JP2009291794A - 缶の製造方法、第１巻締ロール及び缶の巻締め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二重巻締め部におけるボディフック量ＢＨを確保して密封性の良い缶を成形可能である缶の製造方法を提供する。
【解決手段】カール部を備えた缶蓋を、フランジ部を有する缶胴に巻き締めて缶を成形する缶の製造方法であって、径方向外方側から第１巻締ロール４０を摺接させて前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する巻き込み工程と、前記フランジ部及び前記カール部を第２巻締ロールを用いて押圧する潰し工程と、を有し、第１巻締ロール４０は、その外周面に径方向内方に向けて凹む成形凹部４１が形成されており、前記巻き込み工程において、下顎部４４の少なくとも一部は、前記軸線、及び下顎部４４と前記カール部との接触点、を通る断面における下顎部４４の輪郭線の接線Ｔが、成形凹部４１の底面から離間するにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、缶胴の開口部に設けられたフランジ部に缶蓋を巻き締めて缶を成形する缶の製造方法、この缶の製造方法に用いられる第１巻締ロール及び缶の巻締め装置に関するものである。

一般に、例えば清涼飲料水等の容器に用いられる缶は、有底筒状をなす缶胴の開口部に設けられたフランジ部に、概略板状をなす缶蓋を装着することによって成形される。ここで、缶蓋の装着は、缶蓋の外周端に成形されるとともに径方向外側に巻き返されたカール部を、缶胴の開口部に設けられたフランジ部に密着させて、これらカール部とフランジ部とを一緒に巻き込むように加工する、いわゆる二重巻締めによって行われている。
従来、二重巻締めを行う巻締め装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが提供されている。

従来の巻締め装置においては、缶蓋に当接されるチャック部と、前記缶胴を保持して軸線を中心に回転させるとともに前記軸線方向に上下動するリフター部と、チャック部とリフター部によって挟持された缶胴及び缶蓋に径方向外方側から摺接してフランジ部とカール部とを巻き込むように加工する第１巻締ロールと、巻き込まれたフランジ部とカール部とをさらに径方向内方に向けて押圧する第２巻締ロールと、を備えている。

ここで、第１巻締ロールの外周面には、第１巻締ロールの径方向内方に凹んだ成形凹部が形成されており、この成形凹部に沿って缶蓋のカール部と缶胴のフランジ部とを変形させることになる。なお、従来の缶の巻締め装置においては、第１巻締ロールの成形凹部は、径方向外方（前記缶胴及び缶蓋の前記軸線に近接する方向）に向けて開口幅が広くなるように形成されており、缶蓋のカール部と缶胴のフランジ部とが容易に成形凹部内に挿入されるように構成されている。

第１巻締ロールによるカール部及びフランジ部の巻き込み加工の概略を図７に示す。
まず、チャック部とリフター部によって缶蓋１と缶胴５とが挟持される（図７（ａ））。軸線方向に押圧力が負荷され、缶胴５のフランジ部９が径方向外方に向けて延びるように変形させられる（図７（ｂ））。その後、第１巻締ロール２４０が径方向外方から接近させられ、成形凹部２４１に缶蓋１のカール部４が挿入される（図７（ｃ））。成形凹部２４１の下顎部にカール部４の先端が当接された状態で第１巻締ロール２４０が径方向外方から押し付けられることにより、成形凹部２４１に沿ってカール部４が折り曲げられる（図７（ｄ）〜（ｆ））。
このようにして巻き込まれたカール部４とフランジ部９は、その後、第２巻締ロールによって径方向内方に向けて潰されて二重巻締めが完了する。

また、このようにして成形される缶においては、缶蓋を巻き締める際に密封性を確保することが重要である。図８に、缶蓋１を缶胴５の開口部のフランジ部９に巻き締めて装着した部分（二重巻締め部６０）の断面図を示す。缶胴５のフランジ部９は、径方向外方に概略１８０°曲げさせられており、缶蓋１のカール部４は、３つ折りされてカール部４の先端がフランジ部９の１８０°曲げされた部分に挟み込まれている。ここで、缶胴５のフランジ部９の軸線方向長さ、いわゆるボディフック量ＢＨが、缶の密封性に大きく影響することになる。

このボディフック量ＢＨを確保するために従来の巻締め装置においては、チャック部とリフター部（ベースプレート）によって挟持した際の軸線方向荷重を高くしている。つまり、缶胴のフランジ部及び缶蓋のカール部とをチャック部に強く当接させることでフランジ部を径方向外方に向けてより延びるように変形させ、巻き込み加工される部分の長さを確保しているのである。

ここで、缶の巻締め装置においては、挟持した際の軸線方向荷重は、ベースプレートフォース（以下、ＢＰＦ）として主に設定されている。このＢＰＦとは、ベースプレートを付勢するスプリングを所定値まで収縮させるのに必要な軸線方向の荷重の値を示すものであり、このＢＰＦが大きいほど挟持した際に缶胴及び缶蓋に作用する軸線方向荷重が大きくなる。なお、ＢＰＦの設定は、前記スプリングの初期荷重（缶蓋及び缶胴を挟持していない時点での荷重）を調整することで行われる。
特公平７−１００２０４号公報

ところで、従来のように、ＢＰＦの設定値を大きくした場合には、ボディフック量ＢＨが確保されるものの缶胴に対して必要以上の軸方向荷重が作用することになる。一方、前記缶胴の座屈変形を防止するために缶胴及び缶蓋を挟持する際の軸線方向荷重を小さくする、すなわちＢＰＦ設定を小さくした場合には、ボディフック量ＢＨが確保されず、密封性が低下してしまうことになる。

また、第１巻締ロールによるカール部の折り曲げが不十分であると、カール部の先端が缶胴の外周面（フランジ部よりも軸線方向下方側に位置する部分）に当接してしまい、カール部を十分に巻き込むことができず巻締めが不十分になってしまうことがあった。さらには、カール部の先端が当接した部分に孔が開いてしまうといったトラブルが発生するおそれがあった。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであって、カール部を十分に折り曲げるように加工して二重巻締め部を確実に成形し、缶胴に作用する軸線方向荷重を抑えながらも二重巻締め部におけるボディフック量ＢＨを確保して密封性の良い缶を成形可能である缶の製造方法、この缶の製造方法に適した第１巻締ロール及び缶の巻締め装置を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明に係る缶の製造方法は、径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、缶胴の開口部に設けられたフランジ部に密着させて巻き締めて缶を成形する缶の製造方法であって、前記缶胴及び前記缶蓋を前記缶胴の軸線方向に挟持するとともに前記軸線回りに回転させ、径方向外方側から、第１巻締ロールを摺接させて前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する巻き込み工程と、前記巻き込み工程によって加工された前記フランジ部及び前記カール部を第２巻締ロールを用いて径方向内方に向けて押圧する潰し工程と、を有し、前記第１巻締ロールは、その外周面に、前記軸線方向上側に位置する上顎部と前記軸線方向下側に位置する下顎部とを有する成形凹部が形成されており、前記巻き込み工程において、前記下顎部の少なくとも一部は、前記軸線、及び前記下顎部と前記カール部との接触点、を通る断面における輪郭線の接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置されていることを特徴としている。

この構成の缶の製造方法によれば、第１巻締ロールによる加工を行う場合、缶蓋のカール部が、下顎部に沿って、缶胴及び缶蓋の軸線に近づくにしたがい漸次軸線方向上方に向かって案内されることになり、缶蓋のカール部の先端が缶胴の外周面に当接することがなくなり、缶胴のフランジ部を成形凹部の上顎部に向けて押圧することでフランジ部を径方向外方に向けて延びるように変形させることが可能となる。これにより、荷重を必要以上に大きくすることなくボディフック量ＢＨを十分に確保でき、缶の密封性の向上を図ることができる。

ここで、前記巻き込み工程において、前記接線と前記軸線に対して直交する平面とがなす角度αが、１°≦α≦５°の範囲内に設定された構成とすることが好ましい。
この場合、前記接線と前記軸線に対して直交する平面とがなす角度αが、１°≦α≦５°の範囲内に設定されているので、成形凹部の開口部が確保されて前記フランジ部及び前記カール部を成形凹部内に確実に挿入することができるとともに、前記カール部を十分に折り曲げて缶蓋のカール部の先端が缶胴の外周面に当接することを確実に防止することが可能となる。なお、この効果をさらに奏功せしめるためには、前記接線と前記軸線に対して直交する平面とがなす角度αを、２°≦α≦４°の範囲内に設定することが好ましい。

また、前記第１巻締ロールが、前記下顎部に、前記軸線と前記回転軸とを平行に配置した状態で、前記接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜する折り上げ部を備えた構成とすることが好ましい。
この場合、缶蓋及び缶胴の軸線と第１巻締ロールの回転軸とを平行に配置した状態で近接させても、成形凹部に形成された折り上げ部によって缶蓋のカール部を、前記軸線に近づくにしたがい漸次軸線方向上方に向かって案内することができ、缶蓋のカール部の先端が缶胴の外周面に当接することがなくなり、缶胴のフランジ部を成形凹部の上顎部に向けて押圧することでフランジ部を径方向外方に向けて延びるように変形させてボディフック量ＢＨを十分に確保することができる。

また、前記巻き込み工程において、前記第１巻締ロールの前記回転軸が、前記軸線方向上方に向かうにしたがい漸次前記軸線から離間するように、前記軸線に対して傾斜して配置されることにより、前記接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置される構成としても良い。
この場合、成形凹部の形状を従来と同様に構成した場合であっても、巻き込み工程において前記下顎部の少なくとも一部を、前記軸線、及び前記下顎部と前記カール部との接触点、を通る断面における前記下顎部の輪郭線の接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置することが可能となる。

本発明に係る第１巻締ロールは、径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、缶胴の開口部に設けられたフランジ部に密着させて巻き締めて缶を成形する際に用いられ、前記缶胴及び前記缶蓋に対して、径方向外方から摺接して前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する第１巻締ロールであって、外周面に、前記軸線方向上側に位置する上顎部と前記軸線方向下側に位置する下顎部とを有する成形凹部が形成され、 前記成形凹部には、回転軸に沿った断面における前記下顎部の輪郭線の接線が前記成形凹部の開口部側に向かうにしたがい漸次前記回転軸方向上方に向かうように傾斜する折り上げ部が設けられていることを特徴としている。

また、本発明に係る缶の巻締め装置は、径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、缶胴の開口部に設けられたフランジ部に密着させて巻締めて缶を成形する缶の巻締め装置であって、前記缶蓋に当接されるチャック部と、前記缶胴を保持して軸線回りに回転駆動するとともに前記軸線方向に上下動するリフター部と、前記チャック部及び前記リフター部によって前記軸線方向に挟持されるとともに前記軸線回りに回転される前記缶胴及び前記缶蓋に対して、回転軸回りに回転しながら径方向外方から摺接して前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する第１巻締ロールと、該第１巻締ロールによって巻き込まれた前記フランジ部と前記カール部とをさらに径方向内方に向けて押圧する第２巻締ロールと、を有し、前記第１巻締ロールは、その外周面に前記フランジ部及び前記カール部が挿入される成形凹部が形成され、この成形凹部は、第１巻締ロールの径方向外方を向く底部と、この底部に連なり前記軸線方向上側に位置する上顎部と、底部に連なり前記軸線方向下側に位置する下顎部と、を有しており、前記下顎部の少なくとも一部は、前記軸線、及び前記下顎部と前記カール部との接触点、を通る断面における前記下顎部の輪郭線の接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置されていることを特徴としている。

本発明に係る第１巻締ロール及び缶の巻締め装置は、前述した本発明に係る缶の製造方法を実施するのに適しており、缶の巻締めを行った際にボディフック量ＢＨを確保して密封性の向上を図ることができる。

本発明によればカール部を十分に折り曲げるように加工して二重巻締め部を確実に成形し、缶胴に作用する軸線方向荷重を抑えながらも二重巻締め部におけるボディフック量ＢＨを確保して密封性の良い缶を成形可能である缶の製造方法、この缶の製造方法に適した第１巻締ロール及び缶の巻締め装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施形態である缶の巻締め装置１０を図１から図３に示す。本実施形態である缶の巻締め装置１０は、有底円筒状をなす缶胴５の開口部に設けられたフランジ部９に、概略円板状をなす缶蓋１を巻き締めて装着し、缶を成形するものである。

まず、この缶の巻締め装置１０によって巻き締められる缶蓋１及び缶胴５について説明する。
缶蓋１は、図２に示すように、円板状をなすパネル部２と、パネル部２の外周端に連なり径方向外方に向かうにしたがい漸次上方に向かうように延びるテーパ状のチャックウォール部３と、このチャックウォール部３の外周端に連設して径方向外方側及び下方側に向けて巻かれたカール部４と、を備えている。
缶胴５は、図２に示すように、有底円筒状をなしており、底部６と胴部７と肩部８と開口部とを備えており、開口部には径方向外方に向けて折り曲げられたフランジ部９が設けられている。

次に、本発明の実施形態である缶の巻締め装置１０について説明する。
本実施形態である缶の巻締め装置１０は、図１〜図３に示すように、缶蓋１に当接されるチャック部１１と、缶胴５を保持するとともに軸線Ｎ方向に上下動移動可能なリフター部２０と、缶蓋１のカール部４及び缶胴５のフランジ部９に巻き込み加工を施す第１巻締ロール４０及び第２巻締ロール５０と、を備えている。

チャック部１１は、図示しない支持軸に着脱可能に装着される装着部１２と、缶蓋１のチャックウォール部３の内周側に嵌入して缶蓋１のパネル部２に当接される当接パッド部１３と、を備えており、軸線Ｎ回りに回転可能に構成されている。

リフター部２０は、図１〜図３に示すように、チャック部１１の軸線Ｎ方向下方側に配置されており、缶胴５が載置されるベースプレート２１と、このベースプレート２１をチャック部１１側（上方）に向けて付勢するリフタースプリング２２と、ベースプレート２１及びリフタースプリング２２を支持するリフター本体２３と、リフター本体２３（ベースプレート２１）の軸線Ｎ方向位置（上下方向位置）を制御する変位制御部３０と、を備えている。なお、このリフター部２０は、軸線Ｎ方向に移動可能とされるとともに軸線Ｎ回りに回転駆動するように構成されている。

リフター本体２３は、図１〜図３に示すように、概略円筒状をなしており、上端面にベースプレート２１が載置されている。また、リフター本体２３の上部には、内周面に雌ネジが形成された調整ネジ孔２３Ａが設けられ、この調整ネジ孔２３Ａの下部に調整ネジ孔２３Ａよりも大径のスプリング室２３Ｂが連設され、このスプリング室２３Ｂの底面部に挿通孔部２３Ｃが設けられている。なお、これら調整ネジ孔２３Ａ、スプリング室２３Ｂ、挿通孔部２３Ｃは、同軸上（軸線Ｎ上）に連設されている。

挿通孔部２３Ｃには、後述するカムフォロワ３５の連結軸部３６が挿通されており、この連結軸部３６の上端にスプリング室２３Ｂ内に配設された連結プレート２５が固定ボルト２６によって固定されている。この連結プレート２５は、挿通孔部２３Ｃよりも大径とされており、スプリング室２３Ｂ内を上下動可能に配設されている。この連結プレート２５の上にリフタースプリング２２が載置されている。

また、調整ネジ孔２３Ａには、リフタースプリング２２の初期荷重、つまり、ＢＰＦを調整するためのＢＰＦ調整ネジ２７が螺合されている。このＢＰＦ調整ネジ２７は、外周面に雄ネジ部が形成されるとともにリフタースプリング２２の上端に当接されるネジ本体２７Ａと、ネジ本体２７Ａの下端から下方に向けて突出したガイド軸部２７Ｂとを備えており、ガイド軸部２７Ｂがリフタースプリング２２の内周部に挿入されている。

このＢＰＦ調整ネジ２７をねじ込んで下方に移動させると、リフタースプリング２２は連結プレート２５とＢＰＦ調整ネジ２７のネジ本体２７Ａとによって押圧されて収縮される。つまり、大きな初期荷重が与えられることになる。この場合、リフタースプリング２２が所定量（本実施形態では０．５６ｍｍ）だけ収縮するためには、大きな荷重が必要となりＢＰＦ設定荷重が大きくなる。
一方、ＢＰＦ調整ネジ２７を緩めて上方に移動させると、リフタースプリング２２は連結プレート２５とＢＰＦ調整ネジ２７のネジ本体２７Ａと間で伸長し、初期荷重が小さくなる。この場合、リフタースプリング２２が所定量（本実施形態では０．５６ｍｍ）だけ収縮するための荷重が小さくなりＢＰＦ設定荷重が小さくなる。

リフター本体２３（ベースプレート２１）の軸線Ｎ方向の位置を制御する変位制御部３０は、リフターカム３１とこのリフターカム３１のカム面３２に沿って上下動するカムフォロワ３５とで構成されている。
カムフォロワ３５は、前述した連結軸部３６と、この連結軸部３６の下端に接続されたフォロワ本体３７と、フォロワ本体３７の下端に配設され、カム面３２に沿って転動するカムローラ３８と、を備えている。
リフターカム３１は、図１に示すように概略円環状をなしており、その上面がリフター本体２３を変位させるカム面３２とされ、円環の周方向においてカム面３２の高さが変化するように構成されている。なお、本実施形態では、カムフォロワ３５は、図１に示すリフターカム３１を時計回りに回動するように構成されている。

次に、本発明の実施形態である第１巻締ロール４０について説明する。第１巻締ロール４０は、チャック部１１とリフター部２０とによって挟持された缶蓋１及び缶胴５に対して径方向外方から摺接させることにより、缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とを径方向外方に巻き込むように加工するものである。
この第１巻締ロール４０は、概略円板状をなし、外周面に第１巻締ロール４０の径方向内方に向けて成形凹部４１が設けられており、回転軸Ｒ１を中心に自転可能な構成とされている。なお、本実施形態では、軸線Ｎと回転軸Ｒ１とが互いに平行に延びるように配設されている。

第１巻締ロール４０の成形凹部４１の拡大図を図４に示す。成形凹部４１は、第１巻締ロール４０の径方向内方（図４において左方）に位置する底部４２と、この底部４２に連なり軸線Ｎ方向上方側（図４において上方側）に位置する上顎部４３と、底部４２に連なり軸線Ｎ方向下方側（図４において下方側）に位置する下顎部４４と、を備えている。本実施形態では、上顎部４３が大きく第１巻締ロール４０の径方向外方に突出し、下顎部４４が上顎部４３よりも第１巻締ロール４０の径方向内方に後退して設けられている。

そして、成形凹部４１の下顎部４４には、回転軸Ｒ１に沿った断面における輪郭線の接線Ｔが、成形凹部４１の開口部側（第１巻締ロール４０の径方向外方）に向かうにしたがい漸次回転軸Ｒ１方向上方に向かうように傾斜する折り上げ部４５が設けられている。本実施形態では、軸線Ｎに直交する基準平面Ｓと接線Ｔとがなす角度αは、１°≦α≦５°の範囲内に、より好ましくは２°≦α≦４°の範囲内に設定されており、本実施形態では、α＝３°に設定されている。

次に、第２巻締ロール５０について説明する。第２巻締ロール５０は、第１巻締ロール４０によって径方向外方に巻き込むように加工された缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とを径方向内方へと押圧して潰し加工を行うものである。
ここで、第２巻締ロール５０は、概略円板状をなし、外周面に第２巻締ロール５０の径方向内方に向けて凹んだ加工溝５１が設けられており、軸線Ｎに平行な回転軸Ｒ２を中心に自転可能な構成とされている。。

次に、このような構成とされた缶の巻締め装置１０を用いた缶の製造方法について説明する。
まず、リフター部２０のベースプレート２１の上に缶胴５が載置されるとともに、缶胴５のフランジ部９の上に缶蓋１が載置される。このとき、カムフォロワ３５はカム面３１が低くなった部分にあり、図２に示すように、チャック部１１とベースプレート２１の上に載置された缶胴５及び缶蓋１とは離間した状態とされている。また、ＢＰＦ調整ネジ２７によってリフタースプリング２２に初期荷重が負荷されることでＢＰＦが設定されており、本実施形態では、ＢＰＦが５５ｋｇｆ（５３９Ｎ）に設定されている。

この状態でカムフォロワ３５がリフターカム３１の上を転動し、カム面３２が高くなる位置においてカムフォロワ３５によってリフター本体２３が上方に移動し、缶胴５及び缶蓋１がチャック部１１に向けて近接していき、図３に示すように、チャック部１１とリフター本体２３（ベースプレート２１）とによって缶蓋１及び缶胴５が挟持される。このとき、ベースプレート２１には軸線Ｎ方向の荷重が作用し、この荷重が初期たわみ荷重を超えた場合には、リフタースプリング２２が収縮することになる。これにより、缶胴５及び缶蓋１は、リフタースプリング２２によって常にチャック部１１側に押圧される。

このようにしてチャック部１１とリフター本体２３（ベースプレート２１）とによって缶蓋１及び缶胴５が挟持された状態で軸線Ｎ方向に押圧されることで、缶胴５のフランジ部９が径方向外方に向けて延びるように変形させられることになる。

チャック部１１とリフター本体２３（ベースプレート２１）とによって缶蓋１及び缶胴５が挟持された状態で、第１巻締ロール４０が缶胴５及び缶蓋１に径方向外方から摺接し、第１巻締ロール４０の成形凹部４１に、缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とが挿入される。
そして、成形凹部４１の下顎部４４にカール部４の先端が当接されるとともに、カール部４の軸線Ｎ方向上端側が成形凹部４１の上顎部４３に当接される。さらに、この状態で第１巻締ロール４０を近接すると、カール部４の先端が下顎部４４に沿って折り曲げられる。

ここで、本実施形態では、第１巻締ロール４０の下顎部４４に、回転軸Ｒ１に沿った断面における輪郭線の接線Ｔが、成形凹部４１の開口部側（第１巻締ロール４０の径方向外方）に向かうにしたがい漸次回転軸Ｒ１方向上方に向かうように傾斜する折り上げ部４５が設けられており、第１巻締ロール４０の回転軸Ｒ１と軸線Ｎとが互いに平行に配置されているので、この折り上げ部４５に沿ってカール部４の先端が缶蓋１の軸線Ｎに近接する（第１巻締ロール４０の径方向外方に向かう）にしたがい漸次軸線Ｎ方向上方へと向かうように折り曲げられる。この状態でさらに第１巻締ロール４０を近接すると、カール部４の先端が缶胴５のフランジ部９の裏側に向くように巻き込まれる（巻き込み工程Ｓ１）。

第１巻締ロール４０による加工（巻き込み工程Ｓ１）が終了した後に、第２巻締ロール５０が缶胴５及び缶蓋１に径方向外方から摺接し、加工溝５１によって缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とが径方向内方に向けて押圧される（潰し工程Ｓ２）。
このあと、カムフォロワ３５はカム面３１が低くなった部分に移動して、リフター本体２３が下方側へと後退し、成形された缶が取り出される。
このように巻き込み工程Ｓ１と潰し工程Ｓ２とによって、図８に示すような二重巻締め部６０が形成され、缶蓋１が缶胴５のフランジ部９に装着される。

このような構成とされた本実施形態である缶の巻締め装置１０、第１巻締ロール４０及び缶の製造方法によれば、第１巻締ロール４０による巻き込み工程Ｓ１において、缶蓋１のカール部４が、成形凹部４１の下顎部４４に沿って、軸線Ｎに近づくにしたがい漸次軸線Ｎ方向上方に向かって案内されることになり、缶蓋１のカール部４の先端が缶胴５の外周面に当接することがなく曲げられるので、缶胴５のフランジ部９を成形凹部４１の上顎部４３に向けて押圧することでフランジ部９を径方向外方に向けて延びるように変形させることが可能となる。これにより、荷重を大きくすることなくボディフック量ＢＨを十分に確保でき、缶の密封性の向上を図ることができる。

また、成形凹部４１の下顎部４４における接線Ｔと軸線Ｎに対して直交する平面Ｓとがなす角度αが、１°≦α≦５°の範囲内に、さらに好ましくは２°≦α≦４°の範囲内に、本実施形態では、α＝３°に設定されているので、成形凹部４１の開口部が確保されてフランジ部９及びカール部４を成形凹部４１内に確実に挿入することができるとともに、カール部４を折り曲げて缶蓋１のカール部４の先端が缶胴５の外周面に当接することを確実に防止することが可能となる。

さらに、缶蓋１及び缶胴５の軸線Ｎと第１巻締ロール４０の回転軸Ｒ１とを平行に配置した状態で近接させても、成形凹部４１に形成された折り上げ部４５によって缶蓋１のカール部４を缶胴５及び缶蓋１の軸線Ｎに近接する方向に向かうにしたがい漸次軸線Ｎ方向上方に向かって案内することができ、缶蓋１のカール部４の先端が缶胴５の外周面に当接することがなく、缶胴５のフランジ部９を成形凹部４１の上顎部４３に向けて押圧することでフランジ部９を径方向外方に向けて延びるように変形させてボディフック量ＢＨを十分に確保することができる。

次に、本発明の第２の実施形態である缶の巻締め装置１１０について図５、図６を参照して説明する。なお、第１の実施形態である缶の巻締め装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本発明の第２の実施形態である缶の巻締め装置１１０においては、前述の第１の実施形態である缶の巻締め装置１０とは、第１巻締ロール１４０の構成のみが異なっている。

この第１巻締ロール１４０は、概略円板状をなし、外周面に第１巻締ロール１４０の径方向内方に向けて凹んだ成形凹部１４１が設けられている。ここで、この第１巻締ロール１４０の回転軸Ｒ１１は、チャック部１１とリフター部２０とによって挟持された缶蓋１及び缶胴５の軸線Ｎに対して、軸線Ｎ方向上方に向かうにしたがい漸次軸線Ｎから離間するように傾斜して配置されている。

このように傾斜して配置された第１巻締ロール１４０の成形凹部１４１の拡大図を図６に示す。成形凹部１４１は、第１巻締ロール１４０の径方向内方に位置する底部１４２と、この底部１４２に連なり軸線Ｎ方向上方側（図６において上方側）に位置する上顎部１４３と、底部１４２に連なり軸線Ｎ方向下方側（図６において下方側）に位置する下顎部１４４と、を備えている。本実施形態では、上顎部１４３が大きく第１巻締ロール１４０の径方向外方に突出し、下顎部１４４が上顎部１４３よりも第１巻締ロール１４０の径方向内方に後退して設けられている。

そして、成形凹部１４１の上顎部１４３及び下顎部１４４は、第１巻締ロール１４０の径方向外方に向かうにしたがい互いに離間するように構成されている。下顎部１４４は、軸線Ｎと回転軸Ｒ１１とを前述のように傾斜して配置することにより、軸線Ｎ及び下顎部１４４とカール部４との接触点を通る断面における下顎部１４４の輪郭線の接線Ｔが、軸線Ｎに近づくにしたがい漸次軸線Ｎ方向上方に向かうように傾斜して配置されることなる。

ここで、軸線Ｎと回転軸Ｒ１１とは、同一平面上において傾斜角度βで交差するように配設されており、この傾斜角度βは、１°≦β≦１０°の範囲内に、より好ましくは、１°≦β≦６°の範囲内に設定されており、本実施形態では、β＝６°とされている。
また、第１巻締ロール１４０の回転軸Ｒ１１に直交する平面Ｓ´と成形凹部１４１の下顎部１４４の前記接線Ｔとがなす角度γは、−９°≦γ＜０°の範囲内とされ、さらに好ましくは、−４°≦γ＜０°の範囲内に設定されており、本実施形態では、γ＝−３°とされている。

そして、前述のように軸線Ｎと回転軸Ｒ１１との傾斜角度β、回転軸Ｒ１１に直交する平面Ｓ´と成形凹部１４１の下顎部１４４の接線Ｔとがなす角度γが設定されることによって、軸線Ｎに直交する基準平面Ｓと接線Ｔとがなす角度αは、１°≦α≦５°の範囲内に、より好ましくは２°≦α≦４°の範囲内に設定されており、本実施形態では、α＝３°に設定されている。

このような第１巻締ロール１４０を備えた缶の巻締め装置１１０においては、チャック部１１とリフター本体２３（ベースプレート２１）とによって缶蓋１及び缶胴５が挟持された状態で、第１巻締ロール１４０が缶胴５及び缶蓋１に径方向外方から摺接し、第１巻締ロール１４０の成形凹部１４１に、缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とが挿入される。そして、成形凹部１４１の下顎部１４４にカール部４の先端が当接されるとともに、カール部４の軸線Ｎ方向上端側が成形凹部１４１の上顎部１４３に当接される。さらに、この状態で第１巻締ロール１４０を近接することで、カール部４の先端が下顎部１４４に沿って折り曲げられる。

ここで、軸線Ｎ及び下顎部１４４とカール部４との接触点を通る断面における下顎部１４４の輪郭線の接線Ｔが、軸線Ｎに近づくにしたがい漸次軸線Ｎ方向上方に向かうように傾斜するように配設されているので、この下顎部１４４に沿ってカール部４の先端が缶蓋１の軸線Ｎに近接するにしたがい漸次軸線Ｎ方向上方へと向かうように折り曲げられることになる。この状態でさらに第１巻締ロール１４０を近接すると、カール部４の先端が缶胴５のフランジ部９の裏側に向くように巻き込まれる。

このような構成とされた第２の実施形態である缶の巻締め装置１１０によれば、成形凹部１４０の形状を従来と同様に、成形凹部１４１の上顎部１４３及び下顎部１４４が第１巻締ロール１４０の径方向外方に向かうにしたがい互いに離間するように、つまり、成形凹部１４０の開口部側に向かうにしたがい漸次開口幅が大きくなるように構成されていても、巻き込み工程Ｓ１において下顎部１４４の少なくとも一部を、軸線Ｎ及び下顎部１４４とカール部４との接触点を通る断面における下顎部１４４の輪郭線の接線Ｔが、軸線Ｎに近づくにしたがい漸次軸線Ｎ方向上方に向かうように傾斜して配置することが可能となる。
また、成形凹部１４１の上顎部１４３及び下顎部１４４が第１巻締ロール１４０の径方向外方に向かうにしたがい互いに離間するように構成されているので、缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とを成形凹部１４１の中に容易に挿入することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、変位制御部を、リング状のリフターカムとカムフォロワとからなるものとして説明したが、これに限定されることはなく、軸線方向に移動可能なサーボモータと制御部とを備えたものであってもよい。
また、カムを用いる場合においても円環状をなすものでなくてもよい。また、カムフォロワの構成についても特に限定はない。

さらに、第１巻締ロール及び第２巻締ロールをそれぞれ１つずつ備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、第１巻締ロール及び第２巻締ロールはそれぞれ複数であってもよい。
また、ＢＰＦを５５ｋｇｆ（５３９Ｎ）に設定したもので説明したが、ＢＰＦの設定は、缶胴の形状、材質等を考慮して適宜設定することが好ましい。

以下に、本発明の効果を検証するために行った比較実験の結果について説明する。
比較例１として、成形凹部の上顎部と下顎部とが成形凹部の開口部側に近づくにしたがい漸次離間するように構成された第１巻締ロールを、第１巻締ロールの回転軸と缶蓋及び缶胴の軸線Ｎとが平行となるように配置し、ＢＰＦ設定を５５ｋｇｆ（５３９Ｎ）として缶の巻き締めを行った。
比較例２として、比較例１と同じ第１巻締ロールを使用し、第１巻締ロールの回転軸と缶蓋及び缶胴の軸線Ｎとを平行に配置し、ＢＰＦ設定を６３ｋｇｆ（６１７Ｎ）として缶の巻き締めを行った。

本発明例１として、成形凹部の下顎部に、軸線と回転軸とを平行に配置した状態で前記軸線及び前記回転軸に沿った断面における輪郭線の接線が成形凹部の開口部側（第１巻締ロールの径方向外方）に向かうにしたがい漸次軸線方向上方に向かうように傾斜する折り上げ部を備えた第１巻締ロールを、第１巻締ロールの回転軸と缶蓋及び缶胴の軸線Ｎとが平行となるように配置し、ＢＰＦ設定を５５ｋｇｆ（５３９Ｎ）として缶の巻き締めを行った。このとき前記接線と軸線に対して直交する平面とがなす角度αを、α＝３°に設定した。

本発明例２として、比較例１と同じ第１巻締ロールを使用し、第１巻締ロールの回転軸が缶蓋及び缶胴の軸線に対して、軸線方向上方に向かうにしたがい漸次軸線から離間するように傾斜して配置し、ＢＰＦ設定を５５ｋｇｆ（５３９Ｎ）として缶の巻き締めを行った。このとき、成形凹部の下顎部の少なくとも一部においては、軸線及び下顎部とカール部との接触点を通る断面における下顎部の輪郭線の接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置した。このとき前記接線と軸線に対して直交する平面とがなす角度αを、α＝３°に設定した。

前述のように巻き締めることで成形された缶の二重巻き締め部のボディフック量ＢＨと、巻き締め加工時の軸線方向荷重（リフター荷重）の最大値を比較した。また、カール部の先端が缶胴の外周面に当接することによって発生し、穴あき、漏洩の原因となるリバースリンクルの発生缶数を比較した。比較結果を表１に示す。

表１に示すように、ＢＰＦ設定を５５ｋｇｆ（５３９Ｎ）とした比較例１では、軸線方向荷重が６００Ｎ以下とされ、缶胴の座屈変形の発生は抑えられるが、二重巻き締め部のボディフック量ＢＨが１．７ｍｍと小さく、また、リバースリンクルの発生缶数も２０缶中９缶と多く、密封性に劣っている。
一方、ＢＰＦ設定を６３ｋｇｆ（６１７Ｎ）とした比較例２では、二重巻き締め部のボディフック量ＢＨが１．７５ｍｍであって密封性が確保されているものの、軸線方向荷重が大きくなることで、缶胴の座屈変形が発生するおそれがある。

これに対して、本発明例１，２においては、二重巻き締め部のボディフック量ＢＨが１．７５ｍｍであって密封性が確保されており、さらに、軸線方向荷重を上げる必要がないため、缶胴の座屈変形の発生を抑えることができることが確認された。また、リバースリンクルの発生もなく良好であった。
このように本発明によれば、二重巻締め部のボディフック量ＢＨを確保することで密封性の良い缶を成形可能な缶の巻締め装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態である缶の巻締め装置の主要部を示した斜視図である。 図１に示す缶の巻締め装置においてリフター本体（ベースプレート）が離間位置にある状態を示す側面部分断面図である。 図１に示す缶の巻締め装置においてリフター本体（ベースプレート）が近接位置にある状態を示す側面部分断面図である。 本発明の第１の実施形態である第１巻締ロールの部分拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態である缶の巻締め装置においてリフター本体（ベースプレート）が近接位置にある状態を示す側面部分断面図である。 本発明の第２の実施形態である第１巻締ロールの部分拡大断面図である。 巻締め工程を示す説明図である。 二重巻締め部の断面図である。

符号の説明

１ 缶蓋
４ カール部
５ 缶胴
９ フランジ部
１０ 缶の巻締め装置
１１ チャック部
２０ リフター部
４０ 第１巻締ロール
４１ 成形凹部
４３ 上顎部
４４ 下顎部
４５ 折り上げ部
５０ 第２巻締ロール
Ｎ 軸線
Ｓ１ 巻き込み工程
Ｓ２ 潰し工程
Ｔ 接線

Claims (6)

1. 径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、缶胴の開口部に設けられたフランジ部に密着させて巻き締めて缶を成形する缶の製造方法であって、
   前記缶胴及び前記缶蓋を前記缶胴の軸線方向に挟持するとともに前記軸線回りに回転させ、径方向外方側から、第１巻締ロールを摺接させて前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する巻き込み工程と、
   前記巻き込み工程によって加工された前記フランジ部及び前記カール部を第２巻締ロールを用いて径方向内方に向けて押圧する潰し工程と、を有し、
   前記第１巻締ロールは、その外周面に、前記軸線方向上側に位置する上顎部と前記軸線方向下側に位置する下顎部とを有する成形凹部が形成されており、
   前記巻き込み工程において、前記下顎部の少なくとも一部は、前記軸線、及び前記下顎部と前記カール部との接触点、を通る断面における輪郭線の接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置されていることを特徴とする缶の製造方法。
2. 前記巻き込み工程において、前記接線と前記軸線に対して直交する平面とがなす角度αが、１°≦α≦５°の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の缶の製造方法。
3. 前記第１巻締ロールは、前記軸線と前記第１巻締ロールの回転軸とを平行に配置した状態で、前記接線が前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜する折り上げ部を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の缶の製造方法。
4. 前記巻き込み工程において、前記第１巻締ロールの前記回転軸が、前記軸線方向上方に向かうにしたがい漸次前記軸線から離間するように、前記軸線に対して傾斜して配置され、前記接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の缶の製造方法。
5. 径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、缶胴の開口部に設けられたフランジ部に密着させて巻き締めて缶を成形する際に用いられ、前記缶胴及び前記缶蓋に対して、径方向外方から摺接して前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する第１巻締ロールであって、
   外周面に、前記軸線方向上側に位置する上顎部と前記軸線方向下側に位置する下顎部とを有する成形凹部が形成され、
   前記成形凹部には、回転軸に沿った断面における前記下顎部の輪郭線の接線が前記成形凹部の開口部側に向かうにしたがい漸次前記回転軸方向上方に向かうように傾斜する折り上げ部が設けられていることを特徴とする第１巻締ロール。
6. 径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、缶胴の開口部に設けられたフランジ部に密着させて巻き締めて缶を成形する缶の巻締め装置であって、
   前記缶蓋に当接されるチャック部と、
   前記缶胴を保持して軸線回りに回転駆動するとともに前記軸線方向に上下動するリフター部と、
   前記チャック部及び前記リフター部によって前記軸線方向に挟持されるとともに前記軸線回りに回転される前記缶胴及び前記缶蓋に対して、回転軸回りに回転しながら径方向外方から摺接して前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する第１巻締ロールと、
   該第１巻締ロールによって巻き込まれた前記フランジ部と前記カール部とをさらに径方向内方に向けて押圧する第２巻締ロールと、を有し、
   前記第１巻締ロールは、その外周面に前記フランジ部及び前記カール部が挿入される成形凹部が形成され、この成形凹部は、第１巻締ロールの径方向外方を向く底部と、この底部に連なり前記軸線方向上側に位置する上顎部と、底部に連なり前記軸線方向下側に位置する下顎部と、を有しており、
   前記下顎部の少なくとも一部は、前記軸線、及び前記下顎部と前記カール部との接触点、を通る断面における前記下顎部の輪郭線の接線が、前記軸線に近づくにしたがい漸次前記軸線方向上方に向かうように傾斜して配置されていることを特徴とする缶の巻締め装置。

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