JP2005047609A - ロールオンキャッピング方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ネジ成形寸法の安定化を図ることができ、開栓時の開栓角度の増大化を防ぎ、かつ、開栓性を向上させる。
【解決手段】 天板部４の周辺部から軸線方向に延びた円筒部５を備えたキャップ粗形材３を容器１の口部１０に被せ、その円筒部５の周面にネジ成形を施し、かつ前記円筒部５の開口端であるスカート裾部９を内周側に絞る裾締め成形を施すロールオンキャッピング方法であって、前容器１の口部１０に被せた前記キャップ粗形材３の天板部４に所定の成形加工（Ｓ１）を施すとともに、前記スカート裾部９を自由にした状態で前記円筒部５の周面にネジ成形（Ｓ２）を施し、その後そのネジ成形された部分の仕上げ成形と前記スカート裾部の裾締め成形（Ｓ５）とを同時に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製のボトル型缶の口部などの予めネジ山が形成されている容器の口部に、キャップとして成形される有底円筒状でかつネジ部の無いキャップ粗形材を被せ、そのキャップ粗形材の周面にネジ溝を成形し、さらにスカート裾部に裾締め成形を行うロールオンキャッピング方法およびその方法を実施する装置に関するものである。

通常、容器の金属製キャップは、天板部とその外周から垂下するスカート裾部とにより構成されている。そして、容器の口部にキャップ粗形材が被せられ、その後にキャップ粗形材のスカート裾部の外側からネジ成形ロールにより押圧され、容器口部のネジ山（雄ネジ部）と適合したネジ溝を有するキャップが形成される。容器口部に被せたキャップ粗形材の天板部の成形およびネジ成形ならびに裾締め成形を行う加工をロールオンキャッピングと称しており、そのキャッピング装置の一例が、特許文献１や特許文献２に記載されている。これらの特許文献に記載されたキャッピング装置は、容器の口部に被せたネジ無しキャップの外面にネジ部を成形しつつ、キャップのスカート裾部を内側に絞り込んでキャッピングを行うように構成されている。すなわち、キャップの外側からネジ成形ロールを押圧させて、キャップの雌ネジ部（ネジ溝）の成形を行い、一方、裾締めロールを容器の口部の環状凸部の下側に押圧させて、裾締めを行う。

このようなネジ成形ロールおよび裾締めロールの移動は、円錐カム（コーンカムとも呼ぶ）を昇降させ、制御された半径方向の力を作用させるネジ成形ロール開閉機構および裾締めロール開閉機構により行われ、ネジ成形ロールが容器の口部に予め設けられている雄ネジ部に沿うようにキャップ外面を転動し、その結果、所定の雌ネジ部がキャップに成形される。一方、裾締めロールは、容器口部に予め形成されている環状凸部の下面に沿うように回り、その結果、キャップに所定の裾締め部が絞り成形されるようになっている。

従来から知られている前述した構造の成形ヘッドは、キャップのネジ成形を行う２個もしくは２個以上のネジ成形ロールと、キャップのスカート裾部を内側に絞り込んで裾締め成形を行う２個もしくは２個以上の裾締めロールとを備えている。そして、これらのロールの半径方向への移動を、前述の通り、円錐カムの昇降により行うように構成されている。

この種の装置で対象とするキャップは、アルミ合金製やスチール製の薄板を素材とする加工性の良好なものが用いられる。そのため、ネジ成形ロールおよび裾締めロールをキャップ粗形材に押圧する押圧力は、捩りスプリングなどの弾性部材によって発生させている。それに伴って、ネジ成形ロール開閉機構および裾締めロール開閉機構は、ネジ成形ロールおよび裾締めロールをキャップの外周面まで案内し、また後退させるように構成されている。言い換えれば、ネジ成形ロール開閉機構および裾締めロール開閉機構は、コーンカムの軸方向の移動によって、ネジ成形ロールおよび裾締めロールを中心側へ移動させ、ネジ成形ロールおよび裾締めロールがキャップに同時に当接した後には、それぞれの捩りスプリングの弾性力により各ロールがキャップ外面を押圧してネジ成形と裾締め成形とが同時に行われる構成となっている。

このようなキャッピング方法においては、ネジ成形ロールと裾締めロールとがキャップに対して同時に当接して成形が始められるが、実質的に裾締め成形がネジ成形よりも先に完了するために、キャップの周面に引っ張り応力が生じている状態すなわち張りつめた状態でネジ成形が行われる。そのため、ネジ成形後、ネジ成形ロールの転動に伴いメタルフローが生じて、初めに成形されたキャップのネジ部でのネジ深さ（ネジ溝の深さ）が浅くなってしまい、ネジ成形ロールがキャップから離れるとスプリングバックにより容器の口部のネジ山からキャップのネジ溝が離れて両者が密着せず、その結果、容器とキャップとを密封するパッキンの密着性能が低下するなど密封性が損なわれるという問題がある。

これに対して、ネジ成形ロールおよび裾締めロールを一旦キャップから離し、その後に再びキャップのネジ溝および裾締め部を押圧して容器口部のネジ山に密着させることが、例えば特許文献３によって提案されている。

しかしながら、この特許文献３による成形方法では、ネジ成形の終端部分を成形している時点で、既に裾締め成形が終わっているために、ネジ部の終端部分近くに設けられているブリッジ部に過度の引張り荷重が作用して、そのブリッジ部が破断するなどの問題があった。これに対して、ネジ深さを浅くさせたり、ブリッジ部を破断させたりすることがないようにするため、ネジ成形と裾締め成形を別々に行うようにすることが、例えば特許文献４に開示されている。

一方、薄板金属から作られる金属製のボトル型缶のキャッピングを行う場合、剛性のあるガラスびんに対するキャッピングの場合と同様の強い押圧力で、ネジ成形ロールを容器の口部に被せたキャップに押圧させると、キャップまたは容器の口部がその荷重により変形して、開栓不良や漏れが生じやすくなるため、金属製のボトル型缶のキャッピングを行う場合には強い押圧力が掛けられず、ネジ深さを深くできないという問題がある。このような問題に対処するために、キャップの周面に対するネジ溝を成形した後、裾締めロールによってキャップ裾部の成形を複数段階に分けて行うことが、例えば特許文献５に開示されている。
特開平１−９９９６７号公報 特開昭４７−４１９７９号公報 特開昭５８−２０３８８８号公報 特開平１−２２６５８５号公報 特開２００１−３０１８８７号公報

しかしながら、この特許文献４に記載された発明のネジ成形方法は、ガラスびん等のように容器の口部に剛性があるものを対象とする方法であり、例えばネジ成形ロールを用いたネジ成形方法や裾締めロールを用いた裾締め成形のように水平方向からキャップを押圧して成形するロール成形方法では、剛性が高いガラスびんなどに比較して容器の口部の変形が起こり易い薄板金属からなる金属製のボトル型缶などを対象とする場合には、ネジ成形と裾締め成形とを別々に行ったとしても、所望通りのネジ成形寸法が得られにくいという問題がある。

つまり、ガラスびんの容器の口部のネジ山が流し込み方式で成形されるのに比べて、ボトル型缶の容器の口部のネジ山は、ロール成形法により成形されるため、自由な成形を行うことができず、深さの浅いなだらかなネジ山の形状にしかならない。因みに、図８の（Ａ）に示すボトル型缶と、図８の（Ｂ）に示すガラスびんとの口部形状を比較すると、呼び径２８〜３８ｍｍの場合、ガラスびんのネジ深さＨが１．０〜１．２ｍｍであるのに対して、ボトル型缶のネジ深さｈは０．６５〜０．７ｍｍと浅い規格寸法となっている。したがって、図８の（Ａ）に示す形状から明らかなように、大きな押圧荷重がかけられない金属製のボトル型缶などの場合には、その成形したネジ深さでの容器の口部のネジ山が、スプリングバックを起こし易い形状になっている。

一方、上記特許文献５に記載された発明のように、ネジ成形と裾締め成形とを別々に行った上で、スプリングバックしたネジ深さを深くするように複数段階に分けて、キャップを成形すれば、ネジ成形と裾締め成形とが各々独立して行われるので、ネジ深さを所定寸法に仕上げることが一応は可能と思われる。しかしながら、このように各々独立して成形が行われた場合には、ブリッジ部およびその近傍部分にルーズメタル（余剰金属）が残ったままその各成形が行われるため、キャップを開栓する際に、そのルーズメタルが影響して、ブリッジ部が全部切れるまでの開栓角度が大きくなってしまい、必要以上にキャップを廻さなければならず、最悪の場合には、キャップを握り直して開栓しなければならないなどの問題が生じる。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ネジ成形寸法の安定性を向上させることにより、密封性や開栓性を向上させることのできるロールオンキャッピング方法および装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、天板部の周辺部から軸線方向に延びた円筒部を備えたキャップ粗形材を容器の口部に被せ、その円筒部の周面にネジ成形を施し、かつ前記円筒部の開口端であるスカート裾部を内周側に絞る裾締め成形を施すロールオンキャッピング方法において、前記容器の口部に被せた前記キャップ粗形材の天板部に所定の成形加工を施すとともに、前記スカート裾部を自由にした状態で前記円筒部の周面にネジ成形を施し、その後そのネジ成形された部分の仕上げ成形と前記スカート裾部の裾締め成形とを同時に行うことを特徴とする方法である。

また、請求項２の発明は、天板部の周辺部から軸線方向に延びた円筒部を備えたキャップ粗形材を容器の口部に被せ、その円筒部の周面にネジ成形を施し、かつ前記円筒部の開口端であるスカート裾部を内周側に絞る裾締め成形を施すロールオンキャッピング方法において、前記容器の口部に被せた前記キャップ粗形材の天板部に所定の成形加工を施すとともに、前記円筒部の周面に第一のネジ成形を施す第１工程と、前記第一のネジ成形の後に前記スカート裾部に第一の裾締め成形を施す第２工程と、前記第一のネジ成形によるネジ成形部に第二のネジ成形を施すと同時に、前記第一の裾締め成形による裾締め成形部に第二の裾締め成形を施す第３工程とを備えていることを特徴とする方法である。

さらに、請求項３の発明は、請求項１または２のロールオンキャッピング方法において、前記容器の口部に被せたキャップ粗形材の天板部を前記口部に向けて押さえ付けたままの状態で、前記各ネジ成形および裾締め成形を行うことを特徴とする方法である。

一方、請求項４の発明は、口部にネジ山が形成されている容器を載せて固定軸を中心に水平方向に回転することにより前記容器を搬送する成形テーブルと、この成形テーブルの上方に昇降可能に配置され、前記口部に被せられる金属製キャップ粗形材の円筒部の周面に前記ネジ山に沿ったネジ溝を成形するネジ成形ロール、および前記金属製キャップ粗形材のスカート裾部を裾締め成形する裾締めロールを有する成形ヘッドと、前記成形テーブルと一体的に連結されて前記固定軸を中心に水平方向へ回動する複数のフレームターレットと、前記固定軸の上部に固定され、かつ前記成形テーブルに対して円周方向で相対距離の異なるカム溝が形成されている作動カムと、その作動カムのカム溝に係合するとともに、前記フレームターレットに保持されることにより前記成形テーブルと同期して回転して前記成形ヘッドを昇降移動させるカムフォロアーとを備えているキャッピング装置において、前記作動カムにより昇降移動する第一スリーブの下端に設けられた第一円錐カムによって前記ネジ成形ロールをキャップの周面に押圧させてネジ成形するネジ成形ロール開閉機構と、前記第一スリーブと同一軸線上に設けられ、かつ前記作動カムにより前記第一スリーブに対して独立して昇降移動される第二スリーブの下端に設けられた第二円錐カムによって前記裾締めロールを前記スカート裾部に押圧させて前記スカート裾部を裾締め成形する裾締めロール開閉機構とを備えていることを特徴とする装置である。

また、請求項５の発明は、請求項４の発明における前記カム溝が、前記成形テーブルと同期して前記カムフォロアーが回転することにより前記成形ヘッドを昇降移動させる第一カム溝と、前記第一カム溝の１回の実効範囲に対して少なくとも２回の実効範囲を有しかつ前記ネジ成形ロール開閉機構を作動させる第二カム溝と、前記第一カム溝の１回の実効範囲に対して少なくとも２回の実効範囲を有しかつ前記裾締めロール開閉機構を動作させる第三カム溝との３条のカム溝であることを特徴とする装置である。

そして、請求項６の発明は、請求項５の発明における前記第二カム溝と第三カム溝とが、それぞれのカム溝の実効範囲における後半の部分が、円周方向において同位相となるように配置されていることを特徴とする装置である。

請求項１の発明によれば、１回目のネジ成形部をスカート裾部がフリーな状態で成形でき、その後、そのネジ成形部の仕上げ成形と裾締め成形とが同時に行われるので、ネジ成形寸法の安定化を図ることができる。しかも、ピルファープルーフキャップの場合に、１回目のネジ成形のときには、スカート裾部の成形を行わないのでピルファープルーフ用のブリッジ部に過度の引張力が作用せず、ネジ成形中にブリッジ部が破断する問題を解決することができる。また、ネジ成形部の仕上げ成形の際に、同時に裾締め成形を行うので、ブリッジ部の破断を起こさない程度に、ブリッジ部およびその近傍部分のルーズメタル（余剰金属）を取り除き、張りを持たすことが可能となり、キャップを廻していく時、ブリッジ部が完全に切れ終わるまでの開栓角度を大きくさせたりするのを防ぎ、開栓性を向上させることができる。

さらに、１回目のネジ成形部を仕上げ成形することにより、スプリングバックにより浅くなった１回目のネジ溝の深さを深くすることができ、ネジ深さが浅くなることによる、開栓時の空廻り現象や充填品のウォーマー時にキャップが浮き上がって密封性が損なわれるというような品質上のトラブルを防止することができる。

さらにまた、ネジ成形ロールによって少なくとも２回押圧するので、１回あたりのネジ成形荷重を軽減することができ、薄板金属から構成される容器の口部の変形を防ぎ、しかもネジ仕上げ成形とスカート裾締め成形とを同時に行うことにより、ネジ成形ロールの押圧方向とは異なる方向から裾締めロールを押圧することになり、容器の口部およびキャップが変形するのを防ぎ、その結果、開栓性を向上させることができる。

また、請求項２の発明によれば、第１の工程で第１のネジ成形および第２の工程の第１の裾締め成形をそれぞれフリーな状態で形成できるので、互いに引っ張り合うことがなくなり、第１の裾締め成形部を再成形することにより裾締め部のスプリングバックを防ぎ、それによって開栓時、キャップスカート裾が広がり、容器口部からブリッジ部が破断されずにキャップから外れてしまう、いわゆる“すっぽ抜け”現象を回避することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、キャップの天板部を押圧したままの状態で、しかも第１工程で用いられたネジ成形ロールと同じネジ成形ロールを、第３工程で再度用いることで、キャップの天板部押さえ用のプレッシャーブロックに対してネジ成形ロールをスタートさせる時の高さ位置と仕上げ成形する時の高さ位置のズレを防ぐことができるので、ネジ成形の際に、高すぎてネジの長さが短くなったり、反対に低すぎてネジ切り始めの位置が低くなったり、さらには、ネジ終端部分に跳ね上がり傷を生じさせたりする等のトラブルを回避することができ、かつ、各成形部の仕上がり状態も良好となる。

そして、請求項４の発明によれば、ネジ成形ロールを移動させるネジ成形ロール開閉機構と、裾締めロールを移動させる裾締めロール開閉機構とが、同一の成形ヘッドの同一軸線上をそれぞれ独立して昇降可能な第一の円錐カム、第二の円錐カムにより作動するため、特別な作動流体を使わずに、簡単な機構で確実にネジ成形と裾締め成形とを任意のタイミングで実施することができる。

また、請求項５の発明によれば、キャップの天板部を押圧したままの状態で、作動カムが一周する間に、各カム溝に従って、ネジ成形および裾締め成形を独立して実施することができる。

さらに、請求項６の発明によれば、加工領域の後半部でネジ成形と裾締め成形とを同時に行うことにより、工程の短縮化を図ることができ、それに伴い装置の小型化、高速化に有利（作動カムの長さを最小限に抑えることが可能）となる。

つぎに本発明の具体例を参照して説明する。本発明は、容器の一例としてボトル型缶１のキャッピングに適用することができ、図２の（Ａ）にそのキャップ２の構造およびキャップ粗形材３の構造を部分断面図として示してある。先ず、キャップ粗形材３は、アルミニウムあるいはアルミ合金などの金属製のピルファープルーフキャップであって、天板部４とその周辺部から軸線方向に延びた円筒部（スカート部）５とを備えた有底円筒状の部材である。その天板部４の内面に合成樹脂製のシール材６が貼着されている。また、円筒部５の開口端側の端部には、円周方向に断続するスリット７が形成され、各スリット７の間のつなぎ部分がブリッジ部８となっている。したがってそのスリット７より先端側（図での下側）の部分が、ピルファープルーフバンドとなるスカート裾部９とされている。

一方、ボトル型缶１は、図２の（Ｂ）に示すように、アルミ合金板や鋼板などの金属薄板を絞り・しごき成形して構成されたものであって、その口部１０の開口端は、密封性および剛性を確保するために外巻きカール部１１に構成され、その下側に続く部分に雄ネジ部（ネジ山）１２が形成されている。その雄ネジ部１２の下側に、全周に連続した凸部１３が形成されている。

本発明では、上記のキャップ粗形材３がボトル型缶１の口部１０に被せられ、その状態で天板部４にその上側から荷重を掛けて所定の形状に成形加工される。その天板部４の成形加工と同時、もしくは天板部４の成形加工に続けて、円筒部５にその外周面側から荷重を掛けて、前記雄ネジ部１２に沿わせた変形を生じさせる雌ネジ部５ａを成形するネジ成形と、スカート裾部９を口部１０における凸部１３に向けて絞り成形する裾締め成形とが行われる。

このようなキャッピングは、ボトル型缶１の搬送過程で１台の装置の中で連続的に行われ、そのための装置の概要を示すと図３のとおりである。図３に示す装置は、ボトル型缶１を固定軸１４の周囲に旋回させて搬送している過程でキャッピングを行うように構成されており、その固定軸１４を中心にして回転する成形テーブル１５が設けられており、その成形テーブル１５の上面周辺部に、ボトル型缶１を起立状態で保持する保持部が一定間隔毎に設けられている。なお、各保持部には、ボディーガイド１６とネックガイド１７とが設けられ、これらのガイド１６，１７によってボトル型缶１を保持するようになっている。

成形テーブル１５の上方には、各保持部に対応して、成形ヘッド１８が上下動可能に配置されている。この成形ヘッド１８は、上述した天板部４の成形加工と、ネジ成形加工と、裾締め成形加工とを実質的に行うためのものであって、その下端中央部に、天板部４の成形加工を行うためのプレッシャーブロック１９が取り付けられている。また、プレッシャーブロック１９の内側には、天板部４を押圧するプレッシャーパッド７０およびプッシュピン７１が弾性保持されて設けられている。一方、ネジ成形加工を行うための複数のネジ成形ロール２０が、半径方向に前後動（開閉）するように設けられている。さらに、裾締め成形加工を行うための複数の裾締めロール２１が、半径方向に前後動（開閉）するように設けられている。これらのロール２０，２１を半径方向にタイミングを取って前後動させるカム機構を主体とするネジ成形ロール開閉機構２２および裾締めロール開閉機構２３が設けられている。

上述した本発明に係る装置およびその装置を使用した本発明の方法を、更に詳細に説明する。前述した成形テーブル１５の上方には、成形テーブル１５と一体となって固定軸１４を中心にして回転するフレームターレット２４が設けられている。図４に示す例では、このフレームターレット２４は、上下方向に一定の間隔を空けて配置された複数枚の円板部によって構成されており、このフレームターレット２４の外周部で前記成形テーブル１５に保持されているボトル型缶１の鉛直上方に相当する位置に、スピンドルユニット２５が保持されている。

このスピンドルユニット２５は、ボトル型缶１に対して上下動させられ、かつ回転駆動される中空軸２６と、その中空軸２６の外周側に配置されていて下端部にコーンカム２７を有すると共に中空軸２６に対して上下方向に相対移動させられるスリーブ２８と、そのスリーブ２８の外周側に配置されていて下端部にコーンカム２９を有すると共にスリーブ２８に対して上下方向に相対移動させられるスリーブ３０とを備えている。前述した成形ヘッド１８が、前記中空軸２６と共に回転しかつ上下動するように上記のスピンドルユニット２５の下端部に取り付けられている。前記プレッシャーブロック１９は、前記中空軸２６の内側に配置され、上下方向に移動するプレッシャーロッド７２の下端部に取り付けられている。プッシュピン７１はプレッシャーロッド７２の下端部の中心で上下動可能に組み込まれている。

この成形ヘッド１８は、従来知られている構造と同様に、前記キャップ２のネジ成形加工を行う二個もしくは三個のネジ成形ロール２０と、キャップ２の下端部に設けられているピルファープルーフバンドとなるスカート裾部９の成形加工（裾締め成形加工）を行う二個もしくは三個の裾締めロール（ロックロール）２１とを備えている。これらのロール２０，２１は交互に配列されて成形ヘッド１８の半径方向に前後動するように保持されており、その前後動作を上記のコーンカム２７，２９によって行うように構成されている。

すなわち、図４および図５に示すように、ネジ成形ロール軸３１と裾締めロール軸３２とが、成形ヘッド１８にそれぞれの軸線を上下方向に向けて回転自在に保持されている。そのネジ成形ロール軸３１の上下両端部にアーム部３３，３４が半径方向に突出した状態でそれぞれ取り付けられており、上側のアーム部３３の先端部に、前記コーンカム２７に接触するカムフォロアー３５が取り付けられている。また、下側のアーム部３４の先端部に前記ネジ成形ロール２０がその軸線を上下方向に向けかつ回転自在に弾性保持されている。そして、ネジ成形ロール軸３１と成形ヘッド１８の所定の固定部との間には、前記カムフォロアー３５がコーンカム２７に接近し、また前記ネジ成形ロール２０がキャップ２に接近する方向にネジ成形ロール軸３１に捩り力を与える捩りコイルばね３６が設けられている。

これと同様に、裾締めロール軸３２の上下両端部にアーム部３７，３８が半径方向に突出した状態でそれぞれ取り付けられており、上側のアーム部３７の先端部に、前記コーンカム２９に接触するカムフォロアー３９が取り付けられている。また、下側のアーム部３８の先端部に前記裾締めロール２１がその軸線を上下方向に向けかつ回転自在に保持されている。そして、裾締めロール軸３２と成形ヘッド１８の所定の固定部との間には、前記カムフォロアー３９がコーンカム２９に接近し、また前記裾締めロール２１がキャップ２に接近する方向に裾締めロール軸３２に捩り力を与える捩りコイルばね４０が設けられている。したがって前記各コーンカム２７，２９の外径が上下方向に変化していることにより、これらのコーンカム２７，２９が上下動することに伴って、それぞれに接触しているカムフォロアー３５，３９が半径方向に前後動し、これにより各ネジ成形ロール軸３１あるいは裾締めロール軸３２がその中心軸線を中心に回転することにより、ネジ成形ロール２０や裾締めロール２１が半径方向に前後動するようになっている。

ここで、上記のスピンドルユニット２５やコーンカム２７，２９を上下動させるカム機構について説明すると、図４に示すように、前述したフレームターレット２４における下側の円板部と中間の円板部との間には、固定軸１４から半径方向で外側に伸びた枠体４１が設けられている。その枠体４１の外周面の上下三箇所に、円周方向に沿って三条のカム溝４２，４３，４４が形成されている。

図４での上側のカム溝４２に係合させられているカムフォロアー４５が前記中空軸２６を回転自在に保持している筒状部材４６に連結されている。また、図４での中間部のカム溝４３に係合させられているカムフォロアー４７が前記コーンカム２７と一体のスリーブ２８に連結されている。さらに、図４での下側のカム溝４４に係合させられているカムフォロアー４８が、前記コーンカム２９と一体のスリーブ３０に連結されている。したがってスピンドルユニット２５が固定軸１４を中心にして旋回することにより、各カムフォロアー４５，４７，４８がカム溝４２，４３，４４に沿って走行する。その結果、カムフォロアー４５がカム溝４２の形状に従って上下動することにより、スピンドルユニット２５および成形ヘッド１８が上下動し、またカムフォロアー４７がカム溝４３の形状に従って上下動することにより、コーンカム２７が上下動し、さらにカムフォロアー４８がカム溝４４の形状に従って上下動することにより、コーンカム２９が上下動するように構成されている。なお、これらのカム機構による動作は後述する。

つぎにスピンドルユニット２５を介して前記成形ヘッド１８を回転させるための機構について説明する。ここで説明している例は、装置全体の構成を簡素化するために、単一の動力源で全ての動作を行わせるように構成されており、フレームターレット２４を成形テーブル１５と共に回転させることに伴って前記中空軸２６およびこれに取り付けた成形ヘッド１８を回転させるようになっている。具体的には、図６に示すように、前記固定軸１４の上部で前記フレームターレット２４を構成している上側の円板部より僅か下側の部分に太陽歯車４９が固定されている。その太陽歯車４９に噛み合っている遊星歯車５０が、フレームターレット２４における上側の円板部によって回転自在に保持されている。

この遊星歯車５０に隣接する位置には、上側の円板部を貫通した第１の回転軸５１が設けられており、その回転軸５１の下端部には、遊星歯車５０に噛み合っている中間歯車５３が取り付けられ、かつ回転軸５１の上端部には、駆動タイミングプーリ５４が取り付けられている。さらに、フレームターレット２４における上側の円板部の外周部分で各スピンドルユニット２５に接近した位置には、上側の円板部を貫通して中間の円板部に下端部を回転自在に保持された二本の第２の回転軸５５が設けられている。各第２の回転軸５５の上端部には、前記駆動タイミングプーリ５４と対をなす従動タイミングプーリ５６が取り付けられている。また、各第２の回転軸５５の中間部には、従動歯車５７が取り付けられている。そして、前記中空軸２６の外周部に設けられた細長歯車５８にその従動歯車５７が噛み合っている。

そして、図６に示すように、一つの駆動タイミングプーリ５４と、互いに隣接する二つの従動タイミングプーリ５６，５６とにタイミングベルト５９が巻き掛けられており、駆動タイミングプーリ５４の歯車変更により、成形ヘッド１８のスピン数を簡単に変更できるように構成されている。さらに、そのタイミングベルト５９の弛み側の部分を、タイミングベルト５９の走行経路の中心側に押圧するベルトテンショナー６０が設けられ、タイミングベルト５９の余長を取るようになっている。

上記の構成では、一つの遊星歯車５０およびその遊星歯車５０からトルクが伝達される駆動タイミングプーリ５４に対して二つの従動タイミングプーリ５６およびスピンドルユニット２５を対応させているので、遊星歯車５０およびその遊星歯車５０からトルクが伝達される駆動タイミングプーリ５４の数はスピンドルユニット２５や成形ヘッド１８の数の半分でよく、そのため、装置の全体としての構成を簡素化することができる。

つぎに上述した本発明に係るキャッピング装置の作用すなわち本発明の方法を説明する。図１は、成形加工の開始前の状態から終了するまでの一連の状態を展開図として示してあり、また図７Ａから図７Ｆはその一連の状態のうちの特徴的な状態を示している。先ず、ボトル型缶１は図示しない所定のインフィードターレットなどによって成形テーブル１５の保持部に供給され、前述したボディーガイド１６およびネックガイド１７によって直立状態に保持される。この状態では、成形ヘッド１８が上方に引き上げられており、またキャップ粗形材３がボトル型缶１の口部１０に被せられている。さらに、各ロール２０，２１は半径方向で外側に退避している（開いている）。

この状態から成形テーブル１５およびスピンドルユニット２５が固定軸１４を中心にして所定角度回転すると、各カム溝４２，４３，４４が揃って下側に傾斜して変位しているので、スピンドルユニット２５の全体がボトル型缶１に向けて下降する。そして、プレッシャーブロック１９が前記口部１０に予め被せられているキャップ粗形材３の天板部４に下向きの荷重が加えられつつ、そのコーナー部などが所定の形状に絞り成形される。この状態を図１にＳ１工程として示し、またその詳細を図７Ａに示してある。

これに続く回転位置（位相）では、上下二本のカム溝４２，４４の形状に変化がなく、これに対して中間のカム溝４３が下側に傾斜して変位している。そのため、このカム溝４３に係合しているカムフォロアー４７およびそれと一体のスリーブ２８のみが下側に移動する。このスリーブ２８の下端部にコーンカム２７が設けられ、そのコーンカム２７は上側の外径が小さくなる実質上円錐形状となっているので、このコーンカム２７の外周面に弾性力で接触しているカムフォロアー３５がスピンドルユニット２５の半径方向で内側に変位する。すなわち、ネジ成形ロール軸３１が捩りコイルばね３６の捩り力により回転するので、その下端部にアーム部３４を介して保持されているネジ成形ロール２０がキャップ粗形材３の外周面に向けて半径方向で内側に移動し、キャップ粗形材３の円筒部５の周面に接触して加圧する。

ネジ成形ロール軸３１には、前述した捩りコイルばね３６の弾性力が作用し、また成形ヘッド１８の全体が回転させられているので、キャップ粗形材３の円筒部５は、前記口部１０の雄ネジ部１２に沿う形状にネジ成形ロール２０によって変形させられ、かつネジ成形ロール２０が雄ネジ部１２に沿って螺旋状に移動させられる。その結果、キャップ粗形材３の円筒部１０に雄ネジ部１２に即した形状の雌ネジ部５ａが成形される。この場合、スカート裾部９は自由状態になっているので、ネジ成形に対する抵抗力が少なく、また材料流動も円滑になるので、所期どおりのネジ成形が行われる。この状態を図１にＳ２工程として示し、また図７Ｂにその詳細を示してある。

このＳ２工程に続く回転位置（位相）では、前記中間部のカム溝４３が上方側に傾斜して元の軸線方向の位置に戻っている。したがってネジ成形ロール２０が元の位置すなわちキャップ粗形材３から半径方向で外側に離隔した位置に復帰する。ここでカム溝４３、これに係合しているカムフォロアー４７、スリーブ２８、コーンカム２７ならびにこれに接触しているカムフォロアー３５から、ネジ成形ロール開閉機構が構成されている。

つぎに裾締め成形が行われる。これは、図１のＳ３工程であり、また図７Ｃの状態である。すなわち、上記のＳ２工程に続く部分では、三条のカム溝のうちの下側のカム溝４４が下側に傾斜して変位しており、そのため、このカム溝４４に係合しているカムフォロアー４８およびそれと一体のスリーブ３０のみが下側に移動する。このスリーブ３０の下端部にコーンカム２９が設けられ、そのコーンカム２９は上側の外径が小さくなる実質上円錐形状となっているので、このコーンカム２９の外周面に弾性力で接触しているカムフォロアー３９がスピンドルユニット２５の半径方向で内側に変位する。すなわち、裾締めロール軸３２が捩りコイルばね４０の捩り力により回転するので、その下端部にアーム部３８を介して保持されている裾締めロール２１がキャップ粗形材３のスカート裾部９の外周面に向けて半径方向に移動し、そのスカート裾部９の周面に接触して加圧する。裾締めロール軸３２には、前述した捩りコイルばね４０の弾性力が作用し、また成形ヘッド１８の全体が回転させられているので、スカート裾部９は口部１０に形成されている凸部１３を包み込むように絞り成形される。

この裾締め成形加工に続く回転位置（位相）では、図１に示すように、下側のカム溝４４が上側に傾斜して元の軸線方向の位置に戻っているため、カムフォロアー４８およびスリーブ３０ならびにコーンカム３９が上側に移動し、その結果、裾締めロール２１が元の位置すなわちキャップ粗形材３から半径方向で外側に離隔した位置に復帰する。これを図１にＳ４工程として示し、その詳細を図７Ｄに示してある。ここで、カム溝４４、これに係合しているカムフォロアー４８、スリーブ３０、コーンカム２９ならびにこれに接触しているカムフォロアー３９から裾締めロール開閉機構が構成されている。

上記のように第１回目のネジ成形および裾締め成形が独立に行われた後、再度のネジ成形および裾締め成形が同時に行われる。すなわち、中間のカム溝４３と下側のカム溝４４とが、共に同じ寸法だけ下側に変位している。そのため、上記のＳ４工程に続く工程では、これらのカム溝４３，４４に係合しているカムフォロアー４７，４８およびこれらそれぞれ一体のスリーブ２８，３０ならびに各コーンカム２７，２９が、同時に下側に移動する。その結果、ネジ成形ロール２０が、前述した第１回目のネジ成形が施された円筒部５すなわちネジ成形部に接触して第２回目のネジ成形が行われる。これと同時に、裾締めロール２１が、第１回目の裾締め成形が施されたスカート裾部９すなわち裾締め成形部に接触して第２回目の裾締め成形が行われる。これを図１にＳ５工程として示し、またその詳細を図７Ｅに示してある。

このネジ部の仕上げ成形と裾締め部の再成形とが同時に行われるので、ネジ形成寸法が安定する。また、スカート裾部９に形成されているブリッジ部８の破断を防止もしくは回避することができる。さらに、ブリッジ部およびその近傍部分のルーズメタル（余剰金属もしくは余肉）を取り除くことができるので、開栓時のルーズメタルによる開栓角度の増大を防止し、開栓性を向上させることができる。そしてまた、先の裾締め成形やスプリングバックで浅くなったネジ成形部を仕上げ成形することにより、ネジ溝を深くして密閉性を向上させることができ、しかも一回当たりのネジ成形の押圧荷重を一回でネジ成形を完了させる場合に比して低下させることができる。

上記のＳ５工程に続く回転位置（位相）では、中間部および下側のカム溝４３，４４が上側に傾斜して元の軸線方向の位置に戻っているため、ネジ成形ロール２０および裾締めロール２１のそれぞれが半径方向で外側に開き、キャップ２から離隔する。これは、前述したＳ１工程と同様の状態であり、これを図１にＳ６工程として示し、またその詳細を図７Ｆとして示してある。

そして、これに続く部分では、各カム溝４２，４３，４４が成形加工開始前の状態に戻るので、スピンドルユニット２５がボトル型缶１の上方に引き上げられ、プレッシャーブロック１９がキャップ２の天板部４から離れ、成形加工が終了する。したがって上記の装置では、中間部のカム溝４３と下側のカム溝４４、すなわちネジ成形のためのカム溝４３と裾締め成形のためのカム溝４４との加工領域における後半の部分でそれぞれの実効範囲（成形加工に直接寄与もしくは作用する範囲）が同位相となっており、そのために、再度（もしくは仕上げ）のネジ成形と裾締め成形とが同時に行われる。なお、上述した各カム溝４２，４３，４４の形状の変化位置Ａ，Ｂ，…，Ｒを図１に展開図で示してある。

また、上記の装置では、ネジ成形および裾締め成形のそれぞれを、開始から終了まで、天板部４をプレッシャーブロック１９で押さえ付けたままの状態で行う。したがって前記プレッシャーブロック１９に対してネジ成形ロール２０をスタートさせる時の高さ位置と仕上げ成形する時の高さ位置のズレを防ぐことができ、そのため、ネジ成形の際に高すぎてネジの長さが短くなったり、反対に低すぎてネジ切り始めの位置が低くなったり、さらにはネジ終端部分にいわゆる跳ね上がり傷を生じさせたりするなどのトラブルを回避することができ、各成形部の仕上がり状態を良好なものとすることができる。

なお、上記の図に示す例では、１台の装置で全ての成形加工を行うように構成したが、本発明は上記の具体例に限定されないのであって、上述した複数の工程を２台以上の装置に分けて実行することとしてもよい。その場合、カム溝を三条とする必要はない。

さらに、上記の例では、一回目のネジ成形の後および一回目の裾締め成形の後のそれぞれで、各ロール２０，２１をキャップ２から半径方向に開かせることとしたが、一回目の裾締め成形の後に裾締めロール２１を開くことなく、ネジ成形ロール２０をキャップに接触させて再度のネジ成形加工を実行することとしてもよい。さらにまた、本発明では、口部の径が比較的大きい３８ｍｍ以上の広口容器の口部にキャッピングする場合、その裾締め成形部のスプリングバックが少ないので、上述した第１回目の裾締め成形工程（第２工程）を省略して、第１工程（第１回目のネジ成形工程）の後に、第３工程（仕上げネジ成形加工と同時の裾締め成形加工の工程）を続けて行うようにしてもよい。そして、本発明で対象とする容器は、前述したボトル型缶以外にガラスびんや合成樹脂製容器などの適宜の容器であってもよい。

したがって、本発明のロールオンキャッピング方法によれば、再度のネジ成形時などの仕上げのネジ成形と同時に裾締め成形を行うので、口部が変形し易い金属製ボトル型缶の場合であっても、ネジ成形寸法の安定化を図り、密封性を維持することができ、しかも、容器の口部の変形を防止してキャップの密封性を維持することができ、またネジ仕上げ成形と裾締め成形を同時に行うことにより、ブリッジ部およびその近傍部分のルーズメタルを延ばし開栓性を向上させることが可能となる。

また、本発明のキャッピング装置によれば、ネジ成形ロール開閉機構と裾締めロール開閉機構とを作動させる成形ヘッドにおいて同一軸線上に独立して設けられた各円錐カムを、特別な作動手段を必要としない簡単な構成で別々に昇降動作させることができるため、装置の小型化や高速化への対応が有利になるとともに、作動カム上を１周する間に、複数回のネジ成形を異なる成形条件で実施することができるので、多品種のキャップへの対応が可能となる。

本発明の方法による一連の成形過程を模式的に示す説明図である。 本発明で対象とする容器口部およびキャップならびにキャップ粗形材の一例を示す部分断面図である。 本発明に係る装置の概略的に構成を説明するための概念図である。 本発明に係る装置における成形ヘッド、スピンドルユニットならびに各開閉機構の構成を示す断面図である。 その成形ヘッドを示す断面図である。 成形ヘッドを回転させるための駆動機構の一例を示す図である。 図１のＳ１工程での動作状態を示す部分断面図である。 図１のＳ２工程での動作状態を示す部分断面図である。 図１のＳ３工程での動作状態を示す部分断面図である。 図１のＳ４工程での動作状態を示す部分断面図である。 図１のＳ５工程での動作状態を示す部分断面図である。 図１のＳ６工程での動作状態を示す部分断面図である。 ボトル型缶とびんとの口部の形状を対比して示す部分断面である。

符号の説明

１…ボトル型缶、 ２…キャップ、 ３…キャップ粗形材、 ４…天板部、 ５…円筒部（スカート部）、 ９…スカート裾部、 １０…口部、 １２…雄ネジ部（ネジ山）、 １４…固定軸、 １５…成形テーブル、 １８…成形ヘッド、 １９…プレッシャーブロック、 ２０…ネジ成形ロール、 ２１…裾締めロール、 ２２…ネジ成形ロール開閉機構、 ２３…裾締めロール開閉機構、 ２４…フレームターレット、 ２５…スピンドルユニット、 ２６…中空軸、 ２７…コーンカム、 ２８…スリーブ、 ２９…コーンカム、 ３０…スリーブ、 ３１…ネジ成形ロール軸、 ３２…裾締めロール軸、 ３３…アーム部、 ３４…アーム部、 ３５…カムフォロアー、 ３６…捩りコイルばね、 ３７…アーム部、 ３８…アーム部、 ３９…カムフォロアー、 ４０…捩りコイルばね、 ４１…枠体、 ４２，４３，４４…カム溝、 ４５…カムフォロアー、 ４６…筒状部材、 ４７…カムフォロアー、 ４８…カムフォロアー。

Claims (6)

1. 天板部の周辺部から軸線方向に延びた円筒部を備えたキャップ粗形材を容器の口部に被せ、その円筒部の周面にネジ成形を施し、かつ前記円筒部の開口端であるスカート裾部を内周側に絞る裾締め成形を施すロールオンキャッピング方法において、
   前記容器の口部に被せた前記キャップ粗形材の天板部に所定の成形加工を施すとともに、前記スカート裾部を自由にした状態で前記円筒部の周面にネジ成形を施し、その後そのネジ成形された部分の仕上げ成形と前記スカート裾部の裾締め成形とを同時に行うことを特徴とするロールオンキャッピング方法。
2. 天板部の周辺部から軸線方向に延びた円筒部を備えたキャップ粗形材を容器の口部に被せ、その円筒部の周面にネジ成形を施し、かつ前記円筒部の開口端であるスカート裾部を内周側に絞る裾締め成形を施すロールオンキャッピング方法において、
   前記容器の口部に被せた前記キャップ粗形材の天板部に所定の成形加工を施すとともに、前記円筒部の周面に第一のネジ成形を施す第１工程と、
   前記第一のネジ成形の後に前記スカート裾部に第一の裾締め成形を施す第２工程と、
   前記第一のネジ成形によるネジ成形部に第二のネジ成形を施すと同時に、前記第一の裾締め成形による裾締め成形部に第二の裾締め成形を施す第３工程と
   を備えていることを特徴とするロールオンキャッピング方法。
3. 前記容器の口部に被せたキャップ粗形材の天板部を前記口部に向けて押さえ付けたままの状態で、前記各ネジ成形および裾締め成形を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のロールオンキャッピング方法。
4. 口部にネジ山が形成されている容器を載せて固定軸を中心に水平方向に回転することにより前記容器を搬送する成形テーブルと、
   この成形テーブルの上方に昇降可能に配置され、前記口部に被せられる金属製キャップ粗形材の円筒部の周面に前記ネジ山に沿ったネジ溝を成形するネジ成形ロール、および前記金属製キャップ粗形材のスカート裾部を裾締め成形する裾締めロールを有する成形ヘッドと、
   前記成形テーブルと一体的に連結されて前記固定軸を中心に水平方向へ回動する複数のフレームターレットと、
   前記固定軸の上部に固定され、かつ前記成形テーブルに対して円周方向で相対距離の異なるカム溝が形成されている作動カムと、
   その作動カムのカム溝に係合するとともに、前記フレームターレットに保持されることにより前記成形テーブルと同期して回転して前記成形ヘッドを昇降移動させるカムフォロアーとを備えているキャッピング装置において、
   前記作動カムにより昇降移動する第一スリーブの下端に設けられた第一円錐カムによって前記ネジ成形ロールをキャップの周面に押圧させてネジ成形するネジ成形ロール開閉機構と、
   前記第一スリーブと同一軸線上に設けられ、かつ前記作動カムにより前記第一スリーブに対して独立して昇降移動される第二スリーブの下端に設けられた第二円錐カムによって前記裾締めロールを前記スカート裾部に押圧させて前記スカート裾部を裾締め成形する裾締めロール開閉機構と
   を備えていることを特徴とするキャッピング装置。
5. 前記カム溝が、前記成形テーブルと同期して前記カムフォロアーが回転することにより前記成形ヘッドを昇降移動させる第一カム溝と、前記第一カム溝の１回の実効範囲に対して少なくとも２回の実効範囲を有しかつ前記ネジ成形ロール開閉機構を作動させる第二カム溝と、前記第一カム溝の１回の実効範囲に対して少なくとも２回の実効範囲を有しかつ前記裾締めロール開閉機構を動作させる第三カム溝との３条のカム溝であることを特徴とする請求項４に記載のキャッピング装置。
6. 前記第二カム溝と第三カム溝とは、それぞれのカム溝の実効範囲における後半の部分が、円周方向において同位相となるように配置されていることを特徴とする請求項５に記載のキャッピング装置。

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