる。
【００４９】
なお内側凹部７が形成される数、つまり第１、第２ポンチ爪１５、１８の数は１２箇所〜４８箇所とすることが好ましい。１２箇所以下では、所望の効果を得るためのインナーウォール加工量を得るためには、１つのポンチ爪がインナーウォール５ｂを押圧すべき領域が大きすぎ、内側凹部７は安定して形成されず、缶底３は十分な強度を得ることができない。一方、４８箇所以上では設置される各ポンチ爪１５、１８の数が多すぎるため、該ポンチ爪１５、１８をスリット加工によって加工する際、安定して形成されない。
【００５０】
次に、第１ポンチ爪１５の先端角部１５ｇを、ドーム部４の周辺部に当接させてそこを押圧し、円環状に複数の成形加工部８を形成させることにより、缶１のボトムグロースは大幅に低減されることを図１１、図１３を用いて説明する。
【００５１】
図１３は、インナーウォール５ｂに内側凹部７を形成させるとともにドーム部４の周辺部を押圧した場合と、インナーウォール５ｂのみを押圧した場合とのボトムグロースを比較した結果である。縦軸は缶１に作用させる内圧を示しており、横軸はそのときに生じたボトムグロースを示している。
【００５２】
図１３において、線（サンプル）Ａはインナーウォール５ｂに内側凹部７及び縦リブ７ａを花びら状に設けるとともに第１ポンチ爪１５の先端角部１５ｇによってドーム部４周辺部を押圧し成形加工部８を形成した場合である。線（サンプル）Ｂは、図１１のように傾斜面４０ｅの距離が短い第１ポンチ爪４０を用いてドーム部４を押圧せず（成形加工部８を設けず）インナーウォール５ｂのみを先端凸部４０ｇによって押圧して内側凹部７を形成した場合である。線（サンプル）Ｃは内側凹部７、成形加工部８ともに形成していないものである。
【００５３】
缶１に作用させる内圧が０〜４ｋｇ／ｃｍ2 程度までの範囲では、サンプルＡ、Ｂ、Ｃの各サンプルに生じるボトムグロースには大きな違いは見られない。内圧が４ｋｇ／ｃｍ2 以上になると、ボトムグロースは缶底３に加工を施したサンプルＡとサンプルＢとに大きな改善が見られる。特に、成形加工部８が形成されているサンプルＡに関しては、ボトムグロースは大幅に低減されている。
【００５４】
例えば作用させる内圧が６．３ｋｇ／ｃｍ2 である場合、缶底３に加工を施していないサンプルＣに関しては、ボトムグロースは約１．３５ｍｍであったのに対し、サンプルＢは約１．０５ｍｍであり、サンプルＡは約０．７５ｍｍであった。
【００５５】
このように、環状凸部５のインナーウォール５ｂの円周方向に、複数の内側凹部７と縦リブ７ａとを設け、インナーウォール５ｂの円周方向の断面形状が花びら状になるように形成したことにより、インナーウォール５ｂ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インナーウォール５ｂに缶軸方向のひずみ（伸び）であるボトムグロースが生じなくなり、環状凸部５の下方、及び半径方向外方への変形が阻止される。このため、缶１が薄肉に形成されても、十分な強度を有する。
【００５６】
さらに、環状凸部５のインナーウォール５ｂに連なるドーム部４の、該ドーム部４の中心４ａとインナーウォール５ｂとの間の部分に、缶胴２の内部側へ凹んだ複数の成形加工部８を形成するとともに、該成形加工部８は中心４ａを基準に円環状に配置されたことにより、加工部分の強度が増されるため、形成される缶１のボトムグロースは、図１３に示したように、同じ内圧を作用させたとき、加工を施さない場合に比べて約１／２程度まで低減される。
【００５７】
なお、このときの耐圧強度はサンプルＢが７．０２ｋｇ／ｃｍ2 であったのに対し、サンプルＡは６．８５ｋｇ／ｃｍ2 であった。つまり、成形加工部８を形成していないサンプルＢのほうが、耐圧強度に関しては強度が高いという結果を得た。
【００５８】
次に、成形加工部８を形成する位置を検証した実験について説明する。図１４は、成形加工部８を形成した位置と耐圧強度との関係を示した図である。
図１４において、横軸はドーム径Ｄ１に対する成形加工部８の直径Ｄ２の割合であるＤ２／Ｄ１を示しており、縦軸は耐圧強度を示している。
また、線Ｂ’は、図１１に示したような第１ポンチ爪４０を用いて加工させた、成形加工部８が形成されていないサンプルＢ’についての耐圧強度を示しており、点Ａ’は内側凹部とともに成形加工部８を形成させたサンプルＡ’についての耐圧強度を示している。
【００５９】
Ｄ２／Ｄ１が０．６５より小さい場合、つまり形成される成形加工部８がドーム部４の中心近傍に形成された場合、耐圧強度に関してサンプルＡ’とＢ’との間には顕著な違いが見られない。Ｄ２／Ｄ１を０．６５以上にした場合、つまり成形加工部８を環状凸部５側に形成させる場合、図１４に示すように耐圧強度は徐々に増し、成形加工部８が形成される位置がドーム部４の半径方向外方に位置させるにつれて耐圧強度は高くなる。しかしながら領域ＭのようにＤ２／Ｄ１が大きすぎる場合、加工時にドーム部４は破断し加工不可能となる。
【００６０】
このように、Ｄ２／Ｄ１が０．６５〜０．９となるように成形加工部８を形成させることにより、耐圧強度は高くなる。
【００６１】
更に、内側凹部７は、変曲点Ｐ１における接線と変曲点Ｐ２における接線のなす角度θが、８５°≦θ≦１０３°に設定されていることが望ましく、この範囲内でも、９８°≦θ≦１０３°となるように設定されていればより望ましい。
このことを、表１及び図１６を用いて説明する。
【００６２】
【表１】
0004112137.tif 000002
【００６３】
表１、及び図１６のグラフに示すように、θが８５°より小さい場合、例えば８０°の場合では、耐圧強度には特に問題なくとも落下強度が低く、缶強度として良好な結果が得られない。逆に、θが１０３°より大きい場合、例えば１０５°の場合では、落下強度は高値であるが耐圧強度が極端に下がってしまい、こちらも缶強度として良好な結果が得られない。この図から明らかなように、耐圧強度が９３０〜９５０ｋＰａで落下強度が２０ｃｍ以上といった、比較的良好な缶強度を得ることができるのは、８５°≦θ≦１０３°に設定した場合である。
その中でも、９８°≦θ≦１０３°に設定した場合には、耐圧強度が９３０〜９５０ｋＰａで落下強度が２５〜３０ｃｍといった、非常に良好な缶強度が得られる。
【００６４】
なお、落下強度とは、内圧を４ｋｇ／ｃｍ2に設定した缶を、約５ｃｍ毎に高さを変えてその位置から鉄板の上に落とし、ドーム部が完全に反転するまでの到達高さとしている。
また、耐圧強度は、缶内に加圧エアーを送り込む方法で測定した。すなわち、缶内に加圧エアーを送り込むと、缶の内圧が上昇して、ある時点でドーム部が外方へ反転するように瞬間的に飛び移り変形を起こし、この飛び移り変形と同時に缶の内圧が急激に低下する。この低下する寸前の缶内圧値、すなわち缶内圧値の最高値を、耐圧強度とするものである。
【００６５】
そして、上述した製造方法では、環状凸部５を成形した後の缶底３に、拡径部材１６及び縮径部材１９を当接させ、環状凸部５との成形とは別途に内側凹部７を成形するので、平面方向の応力と厚み方向の応力とはインナーウォール５ｂに同時に作用されず、環状凸部５と同時に内側凹部７を成形した場合に生じやすい過酷な塑性変形による内側凹部７での亀裂は生じない。また、第１ポンチ爪１５を拡径させるとともに、環状凸部５のアウターウォール５ｃに、該アウターウォール５ｃの形状に沿った第２ポンチ爪１８を当接させて環状凸部５が外方から支持されることにより、環状凸部５の外方への変形が防止される。
【００６６】
さらに、ネッキング工程の一部で加工が行えるため、新たな製造ラインを増設することなく、内側凹部７を形成することができる。
【００６７】
また、上述のような製造方法では、第１、第２ポンチ爪１５、１８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、第１、第２ポンチ爪１５、１８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。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の缶及びその製造方法は、以下のような効果を有するものである。
（１） 前記環状凸部の内周壁の円周方向に、複数の円弧状に凹んだ内側凹部と、各内側凹部の間に配置される縦リブとを交互に設け、内周壁の円周方向の断面形状が花びら状になるように形成したことにより、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。このため、缶が薄肉に形成されても、十分な強度を有するため省資源化、低コスト化を実現することができる。
（２）前記ドーム部の該ドーム部中心と内周壁との間の部分に、缶胴の内部側へ凹んだ成形加工部を内側凹部と同じ数だけ形成するとともにドーム部中心を基準に円環状に配置したことにより、該加工部分の強度は増し、形成される缶のボトムグロースは低減される。
（３） 成形加工部は、前記内周壁の最短径をＤ１とし、前記円環状に配置された成形加工部の円環径をＤ２としたとき、０．６５ ≦ Ｄ２／Ｄ１ ≦ ０．９となるように設けることによって、ドーム部の強度を高めることができるとともに、安定した加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 缶の底部を断面にした要部側面図である。
【図２】 図１における環状凸部近傍の拡大図である。
【図３】 缶を缶底側から見た図である。
【図４】 缶が製造される様子を説明する図である。
【図５】 缶が製造される様子を説明する図である。
【図６】 第１ポンチ爪を説明する図である。
【図７】 第２ポンチ爪を説明する図である。
【図８】 第１ポンチ爪が拡径及び縮径される様子を説明する図である。
【図９】 第２ポンチ爪が拡径及び縮径される様子を説明する図である。
【図１０】 ターレット機構を回転軸方向から見た図である。
【図１１】 内周壁部分が押圧される様子を説明する図である。
【図１２】 耐圧強度とインナーウォール加工量との関係を説明する図である。
【図１３】 缶内圧とボトムグロースとの関係を説明する図である。
【図１４】 耐圧強度と成形加工部の形成位置との関係を説明する図である。
【図１５】 図１における環状凸部近傍の拡大図である。
【図１６】 耐圧強度及び落下強度と角度θとの関係を説明する図である。
【図１７】 従来の缶を説明する図である。
【図１８】 ボトムグロースを説明する図である。
【符号の説明】
１      缶
２      缶胴
３      缶底
４      ドーム部
４ａ    ドーム部中心
５      環状凸部（リム）
５ａ    ノーズ部
５ｂ    内周壁（インナーウォール）
５ｃ    外周壁（アウターウォール）
５ｄ    内側突出部
６      凹曲面部（カウンターシンクＲ部）
７      内側凹部
７ａ    縦リブ
８      成形加工部
１０    製造装置
１１    ベース
１２    成形機構
１３    ワーク（缶）
１４    ターレット機構
１５    第１ポンチ爪
１５ｂ  第１ポンチ爪先端
１５ｄ  先端凸部
１５ｇ  先端角部
１６    拡径機構
１７    ドーム支持部材
１８    第２ポンチ爪
１８ｂ  第２ポンチ爪先端
１９    縮径部材
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２  変曲点
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  曲率半径
Ｄ１    ドーム径
Ｄ２    成形加工部直径
Ｄ３    ドーム部の最長径
ｌ１、ｌ２  接線
α      角度
θ      角度
【図１】
0004112137.tif 000003
【図２】
0004112137.tif 000004
【図３】
0004112137.tif 000005
【図４】
0004112137.tif 000006
【図５】
0004112137.tif 000007
【図６】
0004112137.tif 000008
【図７】
0004112137.tif 000009
【図８】
0004112137.tif 000010
【図９】
0004112137.tif 000011
【図１０】
0004112137.tif 000012
【図１１】
0004112137.tif 000013
【図１２】
0004112137.tif 000014
【図１３】
0004112137.tif 000015
【図１４】
0004112137.tif 000016
【図１５】
0004112137.tif 000017
【図１６】
0004112137.tif 000018
【図１７】
0004112137.tif 000019
【図１８】
0004112137.tif 000020