缶胴の製造方法
【課題】十分なパネリング強度が得られ且つ極めて美観の高い缶胴を製造することができる缶胴の製造方法を提供する。
【解決手段】金属製缶胴２の全周にわたって凹状加工部５を加工形成する外形加工工程と、凹状加工部５の第１テーパ壁部８と第２テーパ壁部１０との境界を含む所定の範囲内に、缶胴２の周方向に延びるビード１１を形成するビード加工工程とを設ける。外形加工工程は、未加工缶胴２の内部を気体により所定圧に維持し、缶胴２の外方から押圧部材により押圧しつつ押圧部材を缶胴２の軸線方向に移動させて、凹状加工部５を形成する。ビード加工工程は、缶胴２の内面側に受け型を当接すると共に缶胴２の外面側に押し型を当接し、両型の圧接によりビード１１を形成する。
【解決手段】金属製缶胴２の全周にわたって凹状加工部５を加工形成する外形加工工程と、凹状加工部５の第１テーパ壁部８と第２テーパ壁部１０との境界を含む所定の範囲内に、缶胴２の周方向に延びるビード１１を形成するビード加工工程とを設ける。外形加工工程は、未加工缶胴２の内部を気体により所定圧に維持し、缶胴２の外方から押圧部材により押圧しつつ押圧部材を缶胴２の軸線方向に移動させて、凹状加工部５を形成する。ビード加工工程は、缶胴２の内面側に受け型を当接すると共に缶胴２の外面側に押し型を当接し、両型の圧接によりビード１１を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料や食品等を内容物とする缶体を構成する缶胴の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状の缶胴の一部をその全周にわたって凹入加工することにより缶胴に立体的な外観を付与する缶胴の製造方法が知られている（下記特許文献１参照）。この方法は、内部が気体により所定圧に維持された缶胴の周壁にその外方から押圧部材を圧接し、該缶胴の周壁に所定形状の凹入変形部を形成している。
【０００３】
また、近年では、飲料用缶体においては、省資源化、コスト削減等のために、原材料である表面処理鋼板（表裏面がポリエステルフィルムにより被覆された鋼板）の板厚を低減することが求められている。
【０００４】
上記方法によれば、缶胴の表裏面を被覆するポリエステルフィルム等の傷つき等が防止できるだけでなく、缶胴の比較的広い範囲にわたってゆるやかな凹入角度をつけて極めて美観の高い缶胴を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８８４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、缶体の外観形状として、缶胴の一部をその全周にわたって凹入加工する方法について検討を行った結果、上記従来の方法による場合、凹入加工された缶胴のパネリング強度が低下することを知見した。
【０００７】
コーヒーやお茶といった飲料用缶体或いは食品用缶体といった所謂負圧缶では、炭酸飲料等が収容されて内部が大気圧より大きい所謂陽圧缶とは異なり、十分なパネリング強度が得られていない場合に、レトルト殺菌処理の際の加熱時に加わる蒸気圧や、自動販売機で落下の際の衝撃等により、缶胴が容易に陥没変形するおそれがある。
【０００８】
以上の点に鑑み、本発明は、十分なパネリング強度が得られ且つ極めて美観の高い飲料用缶体や食品用缶体に好適な缶胴を製造することができる缶胴の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、高さ方向に延びる円筒状の金属製缶胴の全周にわたって凹入加工された凹状加工部が形成されていると共に該凹状加工部の上端側と下端側とに前記缶胴の最大外径を維持した未加工部を備え、前記凹状加工部として、前記缶胴の上半部の範囲内に上端が位置してこの上端から下方に向かって次第に縮径する第１テーパ壁部と、前記缶胴の下半分の範囲内に下端が位置してこの下端から上方に向かって次第に縮径する第２テーパ壁部とを備え、前記未加工部として、前記第１テーパ壁部の上端から一定の外径を維持して上方に延びる上部大径壁部と、前記第２テーパ壁部の下端から下方に延びる下部大径壁部とを備え、前記凹状加工部の高さ方向の長さが、前記缶胴の高さ方向の全長に対して３５％〜７０％の範囲に設定され、且つ、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との境界における最小の外径が、前記未加工部の外径に対して８０％〜９５％の範囲に設定された缶胴を製造するための缶胴の製造方法であって、前記凹状加工部を加工形成する外形加工工程と、前記凹状加工部の前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界を含む所定の範囲内に、前記缶胴の周方向に延びる少なくとも１本のビードを形成するビード加工工程とを備え、前記外形加工工程は、円筒状の未加工状態の缶胴の内部を気体により所定圧に維持し、缶胴の周壁にその外方から所定形状の押圧部材により押圧しつつ該押圧部材を缶胴の軸線方向に移動させることにより前記第１テーパ壁部及び前記第２テーパ壁部を備える前記凹状加工部を形成し、前記ビード加工工程は、前記外形加工工程により前記第１テーパ壁部及び前記第２テーパ壁部が形成された缶胴の内面側に該ビードの形状に対応する受け型を当接すると共に該缶胴の外面側に該受け型に対応する押し型を当接し、両型の圧接により前記ビードを形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記外形加工工程により缶胴に前記凹状加工部を形成した後、前記ビード加工工程により前記ビードを形成するので、美観の高い缶胴が得られるだけでなく、高いパネリング強度を有する缶胴を製造することができる。
【００１１】
即ち、前記外形加工工程によると、缶胴の内部が気体により所定圧に維持されている状態で前記押圧部材が缶胴の外側から押圧する。このとき、缶胴の内面には気体のみが直接接触しているので、例えば受け型等を缶胴の内面に当接させることなく前記凹状加工部が形成でき、缶胴の内面の損傷を確実に防止して凹状加工部を形成することができる。また、比較的広い範囲にわたり縮径される加工が施されるのもかかわらず、缶胴に皺等を発生させることなく凹状加工部を形成することができ、外観の良好な缶胴を得ることができる。
【００１２】
ところで、本発明者は、前記外形加工工程により缶胴を縮径させて凹状加工部を形成すると、未加工缶胴に比べてパネリング強度が低下することを知見している。即ち、前記外形加工工程により形成された凹状加工部は、広い範囲にわたって押圧状態の押圧部材が移動したことにより、凹状加工部の縮径度合いに応じて肉厚に厚さむらが生じ、特に、前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界或いはその近傍が薄肉となるため、これが缶胴のパネリング強度を低下させる要因と推測している。
【００１３】
そこで更に、本発明においては、前記外形加工工程の後、前記ビード加工工程を行う。ビード加工工程においては、前記凹状加工部の前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界を含む所定の範囲内、即ち、薄肉になってパネリング強度が低下している部分或いはその近傍に、比較的狭い幅の前記ビードを形成する。該ビードが凹状加工部に設けられることにより、前記外形加工工程での縮径加工により低下した缶胴のパネリング強度が回復向上する。
【００１４】
更に、ビード加工工程においては、前記受け型と前記押し型とにより缶胴を挟み、両型の圧接により前記ビードを形成する。こうすることにより、前記受け型と前記押し型とにより缶胴材が規制された状態で前記ビードが形成され、前記外形加工工程により薄肉となっている前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界或いはその近傍にビードを形成しても、該ビードが形成された部分やその近傍における皺等の発生を防止することができる。
【００１５】
以上のように、本発明によれば、前記外形加工工程で缶胴内部を気体により所定圧に維持した状態で押圧部材により缶胴を押圧して前記凹状加工部を形成することにより、極めて美観の高い缶胴が得られ、しかも、前記ビード加工工程で前記受け型と前記押し型とにより缶胴材を規制してた状態で前記ビードを形成するので、缶胴に皺や外観不良がなく、前記外形加工工程で低下した缶胴のパネリング強度を確実に回復向上させることができる。
【００１６】
なお、本発明の方法により得られる缶胴は、前記凹状加工部の高さ方向の長さが、前記缶胴の高さ方向の全長に対して３５％〜７０％の範囲に設定され、且つ、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との境界における最小の外径が、前記上部大径壁部の外径に対して８０％〜９５％の範囲に設定されている。このような形状であることにより、缶胴の板厚の厚さむらを抑え、パネリング強度の低下を抑えつつ缶胴の外面に施される印刷表示の歪み等を小さくして高い視認性が得られる。
【００１７】
また、本発明においては、前記外形加工工程により、前記第１テーパ壁部の高さ方向の長さが前記第２テーパ壁部よりも長い前記凹状加工部を加工形成する場合には、該外形加工工程においては、前記第１テーパ壁部の上端から第２テーパ壁部の下端に向かって押圧部材を連続して移動させることにより前記凹状加工部を加工形成することが好ましい。
【００１８】
前記第１テーパ壁部を前記第２テーパ壁部よりも長い距離にわたって形成すると、前記上部大径壁部に対する第１テーパ壁部のテーパ角度が、前記下部大径壁部に対する第２テーパ壁部のテーパ角度より小とされて傾斜が緩くなる。
【００１９】
発明者の知見によれば、このような形状の凹状加工部を形成するときに、第２テーパ壁部の下端から第１テーパ壁部の上端に向かって押圧部材を移動させて前記凹状加工部を加工形成すると、押圧部材の移動に伴う缶胴の板厚の厚さむらが、傾斜の大きい第２テーパ壁部で比較的急激に発生してその上端（最も外径が小さくなっている部分）に皴や亀裂が発生しやすくなる。
【００２０】
そこで、前記第２テーパ壁部よりも長い前記第１テーパ壁部から形成することにより、皴や亀裂が発生することなく、良好に凹状加工部を形成することができる。
【００２１】
また、本発明の前記外形加工工程においては、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との間に、両テーパー壁部につながり一定の外径を維持して延びる小径壁部を所望により形成することができる。小径壁部を設けることにより、缶胴の最も小径となる部分の範囲が広くなり、前記ビードを形成する位置や数を容易に設定することができる。
【００２２】
また、本発明の前記ビード加工工程においては、前記上部大径壁部と前記下部大径壁部との少なくとも一方に、前記缶胴の周方向に延びる少なくとも１本の他のビードを所望により形成することができる。これにより、缶胴の美観が向上すると共にパネリング強度を一層向上させることができる。
【００２３】
また、本発明において、前記外形加工工程により加工が施される前記缶胴は、その内面側がポリエステルフィルムにより被覆され、外面側が印刷の施されたポリエステルフィルムによって被覆されているものに好適に採用することができる。この場合には、缶胴の内面側と外面側とを被覆するポリエステルフィルムにより缶胴を形成している金属材が保護され、前記外形加工工程及び前記ビード加工工程による加工に耐え、また、缶胴の外面側を被覆するポリエステルフィルムの印刷も美麗な状態が維持される。
【００２４】
また、前記ビードを缶胴の外径が最も小さい領域或いはその近傍に設けることが、前記外形加工工程により低下した缶胴のパネリング強度を回復向上させるうえで有効であるが、更に、該ビードの形状や数は、該ビードを設けた後の前記缶胴のパネリング強度が前記外形加工工程が行われていない未加工缶胴のパネリング強度の９０％以上の強度に回復向上するように設定することが適している。
【００２５】
また、本発明者は、各種試験により缶胴のパネリング強度が１６０kPa以上であれば、レトルト殺菌処理の際の加熱時に加わる蒸気圧や自動販売機で落下の際の衝撃等による缶胴の陥没変形が防止できることを知見している。
【００２６】
従って、本発明の前記ビード加工工程においては、前記ビードの形状及び数が、該ビードを設けた前記缶胴のパネリング強度が１６０kPa以上となるように設定されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の方法により製造された缶胴を備える缶体の側面図。
【図２】図１の缶胴の要部の拡大断面図。
【図３】外形加工工程を示す説明図。
【図４】外形加工工程により形成された缶胴の板厚分布を示す図。
【図５】ビード加工工程を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。図１に示した金属製の缶体１は、一般に３ピース缶と言われるものであり、本実施形態において製造された缶胴２を備えている。缶胴２の上端には、缶胴２の上端側開口を閉塞する天蓋３が巻締られ、缶胴２の下端には缶胴２の下端側開口を閉塞する底蓋４巻締られている。
【００２９】
缶体１の内部にはコーヒーやお茶等の飲料が充填されており、天蓋３に設けられた図示しない破断開口部を破断して飲み口を形成することにより内容物を飲用できるようになる。
【００３０】
また、図示しないが、缶胴２は、その内面側がポリエステルフィルムにより被覆され、外面側が印刷の施されたポリエステルフィルムによって被覆されて、缶胴２の金属缶材が保護されている。
【００３１】
図１に示すように、缶胴２には、周壁を凹入することにより縮径加工された凹状加工部５が形成されている。また、凹状加工部５の上部側は上部未加工部６（上部大径壁部）とされ、凹状加工部５の下部側は上部未加工部６と外径が等しい下部未加工部７（下部大径壁部）とされている。
【００３２】
本実施形態で示す缶胴２は、未加工状態で、その板厚寸法が約０．２mm、外径が５２．８mmであり、天蓋３及び底蓋４の巻締後の高さ寸法は１１４mmのものが採用されている。なお、缶胴２は、この寸法に限らず、未加工状態での外径が４５mm〜７０mmで、天蓋３及び底蓋４の巻締後の高さ寸法が６０mm〜１８０mmのものが好適に採用できる。
【００３３】
図２においては説明の便宜上誇張して示すが、凹状加工部５は、上部未加工部６の下端から下方に向かって次第に縮径する第１テーパ壁部８と、第１テーパ壁部８の下端から一定の外径を維持して下方に延びる小径壁部９と、小径壁部９の下端から次第に拡径して下部未加工部７の上端に至る第２テーパ壁部１０とにより構成されている。
【００３４】
第１テーパ壁部８は小径壁部９より高さ方向の長さ寸法が大とされ、第１テーパ壁部８の上端は、缶胴２の上半部の範囲内に位置している。第２テーパ壁部１０は小径壁部９より高さ方向の長さ寸法が小とされ、第２テーパ壁部１０の下端は缶胴２の下半部の範囲内に位置している。従って、凹状加工部５は、缶胴２の中央近傍を介して上下に延びて十分な長さに形成されている。
【００３５】
また、小径壁部９には、缶胴２の周方向に沿って第１のビード１１（本発明におけるビードに相当する）が形成されている。更に、下部未加工部７には、缶胴２の周方向に沿って第２のビード１２（本発明における他のビードに相当する）が形成されている。第１のビード１１及び第２のビード１２は、缶胴２にパネリング強度を付与している。
【００３６】
第１のビード１１及び第２のビード１２の形状としては、幅が２〜６mm（好ましくは、２〜４mm）で、深さが０．３〜２mm（好ましくは、０．５〜１．５mm）の範囲に設定されている。
【００３７】
また、前記凹状加工部５の高さ方向の長さは、前記缶胴２の高さ方向の全長に対して３５％〜７０％の範囲に設定されている。
【００３８】
更に、第１テーパ壁部８の下端と第２テーパ壁部１０の上端との境界に設けられた小径壁部９における最小の外径が、前記上部未加工部６の外径（缶胴２における最大外径）に対して８０％〜９５％の範囲に設定されている。
【００３９】
上部未加工部６を基準とした第１テーパ壁部８の軸方向への凹入角度（テーパ角度）θ１及び下部未加工部７を基準とした軸方向への第２テーパ壁部１０の凹入角度（テーパ角度）θ２は、何れも２〜３０°の範囲から選択され、好ましくは、第１テーパー壁８の凹入角度θ１は２〜２０°の範囲とされ、第２テーパー壁１０の凹入角度θ２は５〜３０°の範囲とされる。なお、図１に示した本実施形態の缶胴２においては、第１テーパー壁８の凹入角度θ１が約３°とされており、第２テーパー壁１０の凹入角度θ２が約１３°とされている。凹入角度θ１，θ２が小さいと、凹状加工部５の形状の特長が薄れて美観が低下し、大きすぎると凹状加工部５を加工する際に発生する缶胴２の肉厚の厚さむらが大きくなり皺等が発生するだけでなくパネリング強度が著しく低下するおそれがある。従って、凹入角度θ１，θ２を２〜３０°の範囲から選択することにより、凹状加工部５の加工の際の皺の発生やパネリング強度が著しく低下することを抑制して高い美観の缶胴２を得ることができる。
【００４０】
以上の構成による缶胴２は缶体１を形成したとき、凹状加工部５による高い美観が得られる。
【００４１】
次に、本発明の要旨である前記缶胴２の製造方法について説明する。図３に示すように、先ず、未加工の缶胴２を第１保持部材１３と第２保持部材１４の間に挟持する。このとき、缶胴２の内部は中空状態で第１保持部材１３と第２保持部材１４とにより閉塞される。
【００４２】
第１保持部材１３は、図示しない回転駆動手段に連結され、図示しないエア供給手段に接続されたエア導入口１５をその軸心部に備えている。該第１保持部材１３は缶胴２の一端縁に気密に当接する。前記第２保持部材１４は、回転自在の回転軸１６に連結されており、缶胴２の他端縁に気密に当接する。
【００４３】
そして、第１保持部材１３のエア導入口１５を介して缶胴２の内部にエアを導入する。このとき缶胴２の内部に導入されたエアの圧力は前記エア供給手段によって所定のエア圧（例えば、約０．５ＭPa）に維持される。
【００４４】
続いて、前記回転駆動手段により第１保持部材１３を回転させる。そして、第２保持部材１４は回転自在に設けられていることにより、缶胴２が回転する。
【００４５】
次いで、缶胴２が回転した状態を維持し、缶胴２の外方に設けられた昇降自在且つ回転自在の押圧ローラ１７（本発明における押圧部材に相当する）により缶胴２の周壁外面を押圧し凹入変形させる。押圧ローラ１７は缶胴２と同期して回転する。缶胴２は回転しているので、缶胴２の周壁全周にわたって凹入変形される。
【００４６】
更にこのとき、押圧ローラ１７による缶胴２の周壁への押し込み量を凹状加工部５の形状に対応して変化させつつ該押圧ローラ１７を缶胴２の軸線方向に移動させる。なお、押圧ローラ１７は、缶胴２に当接する外周端が鋭利ではなく所定の曲率半径（２〜５mmから選択でき、好ましくは約３mm）とされて丸みを帯びており、これにより缶胴２外面における摺接がスムーズに行われ、缶胴２の傷つき等が防止される。
【００４７】
即ち、押圧ローラ１７の押し込み量を次第に増加させながら、第１テーパ壁部８に対応する長さとなるまで缶胴２の軸線方向に押圧ローラ１７を移動させる。これにより第１テーパ壁部８が形成される。これに連続して、所定量の縮径させた第１テーパ壁部８の下端で押圧ローラ１７の押圧量を一定に維持して小径壁部９に対応する長さとなるまで缶胴２の軸線方向に押圧ローラ１７を移動させる。これにより小径壁部９が形成される。そして更に連続して、押圧ローラ１７の押圧量を次第に減少させながら、第２テーパ壁部１０に対応する長さとなるまで缶胴２の軸線方向に押圧ローラ１７を移動させる。これにより第２テーパ壁部１０が形成される。以上の連続した動作により凹状加工部５が形成される（外形加工工程）。
【００４８】
以上のようにして凹状加工部５を形成することにより、缶胴２の内部には所定圧の気体以外に何も入れないので、缶の内面側に被覆されているポリエステルフィルムの傷付きや損傷を防止することができ、極めて美観の高い缶胴２を効率良く形成することができる。
【００４９】
また、先ず第１テーパ壁部８が形成され、小径壁部９を経て第２テーパ壁部１０が形成されるように押圧ローラ１７を移動させることにより、凹状加工部５に皺等の発生がなく良好な凹入加工を行うことができる。
【００５０】
外形加工工程により凹状加工部５が形成された缶胴２は、所定圧に維持していたエアが缶胴２内部から抜かれ、第１保持部材１３と第２保持部材１４との間から取り外される。そして、缶胴２の両端部にネックインや缶蓋巻締用フレンジが形成された後、後述のビード加工工程が行われる。
【００５１】
ここで、発明者の知見によれば、前記外形加工工程により形成された凹状加工部５の板厚分布においては、図４に示すように、小径壁部９の板厚が最も薄く、第２テーパ壁部１０の板厚が最も厚くなる。パネリング強度は、同じ金属材料である場合に板厚が薄くなる程小さくなるので、凹状加工部５が形成されたことにより缶胴２のパネリング強度が低下していると考えられる。
【００５２】
そこで続いて、第１保持部材１３と第２保持部材１４とによる保持状態を解除した後に、図５に示すように、缶胴２の内面側に受け型１８を当接し、缶胴２の外面側に押し型１９を当接する。
【００５３】
押し型１９は、缶胴２の外径よりも大きな内径を有するドラム状に形成されたベース部２０と、第１の成形凸部２１と、第２の成形凸部２２とを備えている。第１の成形凸部２１及び第２の成形凸部２２は、夫々、第１のビード１１及び第２のビード１２の形状に対応して該ベース部２０の内周に環状に突設されている。
【００５４】
更に、押し型１９は、缶胴２の軸線方向に沿った両端部内面の夫々が缶胴２の上部未加工部６及び下部未加工部７の外面に当接し、その当接面の間に缶胴２の凹状加工部５が位置する形状とされている。
【００５５】
受け型１８は、缶胴２の外径よりも小さな外径を有する円柱状に形成された回転軸部２３と、第１の成形凹部２４と、第２の成形凹部２５とを備えている。第１の成形凹部２４及び第２の成形凹部２５は、第１の成形凸部２１及び第２の成形凸部２２に対応している。
【００５６】
また、受け型１８は、缶胴２の軸線方向に沿った両端部外面の夫々が缶胴２の上部未加工部６及び下部未加工部７の内面に当接し、その当接面の間に缶胴２の凹状加工部５が位置する形状とされている。
【００５７】
そして、受け型１８と押し型１９とは、図示しない転動駆動機構の駆動により上部未加工部６及び下部未加工部７を挟んで同期回転（上部未加工部６及び下部未加工部７に当接する受け型１８の当接面と押し型１９の当接面との相互の周速度を合わせて回転）することにより、缶胴２を押さえて滑りを防止した状態で缶胴２を共回りさせる。これにより、缶胴２は、押し型１９に圧接された状態で受け型１８の転動に伴って押し型１９の内周をその周方向に転動する。
【００５８】
そして、缶胴２の周方向の全周にわたり、第１の成形凸部２１と第１の成形凹部２４とで圧接を受けた部分に第１のビード１１が形成され、同時に第２の成形凸部２２と第２の成形凹部２５とで圧接を受けた部分に第２のビード１２が形成される（ビード加工工程）。
【００５９】
このように、受け型１８と押し型１９との圧接により、第１のビード１１及び第２のビード１２を形成するので、特に、最も板厚が薄い小径壁部９で第１のビード１１が形成されるときにも、小径壁部９の板厚の厚さむらが抑制され、小径壁部９の板厚の厚さむらを進行させることなく第１のビード１１を形成することができる。
【００６０】
これにより、板厚が最も薄い小径壁部９に第１のビード１１が形成され、凹状加工部５を形成したことによる缶胴２のパネリング強度の低下が回復し向上する。また、第２のビード１２が形成されることにより、缶体１の美観及び缶胴２のパネリング強度が更に増加する。
【００６１】
かくして得られた缶胴２においては、缶胴２に天蓋３（又は底蓋４）を巻き締めて内部に飲料を充填し、その後、底蓋４（又は天蓋３）を巻き締めることにより図１に示す缶体１が得られる。
【００６２】
ここで、パネリング強度について説明する。パネリング強度を測定するときには、先ず、常温常圧で、図１に示す缶体１の形状で、飲料等の内容物の入っていない空缶を作成する。次いで、この空缶を加圧容器内に入れ、外部より加圧してゆき、缶体１の缶胴２が変形した時点の圧力を測定する。このときの測定値をパネリング強度としている。実用上問題ない缶胴２のパネリング強度は、１６０kPaとされるが、缶品質、美観等を低下させない限り高いほうがよい。
【００６３】
本実施形態による缶胴２のパネリング強度について測定を行ったところ、未加工缶胴のパネリング強度は約２００kPaであり、前記外形加工工程により凹状加工部５が形成されると缶胴２のパネリング強度は約１５３kPaに低下した。しかし、凹状加工部５が形成された缶胴２に第１のビード１１を設けることにより缶胴２のパネリング強度は約２２０kPa（未加工缶胴の約１１０％）に回復向上した。従って、本実施形態の方法によって得られる缶胴２は実用レベルである１６０kPaを上回るパネリング強度を有することが明らかとなった。
【００６４】
コーヒー、お茶等の飲料缶として用いる缶体は、内容物を充填密封後にレトルト殺菌処理（加熱殺菌処理）を施す。その場合、レトルト釜の中で内容物を充填した缶体の内外の圧力に差圧が生じる。このとき、缶胴のパネリング強度が弱いと、缶胴が凹む変形を起こすおそれがある。また、取り扱い時に、缶体を落下させたときパネリング強度が弱いと缶胴が変形し、商品価値が失われるという問題がある。
【００６５】
しかし、上述した通り、本実施形態による缶体１に用いた缶胴２は、実用レベルを上回るパネリング強度が得られるため、レトルト殺菌処理の際の圧力変化や落下の衝撃による缶胴２の不用意な陥没等の変形を防止することができる。
【００６６】
なお、本実施形態においては、第１のビード１１と第２のビード１２とを夫々１本ずつ形成するものを示したが、第１のビード１１及び第２のビード１２は夫々複数本設けるようにしてもよい。また、第１のビード１１を小径壁部９に形成することにより十分なパネリング強度が得られるため、第２のビード１２を設けないようにすることも可能である。
【００６７】
また、本実施形態においては、第１テーパ壁部８と第２テーパ壁部１０との間に小径壁部９を設けた凹状加工部５を示しているが、小径壁部９を設けるか否かは、所望のデザインに応じて選択することができる。小径壁部９を設けない場合には、例えば、図示しないが、第１テーパ壁部８の下端と第２テーパ壁部１０の上端とが連続するので、第１テーパ壁部８と第２テーパ壁部１０との境界に沿って或いはその近傍に第１のビード１１を設ければよい。
【００６８】
更に、本発明において採用する缶胴材としては、０．２２mm以下の薄い表面処理鋼板が適している。特に、０．２２から０．１０の範囲の表面処理鋼板が適している。この範囲より厚いと外形加工或はビード加工時に負荷がかかりすぎ、時間もかかり生産性が低下し、この範囲より薄いと得られた缶体のパネリング強度が低くなり好ましくない。
【００６９】
また、本実施形態においては、表面処理鋼板の両面にポリエステルフィルムをラミネートした長方形の平板状缶胴材を丸め、側端部を溶接接合して得られる円筒状の缶胴を用いる３ピース缶について説明したが、本発明はこれに限らず、ポリエステルフィルムをラミネートした表面処理鋼板から円盤状の板を打ち抜き、絞り或はしごき加工により缶胴と底部を一体成形して得られる所謂２ピース缶に対しても適用できるものである。
【符号の説明】
【００７０】
２…缶胴、５…凹状加工部、６…上部未加工部（上部大径壁部）、７…下部未加工部（下部大径壁部）、８…第１テーパ壁部、９…小径壁部、１０…第２テーパ壁部、１１…第１のビード（ビード）、１２…第２のビード（他のビード）、１８…受け型、１９…押し型。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料や食品等を内容物とする缶体を構成する缶胴の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状の缶胴の一部をその全周にわたって凹入加工することにより缶胴に立体的な外観を付与する缶胴の製造方法が知られている（下記特許文献１参照）。この方法は、内部が気体により所定圧に維持された缶胴の周壁にその外方から押圧部材を圧接し、該缶胴の周壁に所定形状の凹入変形部を形成している。
【０００３】
また、近年では、飲料用缶体においては、省資源化、コスト削減等のために、原材料である表面処理鋼板（表裏面がポリエステルフィルムにより被覆された鋼板）の板厚を低減することが求められている。
【０００４】
上記方法によれば、缶胴の表裏面を被覆するポリエステルフィルム等の傷つき等が防止できるだけでなく、缶胴の比較的広い範囲にわたってゆるやかな凹入角度をつけて極めて美観の高い缶胴を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１８８４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、缶体の外観形状として、缶胴の一部をその全周にわたって凹入加工する方法について検討を行った結果、上記従来の方法による場合、凹入加工された缶胴のパネリング強度が低下することを知見した。
【０００７】
コーヒーやお茶といった飲料用缶体或いは食品用缶体といった所謂負圧缶では、炭酸飲料等が収容されて内部が大気圧より大きい所謂陽圧缶とは異なり、十分なパネリング強度が得られていない場合に、レトルト殺菌処理の際の加熱時に加わる蒸気圧や、自動販売機で落下の際の衝撃等により、缶胴が容易に陥没変形するおそれがある。
【０００８】
以上の点に鑑み、本発明は、十分なパネリング強度が得られ且つ極めて美観の高い飲料用缶体や食品用缶体に好適な缶胴を製造することができる缶胴の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、高さ方向に延びる円筒状の金属製缶胴の全周にわたって凹入加工された凹状加工部が形成されていると共に該凹状加工部の上端側と下端側とに前記缶胴の最大外径を維持した未加工部を備え、前記凹状加工部として、前記缶胴の上半部の範囲内に上端が位置してこの上端から下方に向かって次第に縮径する第１テーパ壁部と、前記缶胴の下半分の範囲内に下端が位置してこの下端から上方に向かって次第に縮径する第２テーパ壁部とを備え、前記未加工部として、前記第１テーパ壁部の上端から一定の外径を維持して上方に延びる上部大径壁部と、前記第２テーパ壁部の下端から下方に延びる下部大径壁部とを備え、前記凹状加工部の高さ方向の長さが、前記缶胴の高さ方向の全長に対して３５％〜７０％の範囲に設定され、且つ、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との境界における最小の外径が、前記未加工部の外径に対して８０％〜９５％の範囲に設定された缶胴を製造するための缶胴の製造方法であって、前記凹状加工部を加工形成する外形加工工程と、前記凹状加工部の前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界を含む所定の範囲内に、前記缶胴の周方向に延びる少なくとも１本のビードを形成するビード加工工程とを備え、前記外形加工工程は、円筒状の未加工状態の缶胴の内部を気体により所定圧に維持し、缶胴の周壁にその外方から所定形状の押圧部材により押圧しつつ該押圧部材を缶胴の軸線方向に移動させることにより前記第１テーパ壁部及び前記第２テーパ壁部を備える前記凹状加工部を形成し、前記ビード加工工程は、前記外形加工工程により前記第１テーパ壁部及び前記第２テーパ壁部が形成された缶胴の内面側に該ビードの形状に対応する受け型を当接すると共に該缶胴の外面側に該受け型に対応する押し型を当接し、両型の圧接により前記ビードを形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、前記外形加工工程により缶胴に前記凹状加工部を形成した後、前記ビード加工工程により前記ビードを形成するので、美観の高い缶胴が得られるだけでなく、高いパネリング強度を有する缶胴を製造することができる。
【００１１】
即ち、前記外形加工工程によると、缶胴の内部が気体により所定圧に維持されている状態で前記押圧部材が缶胴の外側から押圧する。このとき、缶胴の内面には気体のみが直接接触しているので、例えば受け型等を缶胴の内面に当接させることなく前記凹状加工部が形成でき、缶胴の内面の損傷を確実に防止して凹状加工部を形成することができる。また、比較的広い範囲にわたり縮径される加工が施されるのもかかわらず、缶胴に皺等を発生させることなく凹状加工部を形成することができ、外観の良好な缶胴を得ることができる。
【００１２】
ところで、本発明者は、前記外形加工工程により缶胴を縮径させて凹状加工部を形成すると、未加工缶胴に比べてパネリング強度が低下することを知見している。即ち、前記外形加工工程により形成された凹状加工部は、広い範囲にわたって押圧状態の押圧部材が移動したことにより、凹状加工部の縮径度合いに応じて肉厚に厚さむらが生じ、特に、前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界或いはその近傍が薄肉となるため、これが缶胴のパネリング強度を低下させる要因と推測している。
【００１３】
そこで更に、本発明においては、前記外形加工工程の後、前記ビード加工工程を行う。ビード加工工程においては、前記凹状加工部の前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界を含む所定の範囲内、即ち、薄肉になってパネリング強度が低下している部分或いはその近傍に、比較的狭い幅の前記ビードを形成する。該ビードが凹状加工部に設けられることにより、前記外形加工工程での縮径加工により低下した缶胴のパネリング強度が回復向上する。
【００１４】
更に、ビード加工工程においては、前記受け型と前記押し型とにより缶胴を挟み、両型の圧接により前記ビードを形成する。こうすることにより、前記受け型と前記押し型とにより缶胴材が規制された状態で前記ビードが形成され、前記外形加工工程により薄肉となっている前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界或いはその近傍にビードを形成しても、該ビードが形成された部分やその近傍における皺等の発生を防止することができる。
【００１５】
以上のように、本発明によれば、前記外形加工工程で缶胴内部を気体により所定圧に維持した状態で押圧部材により缶胴を押圧して前記凹状加工部を形成することにより、極めて美観の高い缶胴が得られ、しかも、前記ビード加工工程で前記受け型と前記押し型とにより缶胴材を規制してた状態で前記ビードを形成するので、缶胴に皺や外観不良がなく、前記外形加工工程で低下した缶胴のパネリング強度を確実に回復向上させることができる。
【００１６】
なお、本発明の方法により得られる缶胴は、前記凹状加工部の高さ方向の長さが、前記缶胴の高さ方向の全長に対して３５％〜７０％の範囲に設定され、且つ、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との境界における最小の外径が、前記上部大径壁部の外径に対して８０％〜９５％の範囲に設定されている。このような形状であることにより、缶胴の板厚の厚さむらを抑え、パネリング強度の低下を抑えつつ缶胴の外面に施される印刷表示の歪み等を小さくして高い視認性が得られる。
【００１７】
また、本発明においては、前記外形加工工程により、前記第１テーパ壁部の高さ方向の長さが前記第２テーパ壁部よりも長い前記凹状加工部を加工形成する場合には、該外形加工工程においては、前記第１テーパ壁部の上端から第２テーパ壁部の下端に向かって押圧部材を連続して移動させることにより前記凹状加工部を加工形成することが好ましい。
【００１８】
前記第１テーパ壁部を前記第２テーパ壁部よりも長い距離にわたって形成すると、前記上部大径壁部に対する第１テーパ壁部のテーパ角度が、前記下部大径壁部に対する第２テーパ壁部のテーパ角度より小とされて傾斜が緩くなる。
【００１９】
発明者の知見によれば、このような形状の凹状加工部を形成するときに、第２テーパ壁部の下端から第１テーパ壁部の上端に向かって押圧部材を移動させて前記凹状加工部を加工形成すると、押圧部材の移動に伴う缶胴の板厚の厚さむらが、傾斜の大きい第２テーパ壁部で比較的急激に発生してその上端（最も外径が小さくなっている部分）に皴や亀裂が発生しやすくなる。
【００２０】
そこで、前記第２テーパ壁部よりも長い前記第１テーパ壁部から形成することにより、皴や亀裂が発生することなく、良好に凹状加工部を形成することができる。
【００２１】
また、本発明の前記外形加工工程においては、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との間に、両テーパー壁部につながり一定の外径を維持して延びる小径壁部を所望により形成することができる。小径壁部を設けることにより、缶胴の最も小径となる部分の範囲が広くなり、前記ビードを形成する位置や数を容易に設定することができる。
【００２２】
また、本発明の前記ビード加工工程においては、前記上部大径壁部と前記下部大径壁部との少なくとも一方に、前記缶胴の周方向に延びる少なくとも１本の他のビードを所望により形成することができる。これにより、缶胴の美観が向上すると共にパネリング強度を一層向上させることができる。
【００２３】
また、本発明において、前記外形加工工程により加工が施される前記缶胴は、その内面側がポリエステルフィルムにより被覆され、外面側が印刷の施されたポリエステルフィルムによって被覆されているものに好適に採用することができる。この場合には、缶胴の内面側と外面側とを被覆するポリエステルフィルムにより缶胴を形成している金属材が保護され、前記外形加工工程及び前記ビード加工工程による加工に耐え、また、缶胴の外面側を被覆するポリエステルフィルムの印刷も美麗な状態が維持される。
【００２４】
また、前記ビードを缶胴の外径が最も小さい領域或いはその近傍に設けることが、前記外形加工工程により低下した缶胴のパネリング強度を回復向上させるうえで有効であるが、更に、該ビードの形状や数は、該ビードを設けた後の前記缶胴のパネリング強度が前記外形加工工程が行われていない未加工缶胴のパネリング強度の９０％以上の強度に回復向上するように設定することが適している。
【００２５】
また、本発明者は、各種試験により缶胴のパネリング強度が１６０kPa以上であれば、レトルト殺菌処理の際の加熱時に加わる蒸気圧や自動販売機で落下の際の衝撃等による缶胴の陥没変形が防止できることを知見している。
【００２６】
従って、本発明の前記ビード加工工程においては、前記ビードの形状及び数が、該ビードを設けた前記缶胴のパネリング強度が１６０kPa以上となるように設定されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の方法により製造された缶胴を備える缶体の側面図。
【図２】図１の缶胴の要部の拡大断面図。
【図３】外形加工工程を示す説明図。
【図４】外形加工工程により形成された缶胴の板厚分布を示す図。
【図５】ビード加工工程を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。図１に示した金属製の缶体１は、一般に３ピース缶と言われるものであり、本実施形態において製造された缶胴２を備えている。缶胴２の上端には、缶胴２の上端側開口を閉塞する天蓋３が巻締られ、缶胴２の下端には缶胴２の下端側開口を閉塞する底蓋４巻締られている。
【００２９】
缶体１の内部にはコーヒーやお茶等の飲料が充填されており、天蓋３に設けられた図示しない破断開口部を破断して飲み口を形成することにより内容物を飲用できるようになる。
【００３０】
また、図示しないが、缶胴２は、その内面側がポリエステルフィルムにより被覆され、外面側が印刷の施されたポリエステルフィルムによって被覆されて、缶胴２の金属缶材が保護されている。
【００３１】
図１に示すように、缶胴２には、周壁を凹入することにより縮径加工された凹状加工部５が形成されている。また、凹状加工部５の上部側は上部未加工部６（上部大径壁部）とされ、凹状加工部５の下部側は上部未加工部６と外径が等しい下部未加工部７（下部大径壁部）とされている。
【００３２】
本実施形態で示す缶胴２は、未加工状態で、その板厚寸法が約０．２mm、外径が５２．８mmであり、天蓋３及び底蓋４の巻締後の高さ寸法は１１４mmのものが採用されている。なお、缶胴２は、この寸法に限らず、未加工状態での外径が４５mm〜７０mmで、天蓋３及び底蓋４の巻締後の高さ寸法が６０mm〜１８０mmのものが好適に採用できる。
【００３３】
図２においては説明の便宜上誇張して示すが、凹状加工部５は、上部未加工部６の下端から下方に向かって次第に縮径する第１テーパ壁部８と、第１テーパ壁部８の下端から一定の外径を維持して下方に延びる小径壁部９と、小径壁部９の下端から次第に拡径して下部未加工部７の上端に至る第２テーパ壁部１０とにより構成されている。
【００３４】
第１テーパ壁部８は小径壁部９より高さ方向の長さ寸法が大とされ、第１テーパ壁部８の上端は、缶胴２の上半部の範囲内に位置している。第２テーパ壁部１０は小径壁部９より高さ方向の長さ寸法が小とされ、第２テーパ壁部１０の下端は缶胴２の下半部の範囲内に位置している。従って、凹状加工部５は、缶胴２の中央近傍を介して上下に延びて十分な長さに形成されている。
【００３５】
また、小径壁部９には、缶胴２の周方向に沿って第１のビード１１（本発明におけるビードに相当する）が形成されている。更に、下部未加工部７には、缶胴２の周方向に沿って第２のビード１２（本発明における他のビードに相当する）が形成されている。第１のビード１１及び第２のビード１２は、缶胴２にパネリング強度を付与している。
【００３６】
第１のビード１１及び第２のビード１２の形状としては、幅が２〜６mm（好ましくは、２〜４mm）で、深さが０．３〜２mm（好ましくは、０．５〜１．５mm）の範囲に設定されている。
【００３７】
また、前記凹状加工部５の高さ方向の長さは、前記缶胴２の高さ方向の全長に対して３５％〜７０％の範囲に設定されている。
【００３８】
更に、第１テーパ壁部８の下端と第２テーパ壁部１０の上端との境界に設けられた小径壁部９における最小の外径が、前記上部未加工部６の外径（缶胴２における最大外径）に対して８０％〜９５％の範囲に設定されている。
【００３９】
上部未加工部６を基準とした第１テーパ壁部８の軸方向への凹入角度（テーパ角度）θ１及び下部未加工部７を基準とした軸方向への第２テーパ壁部１０の凹入角度（テーパ角度）θ２は、何れも２〜３０°の範囲から選択され、好ましくは、第１テーパー壁８の凹入角度θ１は２〜２０°の範囲とされ、第２テーパー壁１０の凹入角度θ２は５〜３０°の範囲とされる。なお、図１に示した本実施形態の缶胴２においては、第１テーパー壁８の凹入角度θ１が約３°とされており、第２テーパー壁１０の凹入角度θ２が約１３°とされている。凹入角度θ１，θ２が小さいと、凹状加工部５の形状の特長が薄れて美観が低下し、大きすぎると凹状加工部５を加工する際に発生する缶胴２の肉厚の厚さむらが大きくなり皺等が発生するだけでなくパネリング強度が著しく低下するおそれがある。従って、凹入角度θ１，θ２を２〜３０°の範囲から選択することにより、凹状加工部５の加工の際の皺の発生やパネリング強度が著しく低下することを抑制して高い美観の缶胴２を得ることができる。
【００４０】
以上の構成による缶胴２は缶体１を形成したとき、凹状加工部５による高い美観が得られる。
【００４１】
次に、本発明の要旨である前記缶胴２の製造方法について説明する。図３に示すように、先ず、未加工の缶胴２を第１保持部材１３と第２保持部材１４の間に挟持する。このとき、缶胴２の内部は中空状態で第１保持部材１３と第２保持部材１４とにより閉塞される。
【００４２】
第１保持部材１３は、図示しない回転駆動手段に連結され、図示しないエア供給手段に接続されたエア導入口１５をその軸心部に備えている。該第１保持部材１３は缶胴２の一端縁に気密に当接する。前記第２保持部材１４は、回転自在の回転軸１６に連結されており、缶胴２の他端縁に気密に当接する。
【００４３】
そして、第１保持部材１３のエア導入口１５を介して缶胴２の内部にエアを導入する。このとき缶胴２の内部に導入されたエアの圧力は前記エア供給手段によって所定のエア圧（例えば、約０．５ＭPa）に維持される。
【００４４】
続いて、前記回転駆動手段により第１保持部材１３を回転させる。そして、第２保持部材１４は回転自在に設けられていることにより、缶胴２が回転する。
【００４５】
次いで、缶胴２が回転した状態を維持し、缶胴２の外方に設けられた昇降自在且つ回転自在の押圧ローラ１７（本発明における押圧部材に相当する）により缶胴２の周壁外面を押圧し凹入変形させる。押圧ローラ１７は缶胴２と同期して回転する。缶胴２は回転しているので、缶胴２の周壁全周にわたって凹入変形される。
【００４６】
更にこのとき、押圧ローラ１７による缶胴２の周壁への押し込み量を凹状加工部５の形状に対応して変化させつつ該押圧ローラ１７を缶胴２の軸線方向に移動させる。なお、押圧ローラ１７は、缶胴２に当接する外周端が鋭利ではなく所定の曲率半径（２〜５mmから選択でき、好ましくは約３mm）とされて丸みを帯びており、これにより缶胴２外面における摺接がスムーズに行われ、缶胴２の傷つき等が防止される。
【００４７】
即ち、押圧ローラ１７の押し込み量を次第に増加させながら、第１テーパ壁部８に対応する長さとなるまで缶胴２の軸線方向に押圧ローラ１７を移動させる。これにより第１テーパ壁部８が形成される。これに連続して、所定量の縮径させた第１テーパ壁部８の下端で押圧ローラ１７の押圧量を一定に維持して小径壁部９に対応する長さとなるまで缶胴２の軸線方向に押圧ローラ１７を移動させる。これにより小径壁部９が形成される。そして更に連続して、押圧ローラ１７の押圧量を次第に減少させながら、第２テーパ壁部１０に対応する長さとなるまで缶胴２の軸線方向に押圧ローラ１７を移動させる。これにより第２テーパ壁部１０が形成される。以上の連続した動作により凹状加工部５が形成される（外形加工工程）。
【００４８】
以上のようにして凹状加工部５を形成することにより、缶胴２の内部には所定圧の気体以外に何も入れないので、缶の内面側に被覆されているポリエステルフィルムの傷付きや損傷を防止することができ、極めて美観の高い缶胴２を効率良く形成することができる。
【００４９】
また、先ず第１テーパ壁部８が形成され、小径壁部９を経て第２テーパ壁部１０が形成されるように押圧ローラ１７を移動させることにより、凹状加工部５に皺等の発生がなく良好な凹入加工を行うことができる。
【００５０】
外形加工工程により凹状加工部５が形成された缶胴２は、所定圧に維持していたエアが缶胴２内部から抜かれ、第１保持部材１３と第２保持部材１４との間から取り外される。そして、缶胴２の両端部にネックインや缶蓋巻締用フレンジが形成された後、後述のビード加工工程が行われる。
【００５１】
ここで、発明者の知見によれば、前記外形加工工程により形成された凹状加工部５の板厚分布においては、図４に示すように、小径壁部９の板厚が最も薄く、第２テーパ壁部１０の板厚が最も厚くなる。パネリング強度は、同じ金属材料である場合に板厚が薄くなる程小さくなるので、凹状加工部５が形成されたことにより缶胴２のパネリング強度が低下していると考えられる。
【００５２】
そこで続いて、第１保持部材１３と第２保持部材１４とによる保持状態を解除した後に、図５に示すように、缶胴２の内面側に受け型１８を当接し、缶胴２の外面側に押し型１９を当接する。
【００５３】
押し型１９は、缶胴２の外径よりも大きな内径を有するドラム状に形成されたベース部２０と、第１の成形凸部２１と、第２の成形凸部２２とを備えている。第１の成形凸部２１及び第２の成形凸部２２は、夫々、第１のビード１１及び第２のビード１２の形状に対応して該ベース部２０の内周に環状に突設されている。
【００５４】
更に、押し型１９は、缶胴２の軸線方向に沿った両端部内面の夫々が缶胴２の上部未加工部６及び下部未加工部７の外面に当接し、その当接面の間に缶胴２の凹状加工部５が位置する形状とされている。
【００５５】
受け型１８は、缶胴２の外径よりも小さな外径を有する円柱状に形成された回転軸部２３と、第１の成形凹部２４と、第２の成形凹部２５とを備えている。第１の成形凹部２４及び第２の成形凹部２５は、第１の成形凸部２１及び第２の成形凸部２２に対応している。
【００５６】
また、受け型１８は、缶胴２の軸線方向に沿った両端部外面の夫々が缶胴２の上部未加工部６及び下部未加工部７の内面に当接し、その当接面の間に缶胴２の凹状加工部５が位置する形状とされている。
【００５７】
そして、受け型１８と押し型１９とは、図示しない転動駆動機構の駆動により上部未加工部６及び下部未加工部７を挟んで同期回転（上部未加工部６及び下部未加工部７に当接する受け型１８の当接面と押し型１９の当接面との相互の周速度を合わせて回転）することにより、缶胴２を押さえて滑りを防止した状態で缶胴２を共回りさせる。これにより、缶胴２は、押し型１９に圧接された状態で受け型１８の転動に伴って押し型１９の内周をその周方向に転動する。
【００５８】
そして、缶胴２の周方向の全周にわたり、第１の成形凸部２１と第１の成形凹部２４とで圧接を受けた部分に第１のビード１１が形成され、同時に第２の成形凸部２２と第２の成形凹部２５とで圧接を受けた部分に第２のビード１２が形成される（ビード加工工程）。
【００５９】
このように、受け型１８と押し型１９との圧接により、第１のビード１１及び第２のビード１２を形成するので、特に、最も板厚が薄い小径壁部９で第１のビード１１が形成されるときにも、小径壁部９の板厚の厚さむらが抑制され、小径壁部９の板厚の厚さむらを進行させることなく第１のビード１１を形成することができる。
【００６０】
これにより、板厚が最も薄い小径壁部９に第１のビード１１が形成され、凹状加工部５を形成したことによる缶胴２のパネリング強度の低下が回復し向上する。また、第２のビード１２が形成されることにより、缶体１の美観及び缶胴２のパネリング強度が更に増加する。
【００６１】
かくして得られた缶胴２においては、缶胴２に天蓋３（又は底蓋４）を巻き締めて内部に飲料を充填し、その後、底蓋４（又は天蓋３）を巻き締めることにより図１に示す缶体１が得られる。
【００６２】
ここで、パネリング強度について説明する。パネリング強度を測定するときには、先ず、常温常圧で、図１に示す缶体１の形状で、飲料等の内容物の入っていない空缶を作成する。次いで、この空缶を加圧容器内に入れ、外部より加圧してゆき、缶体１の缶胴２が変形した時点の圧力を測定する。このときの測定値をパネリング強度としている。実用上問題ない缶胴２のパネリング強度は、１６０kPaとされるが、缶品質、美観等を低下させない限り高いほうがよい。
【００６３】
本実施形態による缶胴２のパネリング強度について測定を行ったところ、未加工缶胴のパネリング強度は約２００kPaであり、前記外形加工工程により凹状加工部５が形成されると缶胴２のパネリング強度は約１５３kPaに低下した。しかし、凹状加工部５が形成された缶胴２に第１のビード１１を設けることにより缶胴２のパネリング強度は約２２０kPa（未加工缶胴の約１１０％）に回復向上した。従って、本実施形態の方法によって得られる缶胴２は実用レベルである１６０kPaを上回るパネリング強度を有することが明らかとなった。
【００６４】
コーヒー、お茶等の飲料缶として用いる缶体は、内容物を充填密封後にレトルト殺菌処理（加熱殺菌処理）を施す。その場合、レトルト釜の中で内容物を充填した缶体の内外の圧力に差圧が生じる。このとき、缶胴のパネリング強度が弱いと、缶胴が凹む変形を起こすおそれがある。また、取り扱い時に、缶体を落下させたときパネリング強度が弱いと缶胴が変形し、商品価値が失われるという問題がある。
【００６５】
しかし、上述した通り、本実施形態による缶体１に用いた缶胴２は、実用レベルを上回るパネリング強度が得られるため、レトルト殺菌処理の際の圧力変化や落下の衝撃による缶胴２の不用意な陥没等の変形を防止することができる。
【００６６】
なお、本実施形態においては、第１のビード１１と第２のビード１２とを夫々１本ずつ形成するものを示したが、第１のビード１１及び第２のビード１２は夫々複数本設けるようにしてもよい。また、第１のビード１１を小径壁部９に形成することにより十分なパネリング強度が得られるため、第２のビード１２を設けないようにすることも可能である。
【００６７】
また、本実施形態においては、第１テーパ壁部８と第２テーパ壁部１０との間に小径壁部９を設けた凹状加工部５を示しているが、小径壁部９を設けるか否かは、所望のデザインに応じて選択することができる。小径壁部９を設けない場合には、例えば、図示しないが、第１テーパ壁部８の下端と第２テーパ壁部１０の上端とが連続するので、第１テーパ壁部８と第２テーパ壁部１０との境界に沿って或いはその近傍に第１のビード１１を設ければよい。
【００６８】
更に、本発明において採用する缶胴材としては、０．２２mm以下の薄い表面処理鋼板が適している。特に、０．２２から０．１０の範囲の表面処理鋼板が適している。この範囲より厚いと外形加工或はビード加工時に負荷がかかりすぎ、時間もかかり生産性が低下し、この範囲より薄いと得られた缶体のパネリング強度が低くなり好ましくない。
【００６９】
また、本実施形態においては、表面処理鋼板の両面にポリエステルフィルムをラミネートした長方形の平板状缶胴材を丸め、側端部を溶接接合して得られる円筒状の缶胴を用いる３ピース缶について説明したが、本発明はこれに限らず、ポリエステルフィルムをラミネートした表面処理鋼板から円盤状の板を打ち抜き、絞り或はしごき加工により缶胴と底部を一体成形して得られる所謂２ピース缶に対しても適用できるものである。
【符号の説明】
【００７０】
２…缶胴、５…凹状加工部、６…上部未加工部（上部大径壁部）、７…下部未加工部（下部大径壁部）、８…第１テーパ壁部、９…小径壁部、１０…第２テーパ壁部、１１…第１のビード（ビード）、１２…第２のビード（他のビード）、１８…受け型、１９…押し型。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さ方向に延びる円筒状の金属製缶胴の全周にわたって凹入加工された凹状加工部が形成されていると共に該凹状加工部の上端側と下端側とに前記缶胴の最大外径を維持した未加工部を備え、前記凹状加工部として、前記缶胴の上半部の範囲内に上端が位置してこの上端から下方に向かって次第に縮径する第１テーパ壁部と、前記缶胴の下半分の範囲内に下端が位置してこの下端から上方に向かって次第に縮径する第２テーパ壁部とを備え、前記未加工部として、前記第１テーパ壁部の上端から一定の外径を維持して上方に延びる上部大径壁部と、前記第２テーパ壁部の下端から下方に延びる下部大径壁部とを備え、前記凹状加工部の高さ方向の長さが、前記缶胴の高さ方向の全長に対して３５％〜７０％の範囲に設定され、且つ、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との境界における最小の外径が、前記未加工部の外径に対して８０％〜９５％の範囲に設定された缶胴を製造するための缶胴の製造方法であって、
前記凹状加工部を加工形成する外形加工工程と、前記凹状加工部の前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界を含む所定の範囲内に、前記缶胴の周方向に延びる少なくとも１本のビードを形成するビード加工工程とを備え、
前記外形加工工程は、円筒状の未加工状態の缶胴の内部を気体により所定圧に維持し、缶胴の周壁にその外方から所定形状の押圧部材により押圧しつつ該押圧部材を缶胴の軸線方向に移動させることにより前記第１テーパ壁部及び前記第２テーパ壁部を備える前記凹状加工部を形成し、
前記ビード加工工程は、前記外形加工工程により前記第１テーパ壁部及び前記第２テーパ壁部が形成された缶胴の内面側に該ビードの形状に対応する受け型を当接すると共に該缶胴の外面側に該受け型に対応する押し型を当接し、両型の圧接により前記ビードを形成することを特徴とする缶胴の製造方法。
【請求項２】
前記外形加工工程により、前記第１テーパ壁部の高さ方向の長さが前記第２テーパ壁部よりも長い前記凹状加工部を加工形成する場合には、該外形加工工程においては、前記第１テーパ壁部の上端から第２テーパ壁部の下端に向かって押圧部材を連続して移動させることにより前記凹状加工部を加工形成することを特徴とする請求項１記載の缶胴の製造方法。
【請求項３】
前記外形加工工程においては、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との間に、両テーパー壁部につながり一定の外径を維持して延びる小径壁部を形成することを特徴とする請求項１又は２記載の缶胴の製造方法。
【請求項４】
前記ビード加工工程においては、前記上部大径壁部と前記下部大径壁部との少なくとも一方に、前記缶胴の周方向に延びる少なくとも１本の他のビードを形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の缶胴の製造方法。
【請求項５】
前記外形加工工程により加工が施される前記缶胴は、その内面側がポリエステルフィルムにより被覆され、外面側が印刷の施されたポリエステルフィルムによって被覆されているものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の缶胴の製造方法。
【請求項６】
前記ビード加工工程においては、前記凹状加工部に設ける前記ビードの形状及び数が、該ビードを設けた後の前記缶胴のパネリング強度が前記外形加工工程が行われていない未加工缶胴のパネリング強度の９０％以上の強度に回復向上するように設定されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の缶胴の製造方法。
【請求項７】
前記ビード加工工程においては、前記凹状加工部に設ける前記ビードの形状及び数が、該ビードを設けた後の前記缶胴のパネリング強度が１６０kPa以上となるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の缶胴の製造方法。
【請求項１】
高さ方向に延びる円筒状の金属製缶胴の全周にわたって凹入加工された凹状加工部が形成されていると共に該凹状加工部の上端側と下端側とに前記缶胴の最大外径を維持した未加工部を備え、前記凹状加工部として、前記缶胴の上半部の範囲内に上端が位置してこの上端から下方に向かって次第に縮径する第１テーパ壁部と、前記缶胴の下半分の範囲内に下端が位置してこの下端から上方に向かって次第に縮径する第２テーパ壁部とを備え、前記未加工部として、前記第１テーパ壁部の上端から一定の外径を維持して上方に延びる上部大径壁部と、前記第２テーパ壁部の下端から下方に延びる下部大径壁部とを備え、前記凹状加工部の高さ方向の長さが、前記缶胴の高さ方向の全長に対して３５％〜７０％の範囲に設定され、且つ、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との境界における最小の外径が、前記未加工部の外径に対して８０％〜９５％の範囲に設定された缶胴を製造するための缶胴の製造方法であって、
前記凹状加工部を加工形成する外形加工工程と、前記凹状加工部の前記第１テーパ壁部と前記第２テーパ壁部との境界を含む所定の範囲内に、前記缶胴の周方向に延びる少なくとも１本のビードを形成するビード加工工程とを備え、
前記外形加工工程は、円筒状の未加工状態の缶胴の内部を気体により所定圧に維持し、缶胴の周壁にその外方から所定形状の押圧部材により押圧しつつ該押圧部材を缶胴の軸線方向に移動させることにより前記第１テーパ壁部及び前記第２テーパ壁部を備える前記凹状加工部を形成し、
前記ビード加工工程は、前記外形加工工程により前記第１テーパ壁部及び前記第２テーパ壁部が形成された缶胴の内面側に該ビードの形状に対応する受け型を当接すると共に該缶胴の外面側に該受け型に対応する押し型を当接し、両型の圧接により前記ビードを形成することを特徴とする缶胴の製造方法。
【請求項２】
前記外形加工工程により、前記第１テーパ壁部の高さ方向の長さが前記第２テーパ壁部よりも長い前記凹状加工部を加工形成する場合には、該外形加工工程においては、前記第１テーパ壁部の上端から第２テーパ壁部の下端に向かって押圧部材を連続して移動させることにより前記凹状加工部を加工形成することを特徴とする請求項１記載の缶胴の製造方法。
【請求項３】
前記外形加工工程においては、前記第１テーパ壁部の下端と前記第２テーパ壁部の上端との間に、両テーパー壁部につながり一定の外径を維持して延びる小径壁部を形成することを特徴とする請求項１又は２記載の缶胴の製造方法。
【請求項４】
前記ビード加工工程においては、前記上部大径壁部と前記下部大径壁部との少なくとも一方に、前記缶胴の周方向に延びる少なくとも１本の他のビードを形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の缶胴の製造方法。
【請求項５】
前記外形加工工程により加工が施される前記缶胴は、その内面側がポリエステルフィルムにより被覆され、外面側が印刷の施されたポリエステルフィルムによって被覆されているものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の缶胴の製造方法。
【請求項６】
前記ビード加工工程においては、前記凹状加工部に設ける前記ビードの形状及び数が、該ビードを設けた後の前記缶胴のパネリング強度が前記外形加工工程が行われていない未加工缶胴のパネリング強度の９０％以上の強度に回復向上するように設定されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の缶胴の製造方法。
【請求項７】
前記ビード加工工程においては、前記凹状加工部に設ける前記ビードの形状及び数が、該ビードを設けた後の前記缶胴のパネリング強度が１６０kPa以上となるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の缶胴の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２４６２７（Ｐ２０１１−２２４６２７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７９７７（Ｐ２０１０−９７９７７）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（５０５４４０２９５）北海製罐株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（５０５４４０２９５）北海製罐株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
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