JP3758571B2

JP3758571B2 - ボトル缶の製造方法及びボトル缶の製造装置

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Publication number: JP3758571B2
Application number: JP2001393623A
Authority: JP
Inventors: 達也花房; 正宏細井; 隆史石田; 一実末
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003191014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャップの取り付けられるボトル缶の開口部を形成するボトル缶の製造方法及びボトル缶の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミ材料からなる有底円筒状の缶胴を、絞り加工して得る所謂ボトル缶は、ボトルネック部の上端となる開口部の外周に、図７（ａ）に示すネジ部１を有する。このネジ部１には、ボトル缶内への製品の充填後に、円筒体をネジ部１に倣って押圧成形した図７（ｂ）に示すキヤップ３が取り付けられる。キャップ３は、図７（ｃ）に示すように、ボトル缶のネジ部１に倣ってキャップネジ部５を形成したキャップ本体７と、このキャップ本体７の下端に、破断部（所謂ブリッジ）９を介して連設した開口周縁部（所謂スカート）１１とからなる。
【０００３】
キャップ３の破断部９は、円周方向に複数の微小スリット１３と、連結部１５とを交互に配設してなり、キャップ本体７と開口周縁部１１とに作用する相対回転方向のモーメントによって連結部１５を破断して、キャップ３を、ボトル缶から離脱されるキャップ本体７と、ネック部に残される開口周縁部１１とに分離可能としている。このキャップ３は、図７（ｂ）に示すように、ボトル缶ネック部のネジ部１の下方に形成した膨出部１７の下面側に開口周縁部１１の端を折り曲げて取り付けられる。
【０００４】
従来、このようなネジ部１と膨出部１７とを有したボトル缶は、図８（ａ）に示すように、アルミ材料からなる有底円筒状の缶胴１９の開口部を、図８（ｂ）に示すように、一旦縮径した後、図８（ｃ）に示すように、開口端から所定距離ｈを再び拡径し、更に図８（ｄ）に示すように、開口端から一定の距離ｎにネジ部１を成形することでネジ部１の形成されない拡径部を膨出部１７として残すことにより、ネジ部１及び膨出部１７を形成していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のボトル缶の製造方法は、一旦縮径したネック部を拡径し、この拡径部の開口部から一定の距離ｎにネジ部１を成形し、ネジ部１の形成されない拡径部を膨出部１７としていたため、拡径加工やネジ形成加工、或いは材料の異方性によって、膨出部の形成位置や形状にバラツキの生じる問題があった。例えば図９に示す膨出部１７の高さｈが大きくなる方向にバラツクと、キャップの開口周縁部を折り曲げる際に、ブリッジに過剰な力が働き、ブリッジ切れを発生する原因となる。また、膨出部１７の下面角度θが小さくなると、開口周縁部の折り曲げ時に座屈が生じ易くなる一方、角度θが大きくなると、キャップの開栓時に開口周縁部がキヤップ本体とともまわりし、ブリッジ切れが困難となった。更に、角度θが大きくなると、キャップの膨出部に対する保持力が弱くなり、缶内圧が高い場合に、キャップが軸線方向上方へ押し上げられ、密閉性を損ねる虞が生じた。これらの不具合は、膨出部円周方向の異なる位置における断面形状が、図１０に示すように、不均一となる場合においてもその発生が顕著となった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、円周方向の任意な位置の断面形状が均一となる膨出部を、所定の位置に形成することができるボトル缶の製造方法及びボトル缶の製造装置を提供し、もって、キャップのブリッジ切れ、座屈、ともまわり、密封性低下の防止を図ることを目的とする。
【０００６】
【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に係る請求項１記載のボトル缶の製造方法は、有底円筒状の缶胴の開口部を一旦縮径した後、開口端から所定距離を再び拡径し、更に開口端から一定の距離にネジを成形することでネジの形成されない拡径部を膨出部として残すボトル缶の製造方法において、前記ネジを成形した後に、所定の外周形状を有する再成形ローラを前記膨出部の外周面に転動させて該膨出部を再成形することを特徴とする。
【０００７】
このボトル缶の製造方法では、所定の外周形状を有する再成形ローラを膨出部の外周面に転動させて膨出部を再成形するので、円周方向の任意な位置の断面形状が均一である膨出部を、所定の位置に形成することができ、これにより、キャップの開口周縁を所望の折り曲げ量・折り曲げ角度で均一に膨出部へ巻き締めることが可能になり、ブリッジ切れ、曲げ部の座屈、キャップのともまわり、密封性の低下が生じなくなる。
【０００８】
請求項２記載のボトル缶の製造方法は、請求項１記載のボトル缶の製造方法において、前記開口端から所定距離を拡径するに際し、前記膨出部の形成位置より再成形代を見込んだ分前記所定距離を延長した位置まで拡径を行うことを特徴とする。
【０００９】
このボトル缶の製造方法では、開口端から所定距離を拡径するに際し、膨出部の形成位置より再成形代を見込んだ分、所定距離を延長した位置まで拡径が行われる。これにより、拡径加工やネジ形成加工の精度、或いは素材の異方性によって拡径部の形状・位置がバラツキ、膨出部が所定より浅くなる場合であっても、再成形時に、再成形代を再成形ローラによって潰して、膨出部を所定の位置に成形し直すことが可能となる。
【００１０】
請求項３記載のボトル缶の製造方法は、請求項１又は２記載のボトル缶の製造方法において、三つ以上の前記再成形ローラを、円周方向等間隔で同時に押し当てて再成形を行うことを特徴とする。
【００１１】
このボトル缶の製造方法では、膨出部が同時に三つ以上の再成形ローラに押し当てられ、膨出部の中心と、再成形ローラ配設円の中心との芯ずれが防止され、膨出部が高い真円度で再成形される。
【００１２】
請求項４記載のボトル缶の製造装置は、有底円筒状の缶胴の開口部を縮径する縮径機と、縮径した開口部を開口端から所定距離で拡径する拡径機と、開口端から一定の距離で拡径部にネジを成形すると共にネジの形成されない拡径部を膨出部として残すネジ形成機とを備えたボトル缶の製造装置において、缶胴の軸線と同方向の軸回りに回動自在な再成形ローラを膨出部の外周面に押圧して転動させる再成形機を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このボトル缶の製造装置では、ネジを成形した後に、再成形ローラを膨出部の外周面に転動させて、膨出部を再成形でき、拡径加工、ネジ形成加工、素材の異方性によって生じた膨出部形状や位置のバラツキが是正可能になる。
【００１４】
請求項５記載のボトル缶の製造装置は、請求項４記載のボトル缶の製造装置において、前記再成形機は、少なくとも三つ以上の前記再成形ローラを円周方向等間隔に配設したことを特徴とする。
【００１５】
このボトル缶の製造装置では、三つ以上の再成形ローラを、膨出部の外周に同時に押し当てることができ、膨出部の中心と、再成形ローラ配設円の中心との芯ずれが防止可能になる。
【００１６】
請求項６記載のボトル缶の製造装置は、請求項４又は５記載のボトル缶の製造装置において、前記再成形ローラは、軸線方向一端側の外周に膨出部再成形部を有し、軸線方向他端側の外周に該膨出部再成形部より大外径とならない逃がし部を有することを特徴とする。
【００１７】
このボトル缶の製造装置では、膨出部を再成形したときに生じる歪みが、膨出部再成形部より大外径とならないように形成した逃がし部によって、比較的精度の要求されない膨出部上部へ逃がされることになり、再成形後のスプリングバックによる膨出部下部の歪みが防止されることになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るボトル缶の製造方法及びボトル缶の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は本発明に係るボトル缶の製造装置における再成形機を表す構成図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１に示した再成形ローラの要部拡大図、図４は図１の再成形機を備えたボトル缶の製造装置の構成図である。
【００１９】
本実施の形態によるボトル缶の製造装置は、後述する縮径機、拡径機、ネジ形成機等の従来よりある機構に加えて図１に示す再成形機３１を備えたことを特徴としている。再成形機３１は、ヘッド支持ロッド３３の外側に固定された支持ブロック３５を介してヘッド支持ロッド３３に固定されている。支持ブロック３５は、図２に示すように、膨出部３７の軸線Ｏを中心とする円周上等間隔に、３本の支持軸３９を回転自在に保持している。この支持軸３９は、下部にそれぞれ支持アーム４１を固定し、上部にはそれぞれ支持部材４３を固定している。
【００２０】
更に支持軸３９には、トーションスプリング（付勢部材）４５がはめられている。このトーションスプリング４５は、その下端部４５ａを支持軸３９に固定し、上端部４５ｂを支持ブロック３５に固定することにより、再成形ローラ４７を軸線Ｏに接近させる方向に常時支持軸３９（支持アーム４１、支持部材４３）を回動付勢するねじりバネとなっている。つまり、再成形機３１は、回動自在な三つの再成形ローラ４７を膨出部３７の外周面に同時に圧接して転動させることができる。
【００２１】
支持アーム４１は、図２に示すように、長手方向の一端部で、缶胴の軸線と同方向の軸４９を介して再成形ローラ４７を回転自在に支持し、他端部で膨出部３７の軸線Оに沿って設けた支持軸３９に固定されて、支持軸３９の回転とともに、再成形ローラ４７を膨出部３７に対して接近あるいは離間させるように回動する。なお、本実施の形態では、三つの再成形ローラ４７を膨出部３７に同時に押圧可能とする構造を例に説明するが、再成形ローラ４７は、少なくとも三つ以上を、円周方向等間隔に配設するものであればよい。
【００２２】
このような押圧機構とすることで、膨出部３７が同時に三つ以上の再成形ローラ４７に押し当てられ、膨出部３７の中心と、再成形ローラ配設円の中心との芯ずれが防止され、膨出部３７が高い真円度で再成形可能になる。
【００２３】
支持部材４３には、一端部で軸線Ｏに沿って設けられたカム軸５１を介して、カムローラ５３が回動自在に支持されている。このカムローラ５３は、ヘッド支持ロッド３３に対して昇降自在に設けられた図示しないコーンカムに当接され、コーンカムが昇降することにより軸線Ｏに対する径方向位置が移動される。また、この支持部材４３の他端部は支持軸３９に係合されている。カムローラ５３がコーンカムにより移動されると、支持部材４３は支持軸３９を中心として水平方向に回動され、支持軸３９即ち支持アーム４１を回動させて、再成形ローラ４７を膨出部３７に対して接近或いは離間させる。
【００２４】
また、再成形ローラ４７は、図３に示すように、軸線方向一端側（図３の下側）の外周に膨出部再成形部４７ａを有し、軸線方向他端側（図３の上側）の外周に膨出部再成形部４７ａより大外径とならない逃がし部４７ｂを有している。膨出部再成形部４７ａは、下側に向かって徐々に大径となるテーパ状となり、このテーパの略中央部の傾斜面は、その断面の輪郭が直線となっている。この直線部５５は、例えば水平線５７との成す角が４８度で形成される。膨出部再成形部４７ａは、このテーパ面を膨出部３７の下面側に当接することで膨出部３７を再成形する。
【００２５】
また、逃がし部４７ｂは、テーパ面に連続し、膨出部再成形部４７ａより大外径とならないように形成されている。即ち、膨出部再成形部４７ａと同一外径又は膨出部再成形部４７ａより小外径で形成されている。このような逃がし部４７ｂを再成形ローラ４７に設けておくことで、特に精度の要求される膨出部下部を再成形したときに生じる歪みが、膨出部再成形部４７ａから逃がし部４７ｂへと逃がされることになり、再成形後のスプリングバックによる膨出部下部の歪みが防止されることになる。
【００２６】
ボトル缶の製造装置６１は、図４に示すように、水平方向の駆動軸を中心に回動する円筒状の保持筒６３を本体フレーム６２に備えている。保持筒６３は、缶６５を水平方向に収容して保持する複数の収容部６７を円周方向に備えている。この保持筒６３は、図示しない駆動部によって図４の反時計回りに回転する。本体フレーム６２には、保持筒６３の外周に、その外周の一部が重なるようにして、水平軸回りで回転する供給手段６８を備えている。供給手段６８には、供給ガイド６８ａによって供給された缶６５を保持する把持部６９を円周方向に複数備えている。供給手段６８は、保持筒６３と同期して回転することにより、把持部６９に供給された缶６５を、保持筒６３の収容部６７に順次供給できるようになっている。
【００２７】
また、製造装置６１は、供給手段６８の近傍に、排出手段７１を備えている。排出手段７１は、保持筒６３の外周に、その外周の一部が重なるようにして、水平軸回りで回転する。排出手段７１は、保持筒６３より排出された缶６５を保持する把持部７３を、円周方向に複数備え、把持部７３に排出された缶６５を、後工程へと順次供給するようになっている。
【００２８】
この製造装置６１には、保持筒６３の円周方向に沿って、縮径機７５、拡径機７７、ネジ形成機７９、カール加工機８１、スロット加工機８３等を、保持筒６３の回転方向上流側から下流側に向けて順次配設している。縮径機７５は、複数の絞り型を段階的に使用することで、有底円筒状の缶６５の開口部を縮径する加工を行う。拡径機７７は、縮径した缶６５の開口部を開口端から所定距離で拡径する加工を行う。ネジ形成機７９は、開口端から一定の距離で拡径部にネジを成形すると共にネジの形成されない拡径部を膨出部として残す加工を行う。上記した再成形機３１は、ネジ形成機７９の加工工程下流側に配設される。つまり、再成形機３１は、ネジ形成機７９によるネジ部及び膨出部３７の加工完了の後の缶６５に対して再成形を行うようになっている。
【００２９】
次に、上記のように構成したボトル缶の製造装置６１の動作を、ボトル缶の製造方法の手順と共に説明する。
図５は再成形機による再成形前の膨出部の拡大図、図６は図１の再成形機によって再成形した膨出部の円周方向の異なる位置における膨出部下面の輪郭を表す説明図である。
【００３０】
ボトル缶の製造装置６１は、前工程によって有底円筒状に形成された缶６５が、供給ガイド６８ａに供給されると、その缶６５を供給手段６８の把持部６９に、順次把持させる。供給手段６８は、把持部６９が保持筒６３の収容部６７に一致した時に、把持部６９の缶６５を収容部６７内へと挿入する。この動作さが繰り返されることで、保持筒６３の収容部６７には順次缶６５が供給されて行く。
【００３１】
保持筒６３が回転することにより、収容部６７に保持した缶６５が縮径機７５に到達すると、縮径機７５は、円筒状の缶６５の開口部を縮径する加工（所謂ネックイン加工）を行う。この縮径加工工程において、油付け、絞り（縮径）、トリミング等を複数回繰返すことで実施される。
【００３２】
保持筒６３が回転することにより、縮径加工の完了した缶６５が拡径機７７に到達すると、拡径機７７は、一旦縮径されたネック部を再び拡径する。この際、拡径加工は、図５に示す開口端８５から所定距離を拡径するに際し、膨出部３７の形成位置ｈより再成形代Δｈを見込んだ分、所定距離を延長した位置Ｈまで拡径を行う。
【００３３】
拡径加工の施された缶６５は、次いでネジ形成機７９に到達する。ネジ形成機７９は、開口端８５から一定の距離で拡径部にネジ部８７を成形すると共にネジ部８７の形成されない拡径部を膨出部３７として残す加工を行う。
【００３４】
ネジ部８７、膨出部３７の形成された缶６５は、再成形機３１に到達する。再成形機３１は、ネジ形成機７９によって既に形成された膨出部３７を三つの再成形ローラ４７で外周から押圧して転動させることで、再成形部Δｈを潰して膨出部３７を再成形する。
【００３５】
このようにして膨出部３７の再成形の完了した缶６５は、カール加工機８１に到達することで、開口端８５を外方向に折り曲げられ、次いでスロット加工機８３に到達することで、この折り曲げ部（カール部）８９を潰して缶６５のネックイン加工工程、ネジ部・膨出部形成工程を終了する。
【００３６】
このように、上記のボトル缶の製造方法によれば、所定の外周形状を有する再成形ローラ４７を膨出部３７の外周面に転動させて膨出部３７を再成形するので、図６に示すように、円周方向の任意な位置の断面形状が均一となる膨出部３７を、所定の位置に形成することができる。これにより、キャップの開口周縁を所望の折り曲げ量・折り曲げ角度で均一に膨出部へ巻き締めることが可能になり、ブリッジ切れ、曲げ部の座屈、キャップのともまわり、密封性の低下が生じなくなる。
【００３７】
また、開口端から所定距離を拡径するに際し、膨出部３７の形成位置より再成形代Δｈを見込んだ分、所定距離を延長した位置Ｈまで拡径を行うので、拡径加工やネジ形成加工の精度、或いは素材の異方性によって拡径部の形状・位置がバラツキ、膨出部３７が所定より浅くなる場合であっても、再成形時に、再成形代Δｈを再成形ローラ４７によって潰して、膨出部３７を所定の位置に成形し直すことができる。
【００３８】
そして、ボトル缶の製造装置６１によれば、ネジ部８７を成形した後に、再成形ローラ４７を膨出部３７に転動させて、膨出部３７を再成形でき、拡径加工、ネジ形成加工、素材の異方性によって生じた膨出部３７の形状や位置のバラツキを是正することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るボトル缶の製造方法によれば、開口端から一定の距離にネジを成形することでネジの形成されない拡径部を膨出部として残した後に、所定の外周形状を有する再成形ローラを膨出部の外周面に転動させて膨出部を再成形するので、円周方向の任意な位置の断面形状が均一となる膨出部を、所定の位置に形成することができる。この結果、キャップの開口周縁を所望の折り曲げ量・折り曲げ角度で均一に膨出部へ巻き締めることができ、ブリッジ切れ、曲げ部の座屈、キャップのともまわり、密封性の低下を確実に防止できる。
そして、開口端から所定距離を拡径するに際し、膨出部の形成位置より再成形代を見込んだ分所定距離を延長した位置まで拡径を行うので、拡径加工やネジ形成加工の精度によって拡径部の形状・位置がバラツキ、膨出部が所定より浅くなる場合であっても、再成形時に、再成形代を再成形ローラによって潰して、膨出部を所定の位置に成形し直すことができるようになる。
また、三つ以上の再成形ローラを、円周方向等間隔で同時に押し当てて再成形を行うので、膨出部の中心と、再成形ローラ配設円の中心との芯ずれを防止して、膨出部を高い真円度で再成形できる。
【００４０】
本発明に係るボトル缶の製造装置によれば、缶胴の軸線と同方向の軸回りに回動自在な再成形ローラを膨出部の外周面に押圧して転動させる再成形機を備えたので、ネジを成形した後に、再成形ローラを膨出部の外周面に転動させて、膨出部を再成形することができ、拡径加工、ネジ形成加工、素材の異方性によって生じた膨出部形状や位置のバラツキを是正することができる。
また、再成形機は、少なくとも三つ以上の再成形ローラを円周方向等間隔に配設したので、再成形ローラを、膨出部の円周方向等間隔で同時に押し当てて再成形を行うことができ、膨出部の中心と、再成形ローラ配設円の中心との芯ずれを防止できる。
更に、再成形ローラは、軸線方向一端側の外周に膨出部再成形部を有し、軸線方向他端側の外周に、この膨出部再成形部より大外径とならない逃がし部を有するので、特に精度の要求される膨出部下部を再成形したときに生じる歪みを、比較的精度の要求されない膨出部上部へ逃がすことができ、再成形後のスプリングバックによる膨出部下部の歪みを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボトル缶の製造装置における再成形機を表す構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図１に示した再成形ローラの要部拡大図である。
【図４】図１の再成形機を備えたボトル缶の製造装置の構成図である。
【図５】再成形機による再成形前の膨出部の拡大図である。
【図６】図１の再成形機によって再成形した膨出部の円周方向の異なる位置における膨出部下面の輪郭を表す説明図である。
【図７】従来のボトル缶の製造方法によってネジ部、膨出部を形成したボトル缶及びそれに取り付けられるキャップの説明図である。
【図８】従来のボトル缶の製造方法の概略手順を表す説明図である。
【図９】従来のボトル缶の製造方法によって形成した膨出部の拡大図である。
【図１０】従来のボトル缶の製造方法によって形成した膨出部の円周方向の異なる位置における膨出部下面の輪郭を表す説明図である。
【符号の説明】
３１…再成形機
３５…缶
３７…膨出部
４７…再成形ローラ
４７ａ…膨出部再成形部
４７ｂ…逃がし部
４９…軸
６１…ボトル缶の製造装置
７５…縮径機
７７…拡径機
７９…ネジ形成機
８５…開口端
８７…ネジ
Δｈ…再成形代

Claims

有底円筒状の缶胴の開口部を一旦縮径した後、開口端から所定距離を再び拡径し、更に開口端から一定の距離にネジを成形することでネジの形成されない拡径部を膨出部として残すボトル缶の製造方法において、
前記ネジを成形した後に、所定の外周形状を有する再成形ローラを前記膨出部の外周面に転動させて該膨出部を再成形することを特徴とするボトル缶の製造方法。
請求項１記載のボトル缶の製造方法において、
前記開口端から所定距離を拡径するに際し、
前記膨出部の形成位置より再成形代を見込んだ分前記所定距離を延長した位置まで拡径を行うことを特徴とするボトル缶の製造方法。
請求項１又は２記載のボトル缶の製造方法において、
三つ以上の前記再成形ローラを、円周方向等間隔で同時に押し当てて再成形を行うことを特徴とするボトル缶の製造方法。
有底円筒状の缶胴の開口部を縮径する縮径機と、縮径した開口部を開口端から所定距離で拡径する拡径機と、開口端から一定の距離で拡径部にネジを成形すると共にネジの形成されない拡径部を膨出部として残すネジ形成機とを備えたボトル缶の製造装置において、
缶胴の軸線と同方向の軸回りに回動自在な再成形ローラを膨出部の外周面に押圧して転動させる再成形機を備えたことを特徴とするボトル缶の製造装置。
請求項４記載のボトル缶の製造装置において、
前記再成形機は、
少なくとも三つ以上の前記再成形ローラを円周方向等間隔に配設したことを特徴とするボトル缶の製造装置。
請求項４又は５記載のボトル缶の製造装置において、
前記再成形ローラは、
軸線方向一端側の外周に膨出部再成形部を有し、
軸線方向他端側の外周に該膨出部再成形部より大外径とならない逃がし部を有することを特徴とするボトル缶の製造装置。