JP4149191B2 - 金属製ボトル缶の製造方法および製造装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
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。
【0002】
【従来の技術】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
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、前記ネッキング加工工程の後に、前記有底筒状体の開口端面に当接する押付ツールを用いて前記有底筒状体を前記ダイリングに対して押し付ける押し付け工程と、前記押し付け工程の後に、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することを特徴としている。
この発明によれば、ネジ形成加工の直前に有底筒状体をダイリングに押し付けることにより、有底筒状体が所定位置に保持された状態でのネジ形成加工が可能となる。したがって、ボトル缶の形成されるネジ山高さが一定となり、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可能となる。
【0014】
請求項2の発明に係る金属製ボトル缶の製造装置は、有底筒状体の底部を保持するダイリングと、該有底筒状体を各種形状に成形する複数の成形ツールを有するツール保持部とを備え、該ツール保持部に備えられた前記各成形ツールによって順次前記有底筒状体に対する加工を行うことにより金属製ボトル缶を成形する装置であって、前記成形ツールとして、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ための絞り型と、該絞り型による口金部成形後に前記有底筒状体の開口端面に当接して前記有底筒状体を前記ダイリングに対して押し付ける押し付けツールと、該押し付けツールによって前記有底筒状体を前記ダイリングに対して押し付けた後に、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前に押し付けツールが有底筒状体をダイリングに対して押し付けるので、ネジ形成加工の際に有底筒状体を所定位置に保持させて、有底筒状体の所定位置にネジ形状を形成することができる。したがって、所定位置にネジ形状が形成され、巻き締め不良が生じにくい金属製ボトル缶の製造が可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
以上、ネジ形成用ツール40を用いてワークWをダイリング22に押し込んで所定位置とする製造装置10および製造方法について説明したが、図7に示すような押し付けツール50を加工ツール32の一つとしてツール保持部30に組み込み、この押し付け工程を一工程とするような製造装置を用いてもよい。
【0034】
この押し付けツール50は、円板31に取り付けられたピン51と、このピン51に対して軸方向に移動可能に取り付けられたフィーダ52とが、弾性体(例えばバネ)53を介して連結された構成となっている。フィーダ52は、ワークWの開口部の内周面に嵌合する円柱部52aとワークWの開口端面に当接するフランジ52bとを有している。円柱部52aは、フランジ52bによって押圧されるワークWの開口部が変形するのを防止している。なお、弾性体53の反発力は、押し付けツール50によってワークWに加えられる荷重がワークWを座屈させない程度となるように設定されている。この押し付けツール50を前進する円板31によって前進させ、ピン51および弾性体53を介してフィーダ52をワークWに当接させることにより、ワークWをダイリング22に押し込むことができる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明に係る金属製ボトル缶の製造方法によれば、ネジ形成加工の直前に有底筒状体をダイリングに押し付けることにより、有底筒状体が所定位置に保持された状態でのネジ形成加工が可能となる。したがって、ボトル缶の形成されるネジ山高さが一定となり、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可能となる。
【0036】
請求項2の発明に係る金属製ボトル缶の製造装置によれば、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。
【0037】
請求項3の発明に係る金属製ボトル缶の製造装置によれば、ネジ形成用ツールによるネジ形成加工の前に押し付けツールが有底筒状体をダイリングに対して押し付けるので、ネジ形成加工の際に有底筒状体を所定位置に保持させて、有底筒状体の所定位置にネジ形状を形成することができる。したがって、所定位置にネジ形状が形成され、巻き締め不良が生じにくい金属製ボトル缶の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 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2】 図1に示すII-II線に沿う矢視図である。
【図3】 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4】 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5】 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6】 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。
【図7】 本発明の他の実施形態による金属製ボトル缶の製造装置の要部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
46 弾性部材
50 押し付けツール
53 弾性体
B ボトル缶
W ワーク(有底筒状体)

Claims (2)

  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、前記ネッキング加工工程の後に、前記有底筒状体の開口端面に当接する押付ツールを用いて前記有底筒状体を前記ダイリングに対して押し付ける押し付け工程と、前記押し付け工程の後に、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することを特徴とする金属製ボトル缶の製造方法。
  2. 有底筒状体の底部を保持するダイリングと、該有底筒状体を各種形状に成形する複数の成形ツールを有するツール保持部とを備え、該ツール保持部に備えられた前記各成形ツールによって順次前記有底筒状体に対する加工を行うことにより金属製ボトル缶を成形する装置であって、
    前記成形ツールとして、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ための絞り型と、該絞り型による口金部成形後に前記有底筒状体の開口端面に当接して前記有底筒状体を前記ダイリングに対して押し付ける押し付けツールと、該押し付けツールによって前記有底筒状体を前記ダイリングに対して押し付けた後に、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ることを特徴とする金属製ボトル缶の製造装置。
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