JP2003230924A - 缶胴の縮径加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 縮径ダイによる成形加工中における缶胴の座
屈発生を防ぎ、大きな縮径加工を行うことができ、且つ
縮径加工部の傾斜角を大きくすることができる。 【解決手段】 弾性膜を有する流体圧力保持具１３を缶
胴内に挿入し、縮径加工操作を行う間、該流体圧力保持
具に流体を流入して弾性膜を膨張させることにより、縮
径加工部の缶胴内壁に押圧力を負荷して、成形圧力に対
して缶胴を保持する。流体圧力保持具を、缶底内面に達
する支柱１４で支持して、縮径加工中に該流体圧力保持
具に加わる軸荷重を支柱１４を介して缶体支持台５に伝
達することによって、缶胴の座屈強度に制限を受けるこ
となく、大きな縮径加工ができる。膨張した流体圧力保
持具１３の下方缶内空間部に流体を供給して、流体圧力
保持具が成形圧力により軸方向に変形することを防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＩ缶等の缶胴の
開口端部を縮径加工する縮径加工方法及びその装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ジュース缶、ビール缶、炭酸飲料缶、コ
ーヒー缶等に用いられる金属缶は、主に蓋の材料使用量
節減等を目的として、缶胴端部の蓋を取り付ける部分を
縮径するいわゆるネックイン成形が行われている。従
来、缶胴の開口端部を縮径加工する縮径加工方法には、
縮径ダイを用いて行うダイネック成形方式と、成形ロー
ルを用いて行うロールネック成形方式がある。従来のダ
イネック成形方式による縮径加工装置は、図４に示すよ
うに、成形される予定の缶胴端部の外径よりも小さい内
径の穴部を持つ縮径ダイ３０とその穴部内に配置され縮
径ガイド３１からなる縮径ダイ装置３２と、該縮径装置
と同軸的に配置された缶体支持台３３を有し、縮径ダイ
装置又は缶体支持台を、あるいは両方を相対的に軸方向
に変位駆動可能に構成されている。縮径加工は、図４
（ａ）〜（ｃ）に示すように、缶体支持台３３に供給さ
れた缶体を縮径ダイ装置に向かって相対的に移動するこ
とによって、缶胴開口端部が縮径ダイ３０の漏斗状成形
型面３４に突き当たり、漏斗状成形型面３４に沿って進
むことで、その直径が次第に減少し、さらに縮径ガイド
３１の外周面に接触して進み、缶胴開口先端部が縮径ダ
イの内周面とガイド外周面との隙間に入って進むことに
より、縮小直径部２６と傾斜部２７からなるネックイン
部が成形される。成形後、缶体支持台３３と縮径ダイ装
置３２が相対的に離れることにより、１段の縮径加工を
終了する。このような、縮径加工を缶体が所望のネック
イン径に達するまで行う（図４では、３段目の縮径加工
を示している）。

【０００３】上記のようにして行われるダイネック成形
方式による成形では、成形荷重が缶体の胴壁に全てかか
り、肉厚の薄いＤＩ缶では座屈し易くなるため、１回当
たの縮径量Ｂを大きくとるのが困難である。また、傾斜
部２７の傾斜角Ａを大きくすると、円周方向に折れ曲が
りが生じ易くなり、傾斜角を大きくとることができず、
縮径量に対する縮径部の高さを必然的に高くしなければ
ならない欠点がある。そして、縮径加工に際して、縮径
加工部の板厚が薄い程、縮径加工部にしわが発生し不良
品が生じ易いが、それを防止するために縮径加工部を部
分的に肉厚にすると、その分、成形荷重が高くなり、上
記のように缶胴の座屈や傾斜部の折れ曲がり現象が発生
するので、しわの発生を防止し且つ縮径量を大きくする
ために縮径加工部の肉厚を厚くすることも制限される。
一方、成形ロールネック加工方式による縮径加工は、成
形ロールと缶胴内に挿入された金属ロールで缶胴を挾み
込んで成形加工を行うため、最大縮径量は金属ロールが
トリップ運動を行って缶胴から抜けることが可能な直径
に制限を受け、縮径量を大きくとることはできない欠点
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
縮径加工方法及び装置の欠点を解消しようとするもので
あり、縮径量を従来よりもはるかに大きくとることがで
き、また、成形荷重が缶胴に負荷されるのを減少又は無
くして成形加工中における缶胴の座屈発生を防ぎ大きな
縮径加工を行うことができ、且つネック部分の傾斜角を
大きくして縮径加工部の高さを低くすることができ、し
かも缶胴の縮径加工部の肉厚も制限を受けることなく肉
厚にして大きな縮径量とすることが可能である縮径加工
方法およびその装置を提供することを目的する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する本
発明の縮径加工方法は、缶胴の開口端部を縮径加工する
縮径加工方法において、内部に流体を流入することによ
り膨張する弾性膜を有する流体圧力保持具を缶胴内に挿
入し、少なくとも縮径加工操作を行う間、該流体圧力保
持具に流体を流入して弾性膜を膨張させることにより、
縮径加工部の缶胴内壁に押圧力を負荷して、成形圧力に
対して缶胴を保持するようにしたことを特徴とするもの
である。前記圧力流体保持具は、成形荷重が主に缶胴軸
方向に作用する縮径加工方法のみならず、成形荷重が主
に缶胴半径方向に作用する縮径加工方法にも適用でき、
何れの縮径加工方法においても成形荷重に対して缶胴を
保持する機能を果たすことができる。

【０００６】前記流体圧力保持具は、缶底内面に達する
支柱で支持して、縮径加工中に該流体圧力保持具に加わ
る軸荷重を前記支柱を介して缶体支持台に伝達すること
によって、成形荷重を支柱が受けるので缶体の座屈強度
に制限を受けることなく、大きな縮径加工ができる。ま
た、縮径加工中、膨張した流体圧力保持具の下方缶内空
間部に空気等の流体を供給して加圧することにより膨張
した流体圧力保持具を支え、該流体圧力保持具が成形圧
力により軸方向変形することを防止することができて望
ましい。

【０００７】また、上記縮径加工方法を実施するための
本発明の縮径加工装置は、缶胴の開口端部を縮径加工工
具により縮径加工する縮径加工装置において、缶胴支持
台に支持される缶胴の開口部に向けて相対的に軸方向に
移動可能に設けた駆動ロッドに、内部に流体を流入する
ことにより膨張する弾性膜を有する流体圧力保持具を缶
胴内に挿入且つ抜取り可能に設け、少なくとも縮径加工
操作を行う間、該流体圧力保持具に流体を流入して弾性
膜を膨張させることにより、縮径加工部の缶胴内壁に押
圧力を負荷して、成形圧力に対して缶胴を保持し、縮径
加工後は流体圧力保持具から流体を排出することによ
り、缶胴から抜き取ることができるようにしてなること
を特徴とする。

【０００８】前記縮径加工は、縮径ダイにより缶胴端部
を縮径加工する縮径加工のみならず、成形ロールにより
缶胴端部を縮径加工する縮径加工にも適用可能であり、
縮径ダイによる縮径加工装置は、前記流体圧力保持具
が、缶底内面に達する支柱に連結され、縮径加工中に該
流体圧力保持具に加わる軸荷重を前記支柱を介して缶体
支持台に伝達するようにすることが望ましい。また、前
記駆動ロッドに、前記流体圧力保持具に流体を給排出す
る第１ノズルと、膨張した流体圧力保持具の下方缶内空
間部に加圧流体を供給する第２ノズルを有するノズルボ
ディを設けて、流体圧力保持具の下方缶内空間部に加圧
流体を供給するようにするのが望ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１及び図２に示
す実施形態により詳細に説明する。図１は、本実施形態
に係る縮径加工装置による縮径加工時の要部断面を示
し、図２は縮径加工工程を示している。本実施形態の縮
径加工装置１は、縮径ダイ装置２と、縮径加工時に缶体
内部に挿入して缶胴内壁に押圧力を負荷する流体圧力保
持装置３、縮径ダイ装置と対抗して缶体の底部を支持す
る缶体支持台５とから構成され、縮径ダイ装置２と缶体
支持台５の何れか一方が又は両方が駆動されて、縮径ダ
イ装置と缶体支持台が対向して相対的に軸方向に変位で
きるようになっている。本実施形態では、説明の便宜上
縮径ダイが上下駆動するとして説明する。

【００１０】縮径ダイ装置２は、円筒状のダイ装置本体
６の端部に、内周面が縮径加工する缶開口端のネックイ
ン形状に対応する漏斗状成形型面７となっている縮径ダ
イ８が設けられ、その内部に缶胴端部が入る隙間を介し
て円筒状の成形ガイド９が設けられている。ダイ装置本
体６は、図示しない駆動手段により上下動する可動フレ
ーム１０に固定され、可動フレームの駆動によりに缶体
支持台５に載置されている缶体２５に向けて上下駆動さ
れる。

【００１１】流体圧力保持装置３は、縮径ダイ装置本体
６及びそれに固定されている成形ガイド９を貫通して軸
方向に上下駆動に設けられた中空の駆動ロッド１１、該
駆動ロッドの下端に固定されたノズルボディ１２、該ノ
ズルボディの下部外周に設けられた弾性膜体よりなるタ
イヤチューブ状の流体圧力保持具１３、及び該流体保持
具に負荷される軸方向荷重を缶底に伝えるための支柱１
４とから構成されている。ノズルボディ１２には、前記
流体圧力保持具１３に加圧用エアを給排気するための第
１ノズル１６と、缶内に挿入された流体圧力保持具１３
下方の缶内空間部にエアを供給するための第２ノズル１
７を有し、且つそれらのノズルに通じる第１流路１８及
び第２流路１９が上方に延びて駆動ロッドの貫通孔２０
に面して形成され、それぞれに該貫通孔２０を通って配
管された第１ホース２１及び第２ホース２２が固定され
ている。第１ホース及び第２ホースは、それぞれ図示し
ないエア供給ポンプに連結され、途中に圧力調整弁、レ
ギュレーター等が設けられ、縮径加工中流体圧力保持具
１３の内圧及び缶内の圧力を所定圧力に維持するように
制御される。また、第１ホースの管路には、縮径加工後
流体圧力保持具が瞬時に収縮するように、適宜開放弁を
設けるか又は吸引ポンプが連結されている。前記支柱１
４は、縮径加工する缶体の高さに応じて長さの異なるも
のと交換できるように、ノズルボディ１２に着脱可能に
設けられている。

【００１２】次に、以上のように形成された本実施形態
の縮径加工装置での、缶の縮径加工方法を図２により説
明する。製缶工程において、絞りしごき加工（ＤＩ加
工）され開口端部を所定高さに切断された缶体２５は、
縮径加工ステーションに供給され１乃至複数回の縮径加
工を行う。縮径加工装置には、縮径量に応じて直径の異
なる漏斗状成形型面７を有する縮径ダイ８及び成形ガイ
ド９を有する縮径ダイ装置２が、縮径加工の段数に応じ
て複数配置されている。図２は、２段目の縮径加工を行
っている状態を示しているが、その方法は各段とも同様
である。図２において、（ａ）は縮径ダイ装置２及び流
体圧力保持装置３がホームポジションにある状態を示し
ている。この状態では流体圧力保持具１３にはエアは供
給されなく、図１（ｂ）に拡大して示すように収縮した
状態にあり、その外周径が缶体の開口径よりも特段に小
さく、流体圧力保持装置３が下降することにより、缶体
内に容易に挿入できる。この状態で缶体支持台５に缶体
２５が供給されると、縮径ダイ装置２と共に流体圧力保
持装置３が下降し、支柱１４の下端部１５が缶体２５の
底面に当たるとそれらの下降が停止し、同図（ｂ）に示
す工程に移る。なお、支柱１４の下端があたる個所の缶
底面は、図示のように缶支持台面に支持されている状態
にあり、支柱が当たっても変形することはない。なお、
本実施形態では、缶胴の底部がほぼ平面からなる形状を
例示して説明しているが、他の底部形状を持つ缶胴であ
れば缶体支持台５、支柱の下端部１５の形状を缶体の底
部形状に適合するように、例えば図３（ａ）（ｂ）に示
すように、缶体支持台５'、５''及び支柱の下端部１
５'、１５''で示す形状に適宜変更すればよい。

【００１３】次いで第１ホースから第１ノズル１６を介
して流体圧力保持具３にエアが供給されて、流体圧力保
持具１３が膨張して、図２（ｂ）に示すように、缶体の
縮径加工部及びその下部の缶体内周面に押圧力を負荷し
て縮径加工中缶体を保持する。流体圧力保持具１３は、
縮径加工中縮径加工圧に対抗する所定の内圧を維持する
ように、供給エアが制御される。流体圧力保持具が膨張
して所定内圧に達した状態で第２ホースにエアが供給さ
れ、第２ノズル１７を介して缶内にエアを供給して、縮
径加工中に縮径加工圧力が負荷されたときに流体圧力保
持具が下方になびくのを防止するために、缶内を加工圧
に対抗する所定圧に維持する。

【００１４】この状態で、縮径ダイ装置２が下降してく
ると、缶体の開口端部が縮径ダイの漏斗状の成形型面７
に当たり、さらに下降することによって開口端部が成形
型面に沿って進むことで成形型面７により縮径方向の荷
重を受けて直径が減少し、引き続き成形ガイド９の外周
面に沿って移動し、成形ガイド９と縮径ダイとの隙間に
入り、開口端部が所定径に縮径加工される。この縮径加
工中、縮径ダイ８の加工圧により缶体に軸荷重が負荷さ
れると共に、縮径加工する傾斜部分には、内方に折曲方
向の分力が作用する。しかしながら、本実施形態では、
流体圧力保持具が膨張して縮径加工部の缶胴内壁に押圧
力を負荷してバックアップしているので、縮径ダイから
の成形力は缶胴加工部を介して流体圧力保持具で受け、
さらに支柱１５を介して缶底に伝えるので、缶胴に加わ
る軸荷重は僅かである。流体圧力保持具は弾性膜で形成
されているので、エアを供給することによって缶胴の形
状に対応して膨張することができ、縮径加工部内壁との
間に隙間が生じることなく、均一に押圧力を負荷するこ
とができる。

【００１５】また、本実施形態では、流体圧力保持具下
部の缶内空間部にも加圧エアを供給して缶内を陽圧にし
ているので、縮径加工中に加工圧で弾性膜が下方になび
くことがなく、流体圧力保持具が確実に缶胴をバックア
ップできる。そのため、縮径加工部に負荷される成形荷
重が缶胴に軸荷重として作用する割合が少なく、座屈を
起し難くい。したがって、成形部分の板厚を厚くして、
１工程の縮径量をより大きく設定でき、工程数を削減で
きると共にしわの発生を抑えることができる。また、ネ
ック部の傾斜角を大きくすることができるので、縮径加
工部の高さを低くして大きな縮径量を得ることができ、
缶の高さを極力低くすることができる。

【００１６】以上、本発明の一実施形態について説明し
たが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、
その技術的思想の範囲内で種々の設計変更が可能であ
る。例えば、前記流体圧力保持具に供給される流体はエ
アに限らず、油等の液体又はその他の流体であってもよ
い。また、前記実施形態では支柱を設け、さらに流体圧
力保持具下方の缶内空間部にエアを供給して縮径加工中
缶内を加圧するようにしたが、望ましくはないが必ずし
も前記両方の手段を採用する必要はなく、どちらか一方
の手段のみを採用するか、あるいは両方の手段を採用し
なくても可能である。支柱を設けない場合は、流体圧力
保持具に作用する加工圧は、該流体圧力保持具を取り付
け支持しているノズルボディを介して駆動ロッドに伝達
されることになる。

【００１７】また、本発明は必ずしもダイネック加工方
式の場合にかぎらず、ロールネック加工方式等他の方式
による縮径加工にも適用できる。また、縮径加工する缶
体もＤＩ缶に限らず、その他の２ピース缶や３ピース缶
の縮径加工にも適用可能である。さらに、本発明の流体
圧力保持装置による缶胴の縮径加工は、流体圧力保持装
置が膨張した状態で缶胴の変形に順応にして、常に缶胴
内壁に密着して缶胴に均一荷重を負荷して缶胴を保持で
きるので、缶胴の縮径加工は必ずしもネックイン加工に
限らず、缶胴中間部での縮径加工にも適用でき、また縮
径加工は直径方向への均一な縮径加工に限らず、缶胴の
部分的又は不均一な凹部変形による縮径加工にも適用で
きる。したがって、請求項１及び請求項６に記載の発明
は、以上の縮径加工を含む缶胴の縮径加工方法又は縮径
加工装置である。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、缶胴の縮
径加工圧を伸縮可能な流体圧力保持具で受けるので、縮
径量を従来よりもはるかに大きくとることができる。特
に、ダイネック方式による縮径加工装置においては、成
形力が缶胴の軸方向に負荷されるのを減少又は無くする
ことができるので、成形加工中に缶胴が座屈する恐れが
なく、成形部分の板厚を厚くして１工程の縮径量をより
大きく設定でき、工程数を削減できる。また、ネック部
の傾斜角を大きくとることができるので、傾斜部の高さ
を低くすることができ、全体として缶高を削減すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る縮径加工装置による縮
径加工時の状態での要部断面を示す概略図である。

【図２】本発明の実施形態に係る縮径加工装置による縮
径加工工程を示す模式図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の他の実施
形態に係る縮径加工装置の缶体支持台と支柱の下端部の
形状を示す要部断面図である。

【図４】従来のダイネック成形方式による縮径加工工程
を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 縮径加工装置 ２ 縮径
ダイ装置 ３ 流体圧力保持装置 ５、
５'、５'' 缶体支持台 ６ ダイ装置本体 ７ 漏斗
状成形型面 ８ 縮径ダイ ９ 成形
ガイド １０ 可動フレーム １１ 駆
動ロッド １２ ノズルボディ １３ 流
体圧力保持具 １４ 支柱 １６ 第
１ノズル １７ 第２ノズル ２５ 缶
体 ２６ 最小直径部 ２７ 傾
斜部

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 缶胴の開口端部を縮径加工する縮径加工
   方法において、内部に流体を流入することにより膨張す
   る弾性膜を有する流体圧力保持具を缶胴内に挿入し、少
   なくとも縮径加工操作を行う間、該流体圧力保持具に流
   体を流入して弾性膜を膨張させることにより、縮径加工
   部の缶胴内壁に押圧力を負荷して、成形圧力に対して缶
   胴を保持するようにしたことを特徴とする缶胴の縮径加
   工方法。
2. 【請求項２】 前記圧力流体保持具が、主に缶胴軸方向
   に作用する成形荷重に対して缶胴を保持する請求項１に
   記載の縮径加工方法。
3. 【請求項３】 前記縮径加工が、縮径ダイにより缶胴端
   部を縮径加工する縮径加工方法である請求項１又は２に
   記載の縮径加工方法。
4. 【請求項４】 前記圧力流体保持具が、主に缶胴半径方
   向に作用する成形荷重に対して缶胴を保持する請求項１
   に記載の縮径加工方法。
5. 【請求項５】 前記縮径加工が、成形ロールにより缶胴
   端部を縮径加工する縮径加工方法である請求項１又は４
   に記載の縮径加工方法。
6. 【請求項６】 前記流体圧力保持具は、缶底内面に達す
   る支柱に支持され、縮径加工中に該流体圧力保持具に加
   わる軸荷重を前記支柱を介して缶体支持台に伝達するよ
   うにしたことを特徴とする請求項１又は３に記載の縮径
   加工方法。
7. 【請求項７】 縮径加工中、膨張した前記流体圧力保持
   具の下方缶内空間部に加圧流体を供給して前記流体圧力
   保持具を支え、該流体圧力保持具が成形圧力により軸方
   向に変形することを防止するようにした請求項１〜６何
   れかに記載の縮径加工方法。
8. 【請求項８】 缶胴の開口端部を縮径加工工具により縮
   径加工する縮径加工装置において、缶胴支持台に支持さ
   れる缶胴の開口部に向けて相対的に軸方向に移動可能に
   設けた駆動ロッドに、内部に流体を流入することにより
   膨張する弾性膜を有する流体圧力保持具を缶胴内に挿入
   且つ抜取り可能に設け、少なくとも縮径加工操作を行う
   間、該流体圧力保持具に流体を流入して弾性膜を膨張さ
   せることにより、縮径加工部の缶胴内壁に押圧力を負荷
   して、成形圧力に対して缶胴を保持し、縮径加工後は流
   体圧力保持具から流体を排出することにより、缶胴から
   抜き取ることができるようにしてなることを特徴とする
   缶胴の縮径加工装置。
9. 【請求項９】 前記縮径加工工具が縮径ダイである請求
   項８に記載の縮径加工装置。
10. 【請求項１０】 前記縮径加工工具が成形ロールである
    請求項８に記載の縮径加工装置。
11. 【請求項１１】 前記流体圧力保持具は、缶底内面に達
    する支柱に連結され、縮径加工中に該流体圧力保持具に
    加わる軸荷重を前記支柱を介して缶体支持台に伝達する
    ようにしたことを特徴とする請求項８〜１０の何れかに
    記載の縮径加工装置。
12. 【請求項１２】 前記駆動ロッドに、前記流体圧力保持
    具に流体を給排出する第１ノズルと、膨張した流体圧力
    保持具の下方缶内空間部に加圧流体を供給する第２ノズ
    ルを有するノズルボディを設けてなる請求項８〜１１の
    何れかに記載の縮径加工装置。