JP2007229807A - 金属製ボトル缶の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク保持部に対する有底筒状体の保持位置を安定させ、ボトル缶に形成されるネジ山高さを一定にする。
【解決手段】有底筒状体Ｗの底部をダイリング２２に保持した状態で、有底筒状体Ｗを成形して金属製ボトル缶を製造する方法であって、有底筒状体Ｗの開口部を縮径してテーパ部および口金部を成形するネッキング加工工程と、前記口金部にネジ形状を成形するネジ形成加工工程とを有し、前記ネジ形成加工工程では、前記有底筒状体の胴部及びテーパ部の少なくとも一方をダイリング２２に対して押しつけながらネジ形成加工が行われることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、有底筒状体の底部をダイリングに保持した状態で成形して金属製ボトル缶を製造する方法および金属製ボトル缶の製造装置に関する。

一般に、金属製ボトル缶（以下、ボトル缶と称す）は、アルミニウムやアルミニウム合金製の金属板に絞り加工（ｄｒａｗｎｉｎｇ）やしごき加工（ｉｒｏｎｉｎｇ）等の加工を多段階に施すことによって形成され、飲料用の容器として広く使われている（特許文献１参照）。

その製造装置には、金属板から成形された有底筒状体を保持するワーク保持部と、この有底筒状体を成形加工する加工ツールを保持するツール保持部とが備えられていて、有底筒状体は円板面に環状に配列されて保持される一方、加工ツールは各有底筒状体に対向するように円板面に環状に配列されて保持されている。

有底筒状体は、ワーク保持部およびツール保持部と軸方向を一致させて、開口部をツール保持部に向けて保持されている。
ツール保持部には、加工ツールとして、筒状体の開口部を縮径してテーパ部および口金部を成形する（ネックイン加工）ための多数の絞り型や、口金部にネジ形状を形成するネジ形成用ツール、開口端にカール部を形成するカール加工用ツール等、各加工段階に応じた加工を行うための各種のツール（工具）が備えられていて、各ツールが工程順に配列されている。

なお、有底筒状体に加えられる加工の工程としては、開口部を多段階に縮径するネックイン加工工程、ネックイン加工により形成された口金部の形状を整え、高さを揃えるトリマー工程、口金部にネジ形状を成形するネジ形成工程、口金先端を外側に折り曲げるカール部形成工程、カール部を押しつぶすカールかしめ工程等があり、その各工程に応じたツールによって加工が行われる。

さらに、ワーク保持部とツール保持部とは、相対回転可能かつ軸方向に相対進退可能となっていて、これらのワーク保持部とツール保持部とが互いに接近したときに各ツールが各工程に応じた加工を有底筒状体に対して施し、両装置が離れたときに各筒状体に対して次工程のツールが対向するように両装置が相対回転する。このように、両装置が接近して加工を行い、回転するという動作が繰り返されることにより、有底筒状体にはテーパ部、口金部、ネジ形状等が順次形成されてボトル缶としての形状が付与されることになる。

このように形成されたボトル缶は、内容物が充てんされた後に、口金部に装着されたキャップにより密閉される。キャップは、カップ状に形成されたアルミニウムまたはアルミニウム合金製のキャップ材を、口金部の形状に沿うように変形させることにより装着される。このキャップ材の変形（巻き締め）は、一般に、円盤状のローラをキャップ材の外周面に押し付けた状態で回転（転動）させることにより行われる。

ローラは上方（ボトル先端側）に付勢保持されており、最初に口金部上部に当接されて転動し始める。ローラがキャップ材外周面を回転するうちに口金部のネジ山上端部に接触すると、ローラはこのネジ山形状に導かれてネジ上端部からネジ溝に入り、ネジ溝下端部まで転動する。これにより、キャップ材にネジ形状が形成されて、ボトル缶の口金部にキャップが装着されることになる。
特開２００１−２３９３２８号公報

このような製造装置によって製造されたボトル缶に上述した方法でキャップを装着する場合、口金部のネジ山の上端部の高さが一定しないと、キャップを確実に装着できない巻き締め不良が発生するおそれがある。すなわち、キャップを装着する際のネジ形成用のローラがネジ山上端部に当接できないために単にキャップ材上部を転動するだけでネジ形状を形成することができなかったり、ローラが最初にキャップ材のネジ山上に押圧されて口金部のネジ山が潰されるなど、キャップ材に所望のネジ形状を形成することができない。このため、口金部のネジ山の上端部の高さを一定とすることが必要となる。

この問題に対応するには、ボトル缶の口金部にネジ形状を成形するネジ形成加工が、有底筒状体を保持するワーク保持部とツール保持部のネジ形成用ツールとの間を位置決めして行われることから、有底筒状体をワーク保持部に対して正確な位置で保持させることが重要となる。
しかしながら、ネジ形成加工に先立って行われるネックイン加工工程において、縮径されたテーパ部や口金部が絞り型の離型に伴いツール保持部側に引っ張られてしまうため、ネジ形成工程開始時における有底筒状体のワーク保持部に対する保持位置がばらついてしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、ワーク保持部に対する有底筒状体の保持位置を安定させ、ボトル缶に形成されるネジ山高さを一定にすることを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る金属製ボトル缶の製造方法は、有底筒状体の底部をダイリングに保持した状態で、該有底筒状体を成形して金属製ボトル缶を製造する方法であって、前記有底筒状体の開口部を縮径してテーパ部および口金部を成形するネッキング加工工程と、前記口金部にネジ形状を成形するネジ形成加工工程とを有し、 前記ネジ形成加工工程では、前記有底筒状体の胴部及びテーパ部の少なくとも一方を前記ダイリングに対して押しつけながらネジ形成加工が行われることを特徴としている。
請求項２の発明に係る金属製ボトル缶の製造装置は、ネッキング加工によって開口部を縮径してテーパ部および口金部が成形された有底筒状体の底部を保持するダイリングと、前記口金部にネジ形状を成形するネジ形成用ツールとを備え、前記有底筒状体をボトル缶に成形する金属製ボトル缶の製造装置であって、前記ネジ形成用ツールは、前記有底筒状体の開口部に対向するとともに軸方向に相対的に進退可能に設けられ、その軸方向移動によって、前記有底筒状体の胴部にはめこまれる円筒面部及び前記テーパ部に押し付けられる円錐面部の少なくとも一方を備えていることを特徴としている。
この発明によれば、ネジ形成用ツールによるネジ形成加工の際に、有底筒状体をダイリングに押し付けて、有底筒状体を所定位置とすることができる。したがって、有底筒状体の保持位置が安定し、口金部の所定位置に安定してネジ形状を形成することが可能となり、巻き締め不良が生じにくい金属製ボトル缶を製造することができる。

請求項３の発明に係る金属製ボトル缶の製造装置は、前記円筒面部及び前記円錐面部の少なくとも一方を前記ダイリング側へと付勢するバネを備えていることを特徴としている。

ネジ形成用ツールによるネジ形成加工の際に、有底筒状体をダイリングに押し付けて、有底筒状体を所定位置とすることができる。したがって、有底筒状体の保持位置が安定し、口金部の所定位置に安定してネジ形状を形成することが可能となり、巻き締め不良が生じにくい金属製ボトル缶を製造することができる。

以下、図を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
まず、図において符号１０で示される、金属板から成形された有底筒状体Ｗをボトル缶形状に成形するためのボトル缶Ｂの製造装置について説明する。
この製造装置１０によって製造されるボトル缶Ｂは、炭酸飲料、果汁飲料などを入れるためのものであって、アルミニウムまたはアルミニウム合金の金属薄板から形成され、缶胴部よりも小径でネジ形状を有する口金部にキャップが装着されることにより密閉されるものである。

製造装置１０は、金属板から成形された有底筒状体（ワーク）Ｗを保持するワーク保持部２０と、この有底筒状体Ｗを成形加工する加工ツール３２を保持するツール保持部３０と、これら保持部２０，３０を駆動する駆動部１２とを有し、両保持部２０，３０のワーク保持側とツール保持側とが対向する配置となっていて、対向する位置の加工ツール３２によってワークＷに対する加工が施されるようになっている。

ワーク保持部２０は、図２に示すように支持軸１１に支持された円板２１の片面に、ワークＷを保持する複数のダイリング２２が環状に配列されている構成となっている。この円板２１が駆動部１２によって間欠的に回転されることにより、供給部２３からワークＷがダイリング２２に供給されるとともに、成形されたボトル缶Ｂが排出部２４から順次排出される。なお図２では、円板２１の全周に設けられた複数のダイリング２２のうち一部を図示し、残りのダイリング２２の図示を省略している。

ダイリング２２は、図３に示すように、ワークＷの底部がはめ込まれる皿状のダイリング本体２２Ａと、エアにより膨張してワークＷの缶胴部を締め付け保持するリング状中空弾性部材のチャック２２Ｂとで構成されている。

ツール保持部３０は、支持軸１１に支持された円板３１の片側に、各種加工ツール３２が環状に配列されていて、駆動部１２によって円板３１が軸方向に進退するように構成されている。ツール保持部３０には、有底筒状体Ｗの開口部を縮径してテーパ部および口金部を成形する（ネックイン加工）ための多数の絞り型や、口金部にネジ形状を形成するネジ形成用ツール、開口端にカール部を形成するカール加工用ツール等の、各加工段階に応じた加工を行うための加工ツール３２が備えられており、これらの加工ツール３２が工程順に円板３１上に配列されている。各加工ツール３２は、ツール保持部３０が図１の左方に前進した際に、ワーク保持部２０に保持された各有底筒状体Ｗに対して加工を施すことができる。

支持軸１１を回転中心とするワーク保持部２０（円板２１）の回転位置は、開口部をツール保持部３０側に向けた各有底筒状体Ｗの中心軸が各加工ツール３２の中心軸に一致するように設定される。そして、駆動部１２による円板２１の間欠的回転によって、各有底筒状体Ｗは次工程用の各加工ツール３２に対向する位置に回転されて、次の段階の加工が施されることになる。

つまり、ツール保持部３０が前進してワーク保持部２０とツール保持部３０とが互いに接近したときに、各加工ツール３２が各工程に応じた加工をワークＷに対して施し、両保持部２０，３０が離れたときに各ワークＷに対して次工程の加工ツール３２が対向するようにワーク保持部２０が回転する。このように、両保持部２０，３０が接近して加工を行い、離れるとともに回転するという動作が繰り返されることにより、有底筒状体Ｗにはテーパ部、口金部、ネジ形状等が順次形成されてボトル缶Ｂとしての形状が付与されることになる。

図３に、加工ツール３２の一つであるネジ形成用ツール４０を示す。ネジ形成用ツール４０は、円板３１に取り付けられた第１ハウジング４１と、第１ハウジング４１に対して進退自在に取り付けられた第２ハウジング４２とを有し、全体が図示しない駆動装置によって回転軸Ｏ周りに回転駆動される。

第２ハウジング４２は、図示しない付勢部材によって第１ハウジング４１に対して先端側（図の左方）に付勢保持されており、その内側にワークＷの口金部内周面に当接される中子４３Ａと外周面に当接される外子４３Ｂとを備えている。
これら中子４３Ａおよび外子４３Ｂは略円柱状の先端部外周面にネジ形状形成用の凹凸形状を有し、それぞれの軸を中心として回転自在であるとともに、第１ハウジング４１に対する第２ハウジング４２の位置に応じて径方向に移動するカムローラＣ１，Ｃ２によって径方向に移動されることにより、互いの凹凸形状間にワークＷの口金部を挟み込み変形させることができる。

第２ハウジング４２の先端側に固定された第３ハウジング４４には、押さえ環４７が軸Ｏ中心に回転自在に取り付けられている。押さえ環４７には、バネ４５を介して先端側に付勢された弾性部材４６が取り付けられている。弾性部材４６は、ワークＷに形成されたテーパ部に沿う円錐面４６ａと缶胴部に沿う円筒面４６ｂとを有し、ワークＷに対してツール保持部３０（ネジ形成用ツール４０）が前進した際にワークＷに押し付けられるようになっている。

なお、符号２５はワーク保持部２０側に固定されたストッパー部材であって、このストッパー部材２５に押さえ環４７が当接することにより、押さえ環４７が固定された第３ハウジング４４、第２ハウジング４２およびその内側に備えられた中子４３Ａ，外子４３Ｂのワーク保持部２０（ダイリング２２）に対する軸方向最前進位置が決定される。

つぎに、以上のように構成された製造装置１０によるボトル缶Ｂの製造について説明する。
まず、供給部２３によってダイリング２２に供給された際にワークＷは、円板２１の間欠的回転によって、各工程用にツール保持部３０に備えられた加工ツール３２に対向する各位置へと順次移動する。

円板２１の間欠回転とツール保持部３０の進退とが繰り返されることにより、各回転位置における際にワークＷに対して各工程の加工が施される。すなわち、有底円筒状のワークＷの開口部がネックイン加工により徐々に縮径されて、テーパ部および口金部形状が形成される。このネックイン加工によって、ワークＷは加工ツール３２によってツール保持部３０側に引き出されて、図３に示すようにダイリング２２から浮き上がった状態となっている。

各種の加工を施されてテーパ部および口金部形状が形成されたワークＷに対して、図２に示す位置Ａにおいて、ネジ形成加工が施される。ネジ形成加工では、まず図３に示すように、ワーク保持部２０の前進により円筒面４６ｂがワークＷのテーパ部から缶胴部にはめ込まれる。
さらにワーク保持部２０が前進すると、図４に示すように弾性部材４６の円錐面４６ａがワークＷのテーパ部に押し付けられて、バネ４５の付勢力によってワークＷがダイリング２２に押し込まれて、図３に示す浮き上がりがなくなり、ワークＷがワーク保持部２０に対する所定の軸方向位置に移動する。

ワーク保持部２０がさらに前進することにより、図５に示すようにバネ４５が圧し縮められながらさらにワークＷがダイリング２２に押し付けられ、押さえ環４７がストッパー部材２５に当接する。このストッパー部材２５と押さえ環４７との当接により、第２ハウジング４２および第３ハウジング４４の前進は停止され、さらにワーク保持部２０が前進することにより第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との軸方向間隔が狭められる。

第１ハウジング４１が所定位置にまで前進することにより、図６に示すように第２ハウジング４２に対して第１ハウジング４１が前進し、カムローラＣ１，Ｃ２が第１ハウジング４１の斜面４１ａ，４１ｂに沿ってそれぞれ移動して、中子４３Ａおよび外子４３Ｂを移動させる。これによってワークＷの口金部形状の内外周に前進していた中子４３Ａと外子４３Ｂとの間が互いに押圧され、さらにネジ形成用ツール４０全体が回転軸Ｏ周りに回転されて、ネジ形成加工が行われる。

このネジ形成加工時には、上述したようにワークＷはワーク保持部２０に対して所定の軸方向位置にあり、ネジ形状を形成する中子４３Ａおよび外子４３Ｂも、ストッパー部材２５によってワーク保持部２０に対して所定の軸方向位置となっている。つまり、ワークＷと中子４３Ａおよび外子４３Ｂとは常に一定の位置関係となり、ワークＷの口金部ネジ山は、常に一定の高さに形成されることになる。

上述したネジ形成加工の後、さらにワークＷに対してトリミング加工、カール加工等が行われることにより、ワークＷを成形して製造されたボトル缶Ｂは、排出部２４によって製造装置１０から排出される。

本発明の一実施形態による金属製ボトル缶の製造装置を示す模式図である。 図１に示すII-II線に沿う矢視図である。 図１に示す製造装置の要部を示し、ネジ形成加工工程においてネジ形成用ツールの先端部が有底筒状体に接近した状態を示す断面図である。 図１に示す製造装置の要部を示し、ネジ形成加工工程において弾性部材が有底筒状体に当接した状態を示す断面図である。 図１に示す製造装置の要部を示し、ネジ形成加工工程において弾性部材が有底筒状体をダイリングに押し付けた状態を示す断面図である。 図１に示す製造装置の要部を示し、ネジ形成加工時の状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ 金属製ボトル缶の製造装置
２２ ダイリング
３０ ツール保持部
４０ ネジ形成用ツール
４５ バネ
４６ａ 円錐面（円錐面部）
４６ｂ 円筒面（円筒面部）
Ｂ ボトル缶
Ｗ ワーク（有底筒状体）

Claims (3)

1. 有底筒状体の底部をダイリングに保持した状態で、該有底筒状体を成形して金属製ボトル缶を製造する方法であって、
   前記有底筒状体の開口部を縮径してテーパ部および口金部を成形するネッキング加工工程と、前記口金部にネジ形状を成形するネジ形成加工工程とを有し、
   前記ネジ形成加工工程では、前記有底筒状体の胴部及びテーパ部の少なくとも一方を前記ダイリングに対して押しつけながらネジ形成加工が行われることを特徴とする金属製ボトル缶の製造方法。
2. ネッキング加工によって開口部を縮径してテーパ部および口金部が成形された有底筒状体の底部を保持するダイリングと、前記口金部にネジ形状を成形するネジ形成用ツールとを備え、前記有底筒状体をボトル缶に成形する金属製ボトル缶の製造装置であって、
   前記ネジ形成用ツールは、前記有底筒状体の開口部に対向するとともに軸方向に相対的に進退可能に設けられ、その軸方向移動によって、前記有底筒状体の胴部にはめこまれる円筒面部及び前記テーパ部に押し付けられる円錐面部の少なくとも一方を備えていることを特徴とする金属製ボトル缶の製造装置。
3. 前記円筒面部及び前記円錐面部の少なくとも一方を前記ダイリング側へと付勢するバネを備えていることを特徴とする請求項２に記載の金属製ボトル缶の製造装置。

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