JP2019010662A - 缶底成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】缶底にボトムリフォーム加工を施す際、安定して精度よく凹部の成形が行え、缶胴や缶底に傷が付くことを防止して缶の品質を良好に維持することができ、かつ落缶を防止して生産性を向上できる缶底成形装置を提供すること。【解決手段】缶底の環状凸部の内周壁及び外周壁の少なくともいずれかを押圧して凹部を成形する缶底成形装置であって、缶胴を保持するスターホイールと、缶胴の開口端部を支持するトップ支持部材と、トップ支持部材を缶に対して缶軸方向に往復移動させるトップ用カム機構と、缶底を支持するボトム支持部材と、ボトム支持部材を缶に対して缶軸方向に往復移動させるボトム用カム機構２８と、環状凸部に凹部を成形する押圧部材と、押圧部材を缶に対して缶軸に直交する径方向に往復移動させる成形用カム機構３０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、缶の缶底にボトムリフォーム加工を施す缶底成形装置に関する。

近年、アルミニウム缶等の缶に対する軽量化への要請があり、これには缶の厚さ（肉厚）を薄くすることが効果的である。しかしながら単純に缶の厚さを薄くすると、缶底にボトムグロースやバックリング等の変形が生じやすい。ボトムグロースとは、内容物が封入された缶の内圧の上昇等により缶底の環状凸部（リム）が変形する現象である。ボトムグロースが発生すると、缶の高さ（缶軸方向の全長）が変化して製造、出荷の不具合の原因となる。またバックリングとは、缶の内圧が耐圧強度を超えたときに、缶底のドーム部が反転してしまう現象である。

このような缶底の変形を防止する目的で、例えば下記特許文献１に示されるような、缶底成形装置によるボトムリフォーム加工（ボトムプロファイルリフォーマー加工、ＢＰＲ加工）が提案されている。
特許文献１の缶底成形装置は、缶の缶胴を保持するスターホイールと、缶胴の開口端部を支持するトップ支持部材と、トップ支持部材を缶に対して缶軸方向に往復移動させるトップ用カム機構と、缶底を支持するボトム支持部材と、缶底の環状凸部の内周壁を押圧して、周方向に延びる溝状の凹部を成形するリフォーミングローラと、リフォーミングローラを缶に対して径方向に往復移動させる成形用カム機構と、を備えている。
缶底に凹部を成形することで、缶底の強度が高められ、変形が抑制される。

米国特許第５７０４２４１号明細書

しかしながら、上記従来の缶底成形装置では、下記の課題を有していた。
トップ用カム機構がトップ支持部材を缶に向けて前進させ、該トップ支持部材が缶胴の開口端部を支持する際、缶胴を保持するスターホイールに対して、トップ支持部材に押し込まれた缶が缶軸方向にスライド移動し、缶底がボトム支持部材に支持される。このとき、スターホイール上で缶胴が擦られて傷が付きやすかった。また、トップ支持部材とボトム支持部材との間で缶が安定して挟持されず、リフォーミングローラによる凹部の成形が不安定になるおそれがあった。

また、ボトム支持部材に支持された缶底を該ボトム支持部材から離脱させる際には、環状凸部の外周壁（チャイム部）にプレート部材等を引っ掛ける必要があり、このため缶底に対しても傷が付きやすかった。
また、スターホイールに対する缶の缶軸方向の保持位置が不安定になり、次工程への受け渡し時などに落缶して生産性に影響するおそれがあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、缶底にボトムリフォーム加工を施す際、安定して精度よく凹部の成形が行え、缶胴や缶底に傷が付くことを防止して缶の品質を良好に維持することができ、かつ落缶を防止して生産性を向上できる缶底成形装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、缶胴と缶底とを備えて有底筒状をなす缶の前記缶底に、缶軸方向の上方に向けて窪むドーム部と、前記ドーム部の外周縁部に連なり、缶軸方向の下方に向けて突出するとともに、缶軸回りの周方向に沿って延びる環状凸部と、が形成され、前記環状凸部の内周壁及び外周壁の少なくともいずれかを押圧して凹部を成形する缶底成形装置であって、前記缶胴を保持するスターホイールと、前記缶胴の開口端部を支持するトップ支持部材と、前記トップ支持部材を缶に対して缶軸方向に往復移動させるトップ用カム機構と、前記缶底を支持するボトム支持部材と、前記ボトム支持部材を缶に対して缶軸方向に往復移動させるボトム用カム機構と、前記環状凸部に前記凹部を成形する押圧部材と、前記押圧部材を缶に対して缶軸に直交する径方向に往復移動させる成形用カム機構と、を備えたことを特徴とする。

本発明の缶底成形装置は、トップ用カム機構及び成形用カム機構以外のカム機構として、ボトム用カム機構を備えている。ボトム用カム機構は、スターホイールに保持された缶に対して、ボトム支持部材を缶軸方向に往復移動させる。

すなわち、スターホイールに保持された缶は、缶軸方向の上方（缶胴の開口端部側）からは、トップ用カム機構が缶に向けて前進させたトップ支持部材によって支持される。また缶は、缶軸方向の下方（缶底側）からは、ボトム用カム機構が缶に向けて前進させたボトム支持部材によって支持される。これにより缶は、缶の上下方向（缶軸方向の両側）から接近したトップ支持部材及びボトム支持部材によって挟持される。

このように、トップ支持部材及びボトム支持部材が、缶に対してそれぞれ接近移動させられて該缶を缶軸方向の両側から支持するので、スターホイール上で缶が缶軸方向にスライド移動してしまうことを防止できる。言い換えると、スターホイールに保持された缶を、該スターホイールに対して缶軸方向にスライド移動させなくても、トップ支持部材及びボトム支持部材によってこの缶を缶軸方向から挟持し固定することが可能である。

スターホイール上で缶胴をスライド移動させる必要がないので、該缶胴に傷が付くことを防止できる。また、缶に対してトップ支持部材とボトム支持部材とが、両方ともに接近移動して該缶を挟持するので（つまり軸荷重をかけた状態で缶を保持するので）、缶が安定して支持される。これにより、缶底の環状凸部に対し押圧部材が凹部を安定して成形でき、凹部の加工精度が高められる（凹部の成形量が安定化する）。

また、缶底への凹部の成形後は、トップ支持部材及びボトム支持部材が、缶に対してそれぞれ離間移動させられて、該缶の缶軸方向の両側からの支持が解除される。具体的には、トップ用カム機構が缶からトップ支持部材を後退させることで、該トップ支持部材による缶に対する缶軸方向の上方（缶胴の開口端部側）からの支持が解除される。また、ボトム用カム機構が缶からボトム支持部材を後退させることで、該ボトム支持部材による缶に対する缶軸方向の下方（缶底側）からの支持が解除される。

本発明では、ボトム支持部材に支持された缶底を該ボトム支持部材から離脱させるにあたり、従来のように環状凸部の外周壁（チャイム部）にプレート部材等を引っ掛ける必要はない。つまり、ボトム用カム機構によってボトム支持部材を缶底から離間移動させることで、ボトム支持部材から缶底を離脱できるので、該缶底に傷が付くことを防止できる。

そしてボトムリフォーム加工時において、スターホイールに対して缶が缶軸方向に移動することがない。このため、スターホイールに対する缶の保持位置が安定し、次工程への受け渡し時などにおける落缶が防止されて、凹部を成形した缶が確実に移送される。従って、缶の生産性を安定して高めることができる。

以上より本発明によれば、缶底にボトムリフォーム加工を施す際、安定して精度よく凹部の成形が行え、缶胴や缶底に傷が付くことを防止して缶の品質を良好に維持することができ、かつ落缶を防止して生産性を向上できる。

また、上記缶底成形装置において、前記ボトム用カム機構は、ボトム用カムフォロアと、前記ボトム用カムフォロアに係合するボトム用カムと、を備え、前記成形用カム機構は、成形用カムフォロアと、前記成形用カムフォロアに係合する成形用カムと、を備え、前記ボトム用カムと、前記成形用カムとが、一体に形成されていることが好ましい。

上記構成では、ボトム用カム機構のボトム用カムと、成形用カム機構の成形用カムとが一体に形成されているので、上述した本発明の作用効果を奏しつつも、カム機構の構造を簡素化でき、かつカム機構をコンパクトに形成できる。

また、上記缶底成形装置において、前記トップ支持部材を缶に向けて缶軸方向に付勢する弾性部材を備えたことが好ましい。

上記構成では、弾性部材がトップ支持部材を缶に向けて缶軸方向に付勢するので、該トップ支持部材と、ボトム支持部材との間でより確実に缶を挟持できる。また、缶に対して軸荷重をより安定的に付与できるので、缶の保持状態及び成形加工の精度が安定する。
また、トップ支持部材が缶に接近移動して当接させられる際、弾性部材が弾性変形してこの衝突による衝撃が緩和されるため、缶が傷付いてしまうことを抑えられる。

本発明の缶底成形装置によれば、缶底にボトムリフォーム加工を施す際、安定して精度よく凹部の成形が行え、缶胴や缶底に傷が付くことを防止して缶の品質を良好に維持することができ、かつ落缶を防止して生産性を向上できる。

缶の缶底近傍を示す縦断面図である。 缶底成形装置の構造を示す断面図である。 図２のＸ部を拡大して示す図である。 図２のＹ部を拡大して示す図である。 図２のＺ部を拡大して示す図である。 缶底成形装置のボトムスピンドル近傍を拡大して示す断面図である。 缶底成形装置のボトムスピンドル近傍を拡大して示す断面図である。 缶底成形装置のボトムスピンドル近傍を拡大して示す平面図である。 缶底成形装置のトップスピンドル近傍を拡大して示す断面図である。 缶底成形装置のトップスピンドル近傍を拡大して示す断面図である。 缶底成形装置のトップスピンドル近傍を拡大して示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る缶底成形装置（ボトムリフォーム装置）１０について、図面を参照して説明する。なお、本発明の実施形態の説明に用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、要部となる部分を拡大、強調、抜粋して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際のものと同じであるとは限らない。

まず、本実施形態の缶底成形装置１０によって成形加工が施される缶５０について説明する。
図１及び図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、缶５０は、缶の周壁である缶胴（ウォール）５１と、缶の底壁である缶底（ボトム）５２と、を備えて有底筒状をなしている。本実施形態の缶５０は、アルミニウム合金材料等からなるアルミニウム缶であり、その内部には飲料等の内容物が充填され、缶胴５１の開口端部に缶蓋（図示略）が巻き締められることにより密封される。つまり缶５０は、いわゆる２ピース缶に用いられる缶本体である。

缶胴５１の中心軸及び缶底５２の中心軸は、互いに同軸に配置されており、本実施形態ではこれらの共通軸を缶軸という。
また、缶軸が延在する方向（缶軸に沿う方向）を缶軸方向という。缶軸方向のうち、缶底５２から缶胴５１の開口端部へ向かう方向を上方といい、缶胴５１の開口端部から缶底５２へ向かう方向を下方という。
また、缶軸に直交する方向を径方向という。径方向のうち、缶軸に接近する向きを径方向の内側といい、缶軸から離間する向きを径方向の外側という。
また、缶軸回りに周回する方向を周方向という。

本実施形態で用いる、缶５０の例えば「凹」、「凸」、「窪む」、「突出する」等の各種形状は、特に説明しない限り、缶５０の外面（缶外面。外部に露出する表面）における各種形状を表している。
また、図１及び図１０（ａ）、（ｂ）等に示される缶５０の缶軸方向に沿う縦断面視（缶軸を含む縦断面視）において、缶５０の各部形状の説明に用いる「円弧」、「曲線」、「直線」、「接線」等の線形状は、特に説明しない限り、缶５０の外面における各種の線形状を表している。

缶５０のうち、缶胴５１における上端部は、該缶５０の外部に開口する開口端部となっている。内容物は、この開口端部を通して缶５０内に充填される。缶胴５１の開口端部には、上方に向かうに従い縮径するネック部５３が形成されている。

缶底５２は、缶軸方向の上方に向けて窪むドーム部５５と、ドーム部５５の外周縁部に連なり、缶軸方向の下方に向けて突出するとともに、缶軸回りの周方向に沿って延びる環状凸部（リム）５６と、を備えている。
環状凸部５６は、缶底５２において最も下方に向けて突出する接地部（ノーズ部）５９と、接地部５９の径方向内側に隣接する内周壁５７と、接地部５９の径方向外側に隣接する外周壁（チャイム部）５８と、を備えている。

本実施形態では、後述する缶底成形装置１０によって、缶５０の缶底５２における内周壁５７に、径方向外側へ向けて窪むとともに周方向に沿って延びる溝状の凹部６０が成形される。図１に示されるように、缶５０の缶軸を含む縦断面視において、凹部６０は凹曲線状をなしている。
なお本実施形態では、凹部６０が成形される前の缶（ワーク）を符号Ｗで示し、凹部６０が成形された後の缶を符号５０で示す。

次に、図２〜図１１に示す缶底成形装置１０について説明する。
缶底成形装置１０は、缶Ｗの缶底５２の環状凸部５６のうち、内周壁５７及び外周壁５８の少なくともいずれかを押圧することにより、図１に示されるような凹部６０を成形する。本実施形態の例では、環状凸部５６の内周壁５７に対してボトムリフォーム加工を施すことにより、該内周壁５７に凹部６０が形成される。

図２に示されるように、缶底成形装置１０は、装置の基体となる装置フレーム１１と、該装置フレーム１１に軸受を介して支持され回転駆動される回転軸１２と、該回転軸１２に支持され、外周にワークの缶Ｗを保持するポケットが複数形成されたスターホイール（ターレット）１３と、回転軸１２に支持され、スターホイール１３の各ポケットに対応して設けられた複数の缶底成形ユニット１４と、を備えている。

スターホイール１３の各ポケットには、缶Ｗの缶胴５１がエア吸着等により保持される。装置フレーム１１に対して回転軸１２がその中心軸Ｏ回りに回転させられることにより、この回転軸１２に一体に設けられたスターホイール１３及び缶底成形ユニット１４が、回転軸１２の中心軸Ｏ回りに回転させられる。

缶底成形ユニット１４は、缶Ｗの缶胴５１の開口端部を支持するトップ支持部材１６を有するトップスピンドル１５と、缶Ｗの缶底５２を支持するボトム支持部材１８を有するボトムスピンドル１７と、を備えている。トップスピンドル１５とボトムスピンドル１７とは、スターホイール１３のポケットを間に挟んで、互いの共通軸であるスピンドル軸Ｃ方向に離間して対向配置される。

トップスピンドル１５のスピンドル軸Ｃ及びトップ支持部材１６の中心軸、並びに、ボトムスピンドル１７のスピンドル軸Ｃ及びボトム支持部材１８の中心軸は、スターホイール１３の各ポケットに保持される缶Ｗの缶軸に対して、同軸に配置される。スターホイール１３の各ポケットに対応する各スピンドル軸Ｃは、回転軸１２の中心軸Ｏに対して平行に延びている。

図４及び図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、トップ支持部材１６は、有頂筒状をなしており、周壁と頂壁とを備えている。トップ支持部材１６は、缶Ｗの缶胴５１の上端部（開口端部）に当接して、缶胴５１の開口端部を支持可能である。具体的に、トップ支持部材１６の周壁内には、缶胴５１のネック部５３が当接する。また図示の例では、缶胴５１の開口端部内に案内部材が嵌合しており、缶胴５１はその径方向内側からも支持されている。なお、上述のようにトップ支持部材１６の周壁内に缶胴５１のネック部５３を当接させる代わりに、トップ支持部材１６の頂壁に対して、缶胴５１の上端開口縁を当接させてもよい。

図４及び図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、ボトム支持部材１８は、有底筒状をなしており、周壁と底壁とを備えている。ボトム支持部材１８は、缶Ｗの缶底５２及び缶胴５１の下端部に当接して、缶底５２近傍を支持可能である。具体的に、ボトム支持部材１８の周壁内には、缶胴５１の下端部が嵌合する。また、ボトム支持部材１８の底壁には、缶底５２の接地部５９及び外周壁５８が当接する。

図２、図３、図６（ａ）、（ｂ）及び図８に示されるように、ボトムスピンドル１７は、ボトム用カムフォロア１９を備えている。ボトム用カムフォロア１９は、装置フレーム１１に一体に設けられたボトム用カム２７に係合している。本実施形態の例では、ボトム用カム２７が、回転軸１２の径方向外側に配置されるとともに、該回転軸１２の中心軸Ｏ回りに延びる円筒カムとされている。

つまり缶底成形装置１０は、ボトム用カムフォロア１９と、ボトム用カムフォロア１９に係合するボトム用カム２７と、を含むボトム用カム機構２８を備えている。そして、ボトム用カム機構２８は、ボトム支持部材１８を缶Ｗに対して缶軸（スピンドル軸Ｃ）方向に往復移動させる。

具体的に、ボトム用カム機構２８のボトム用カム２７は、回転軸１２の中心軸Ｏ回りへ向かうに従い該中心軸Ｏ方向に沿う位置が変化する所定の軌道を形成している。この軌道に沿ってボトム用カムフォロア１９が案内されることにより、該ボトム用カムフォロア１９はスピンドル軸Ｃ方向に沿って所定のストロークＬ１の範囲で往復移動する。また、ボトム用カムフォロア１９に連結されたボトム支持部材１８も、スピンドル軸Ｃ方向に沿って所定のストロークＬ１の範囲で往復移動する。

また、図２、図４及び図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、ボトムスピンドル１７は、缶底５２の環状凸部５６に対して径方向に接近離間するとともに、内周壁５７及び外周壁５８の少なくともいずれかを押圧して凹部６０を成形する押圧部材２０を備えている。本実施形態では押圧部材２０が、缶底５２の内周壁５７に対して径方向に往復移動し、内周壁５７を押圧して凹部６０を形成する。

本実施形態の例では、押圧部材２０が成形ローラである。押圧部材２０は、例えば超硬合金等からなる成形用金型であり、円板状、円筒状又は円柱状をなし、その中心軸がスピンドル軸Ｃと平行に延びている。押圧部材２０は、その中心軸回りに回転自在にかつ該中心軸に直交する径方向にスライド移動自在に、ボトムスピンドル１７に設けられている。

押圧部材２０は、ボトムスピンドル１７のリンク部２２等を介して成形用カムフォロア２１に連結されている。
図３及び図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、成形用カムフォロア２１は、装置フレーム１１に一体に設けられた成形用カム２９に係合している。本実施形態の例では、成形用カム２９が、回転軸１２の径方向外側に配置されるとともに、該回転軸１２の中心軸Ｏ回りに延びる円筒カムとされている。

つまり缶底成形装置１０は、成形用カムフォロア２１と、成形用カムフォロア２１に係合する成形用カム２９と、を含む成形用カム機構３０を備えている。そして、成形用カム機構３０は、押圧部材２０を缶Ｗに対して缶軸（スピンドル軸Ｃ）に直交する径方向に往復移動させる。また本実施形態では、ボトム用カム２７と、成形用カム２９とが、１つの円筒部材に一体に形成されている。

具体的に、成形用カム機構３０の成形用カム２９は、回転軸１２の中心軸Ｏ回りへ向かうに従い該中心軸Ｏ方向に沿う位置が変化する所定の軌道を形成している。この軌道に沿って成形用カムフォロア２１が案内されることにより、該成形用カムフォロア２１はスピンドル軸Ｃ方向に沿って上記ストロークＬ１よりも大きな所定のストロークＬ２の範囲で往復移動する。そして押圧部材２０は、スピンドル軸Ｃ方向に沿って所定のストロークＬ１の範囲で往復移動し、かつ、リンク部２２の作用により、ストロークＬ２とストロークＬ１との差分（Ｌ２−Ｌ１）に応じてスピンドル軸Ｃ方向への直線運動がスピンドル軸Ｃに直交する径方向へのスライド移動に変換されたストロークの範囲で、径方向にも往復移動する。
これにより押圧部材２０は、ボトム支持部材１８に保持された缶底５２の環状凸部５６の内周壁５７を押圧可能である。

図２、図３及び図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、缶底成形装置１０には、回転軸１２に同軸とされ、この回転軸１２に対して該回転軸１２の中心軸Ｏ回りに回転自在な駆動ギヤ２３が設けられている。また、ボトムスピンドル１７には、駆動ギヤ２３に噛み合う従動ギヤ２４が設けられている。駆動ギヤ２３によって従動ギヤ２４がスピンドル軸Ｃ回りに回転させられることにより、従動ギヤ２４に連結された押圧部材２０が、ボトム支持部材１８に対してスピンドル軸Ｃ回りに回転する。

図２、図５、図９（ａ）、（ｂ）及び図１１に示されるように、トップスピンドル１５は、トップ用カムフォロア２５を備えている。トップ用カムフォロア２５は、装置フレーム１１に一体に設けられたトップ用カム３１に係合している。本実施形態の例では、トップ用カム３１が、回転軸１２の径方向外側に配置されるとともに、該回転軸１２の中心軸Ｏ回りに延びる円筒カムとされている。

つまり缶底成形装置１０は、トップ用カムフォロア２５と、トップ用カムフォロア２５に係合するトップ用カム３１と、を含むトップ用カム機構３２を備えている。そして、トップ用カム機構３２は、トップ支持部材１６を缶Ｗに対して缶軸（スピンドル軸Ｃ）方向に往復移動させる。

具体的に、トップ用カム機構３２のトップ用カム３１は、回転軸１２の中心軸Ｏ回りへ向かうに従い該中心軸Ｏ方向に沿う位置が変化する所定の軌道を形成している。この軌道に沿ってトップ用カムフォロア２５が案内されることにより、トップスピンドル１５は、スピンドル軸Ｃ方向に沿って所定のストロークＬ３の範囲で往復移動する。ただし、トップスピンドル１５のうちトップ支持部材１６については、ストロークＬ３の途中で缶Ｗの缶胴５１の開口端部に当接され、当接した後は弾性部材２６の作用（弾性変形による収縮）によりそれ以上の缶Ｗへ向けた前進移動が停止される。このため、図４及び図１０（ａ）、（ｂ）に示すトップ支持部材１６のストロークＬ４は、上記ストロークＬ３よりも小さく設定される。
つまり図４及び図１０（ａ）、（ｂ）において、トップスピンドル１５は弾性部材２６を備えており、弾性部材２６は、トップ支持部材１６を缶Ｗに向けて缶軸（スピンドル軸Ｃ）方向に付勢する。

次に、缶底成形装置１０の動作の一例について説明する。
駆動モータ（図示略）から入力された回転駆動力により、回転軸１２がその中心軸Ｏ回りに回転させられる。これに応じて、装置フレーム１１のボトム用カム２７及び成形用カム２９、並びに、これらに係合するボトム用カムフォロア１９及び成形用カムフォロア２１の作用により、ボトムスピンドル１７及びそのボトム支持部材１８が、スターホイール１３のポケットに保持された缶Ｗへ向けてスピンドル軸Ｃ方向に前進（接近）移動する。つまり、ボトムスピンドル１７が、スピンドル軸Ｃ方向に沿ってトップスピンドル１５側（缶軸方向の上方。以下同様）へ向けてストロークＬ１だけ移動する。これにより、缶Ｗの缶底５２に対してボトム支持部材１８が当接される。

詳しくは、ボトム支持部材１８の底壁が、缶Ｗの缶底５２の接地部５９及び外周壁５８に対してスピンドル軸Ｃ方向から当接し、また缶胴５１のうち下端部が、ボトム支持部材１８の周壁内に嵌合する。また、押圧部材２０が、缶Ｗの缶底５２に接近配置された状態となる。具体的には、押圧部材２０の外周縁部（鍔部）が、缶底５２の環状凸部５６の内周壁５７に対して、径方向の内側から対向配置される。

また、装置フレーム１１のトップ用カム３１及びこれに係合するトップ用カムフォロア２５の作用により、トップスピンドル１５及びそのトップ支持部材１６が、スターホイール１３のポケットに保持された缶Ｗへ向けてスピンドル軸Ｃ方向に前進（接近）移動する。つまり、トップスピンドル１５が、スピンドル軸Ｃ方向に沿ってボトムスピンドル１７側（缶軸方向の下方。以下同様）へ向けてストロークＬ３だけ移動する。これにより、缶Ｗの缶胴５１の開口端部に対してトップ支持部材１６が当接される。

詳しくは、このストロークＬ３の途中で、トップ支持部材１６の周壁内に、缶胴５１の開口端部におけるネック部５３が当接する。このようにトップ支持部材１６が缶胴５１の開口端部に当接してからは、それ以降のトップスピンドル１５の前進移動量に応じて弾性部材２６が弾性変形することにより、トップ支持部材１６のそれ以上のスピンドル軸Ｃ方向に沿うボトムスピンドル１７側へ向けた前進移動が停止される。この結果、トップ支持部材１６は、スピンドル軸Ｃ方向に沿うボトムスピンドル１７側へ向けて、上記ストロークＬ３よりも小さいストロークＬ４だけ移動する。
なお本実施形態において、缶底５２に対してボトム支持部材１８が当接させられるのと、缶胴５１の開口端部に対してトップ支持部材１６が当接させられるのとは、略同時である。

そして缶Ｗは、図４等に示されるように、ボトム支持部材１８とトップ支持部材１６とによってスピンドル軸Ｃ方向の両側から挟持される。なおこのとき、弾性部材２６の復元変形力によって、缶Ｗは、缶軸方向（スピンドル軸Ｃ方向）に加圧された状態で両支持部材１６、１８により支持されている。

次いで、成形用カムフォロア２１がストロークＬ２とストロークＬ１との差分（Ｌ２−Ｌ１）に応じて、スピンドル軸Ｃ方向に沿うトップスピンドル１５側へ向けて前進移動する。このとき、成形用カムフォロア２１に連結されたリンク部２２が、該成形用カムフォロア２１のスピンドル軸Ｃ方向へ向けた直線運動を、スピンドル軸Ｃに直交する径方向へ向けたスライド移動に変換する。これにより、リンク部２２に連結された押圧部材２０が径方向の外側へ向けて移動させられ、該押圧部材２０の外周縁部（鍔部）が缶底５２の環状凸部５６の内周壁５７を押圧して、該内周壁５７には、径方向の外側へ向けて窪む凹部６０が成形される。

また、駆動ギヤ２３が従動ギヤ２４をスピンドル軸Ｃ回りに回転させることにより、該従動ギヤ２４に連結されたリンク部２２及び押圧部材２０が、スピンドル軸Ｃ回りに回転する。これにより、押圧部材２０が環状凸部５６の内周壁５７上を周方向に転動して（つまりスピンドル軸Ｃ回りに公転しつつ押圧部材２０の中心軸回りに自転して）、該内周壁５７には周方向に沿って延びるリング状の溝である凹部６０が成形される。

これ以降は上述とは逆の手順で、まず押圧部材２０が、内周壁５７から径方向の内側へ向けて後退する。また、トップスピンドル１５及びボトムスピンドル１７が、缶Ｗに対してスピンドル軸Ｃ方向にそれぞれ後退（離間）移動して、トップ支持部材１６及びボトム支持部材１８による缶Ｗの支持状態が解除される。

このようにして、缶底成形装置１０によって缶Ｗの缶底５２にボトムリフォーム加工が施され、該缶底５２には凹部６０が形成される。凹部６０が形成された缶５０は、缶底成形装置１０の後工程へと移送される。

以上説明した本実施形態の缶底成形装置１０は、トップ用カム機構３２及び成形用カム機構３０以外のカム機構として、ボトム用カム機構２８を備えている。ボトム用カム機構２８は、スターホイール１３に保持された缶Ｗに対して、ボトム支持部材１８を缶軸方向に往復移動させる。

すなわち、スターホイール１３に保持された缶Ｗは、缶軸方向の上方（缶胴５１の開口端部側）からは、トップ用カム機構３２が缶Ｗに向けて前進させたトップ支持部材１６によって支持される。また缶Ｗは、缶軸方向の下方（缶底５２側）からは、ボトム用カム機構２８が缶Ｗに向けて前進させたボトム支持部材１８によって支持される。これにより缶Ｗは、缶Ｗの上下方向（缶軸方向の両側）から接近したトップ支持部材１６及びボトム支持部材１８によって挟持される。

このように、トップ支持部材１６及びボトム支持部材１８が、缶Ｗに対してそれぞれ接近移動させられて該缶Ｗを缶軸方向の両側から支持するので、スターホイール１３上で缶Ｗが缶軸方向にスライド移動してしまうことを防止できる。言い換えると、スターホイール１３に保持された缶Ｗを、該スターホイール１３に対して缶軸方向にスライド移動させなくても、トップ支持部材１６及びボトム支持部材１８によってこの缶Ｗを缶軸方向から挟持し固定することが可能である。

スターホイール１３上で缶胴５１をスライド移動させる必要がないので、該缶胴５１に傷が付くことを防止できる。また、缶Ｗに対してトップ支持部材１６とボトム支持部材１８とが、両方ともに接近移動して該缶Ｗを挟持するので（つまり軸荷重をかけた状態で缶Ｗを保持するので）、缶Ｗが安定して支持される。これにより、缶底５２の環状凸部５６に対し押圧部材２０が凹部６０を安定して成形でき、凹部６０の加工精度が高められる（凹部６０の成形量が安定化する）。

また、缶底５２への凹部６０の成形後は、トップ支持部材１６及びボトム支持部材１８が、缶Ｗに対してそれぞれ離間移動させられて、該缶Ｗの缶軸方向の両側からの支持が解除される。具体的には、トップ用カム機構３２が缶Ｗからトップ支持部材１６を後退させることで、該トップ支持部材１６による缶Ｗに対する缶軸方向の上方（缶胴５１の開口端部側）からの支持が解除される。また、ボトム用カム機構２８が缶Ｗからボトム支持部材１８を後退させることで、該ボトム支持部材１８による缶Ｗに対する缶軸方向の下方（缶底５２側）からの支持が解除される。

本実施形態では、ボトム支持部材１８に支持された缶底５２を該ボトム支持部材１８から離脱させるにあたり、従来のように環状凸部５６の外周壁（チャイム部）５８にプレート部材等を引っ掛ける必要はない。つまり、ボトム用カム機構２８によってボトム支持部材１８を缶底５２から離間移動させることで、ボトム支持部材１８から缶底５２を離脱できるので、該缶底５２に傷が付くことを防止できる。

そしてボトムリフォーム加工時において、スターホイール１３に対して缶Ｗが缶軸方向に移動することがない。このため、スターホイール１３に対する缶Ｗの保持位置が安定し、次工程への受け渡し時などにおける落缶が防止されて、凹部６０を成形した缶５０が確実に移送される。従って、缶５０の生産性を安定して高めることができる。

以上より本実施形態によれば、缶底５２にボトムリフォーム加工を施す際、安定して精度よく凹部６０の成形が行え、缶胴５１や缶底５２に傷が付くことを防止して缶５０の品質を良好に維持することができ、かつ落缶を防止して生産性を向上できる。

また本実施形態では、ボトム用カム機構２８のボトム用カム２７と、成形用カム機構３０の成形用カム２９とが一体に形成されているので、上述した本実施形態の作用効果を奏しつつも、カム機構２８、３０の構造を簡素化でき、かつカム機構２８、３０をコンパクトに形成できる。

また本実施形態では、弾性部材２６が、トップ支持部材１６を缶Ｗに向けて缶軸方向に付勢するので、該トップ支持部材１６と、ボトム支持部材１８との間でより確実に缶Ｗを挟持できる。また、缶Ｗに対して軸荷重をより安定的に付与できるので、缶Ｗの保持状態及び成形加工の精度が安定する。
また、トップ支持部材１６が缶Ｗに接近移動して当接させられる際、弾性部材２６が弾性変形してこの衝突による衝撃が緩和されるため、缶Ｗが傷付いてしまうことを抑えられる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

前述の実施形態では、押圧部材２０が、缶底５２の環状凸部５６のうち内周壁５７を押圧して凹部６０を成形しボトムリフォーム加工を行うこととしたが、これに限定されるものではない。例えば、押圧部材２０が、缶底５２の環状凸部５６のうち外周壁５８を押圧して、該外周壁５８に、径方向内側へ向けて窪む凹部６０を成形しボトムリフォーム加工を行ってもよい。或いは、押圧部材２０が、缶底５２の環状凸部５６の内周壁５７及び外周壁５８の両方に対しそれぞれ押圧されて、内周壁５７及び外周壁５８にそれぞれ凹部６０を成形してもよい。

また、押圧部材２０が成形ローラであるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、押圧部材２０は、例えば周知文献の特開平１１−２４４９７２号公報や特開２０００−１９７９３７号公報に記載されるような、ポンチ爪であってもよい。
押圧部材２０がポンチ爪である場合は、押圧部材２０を缶底５２に対して径方向に往復移動させるための構造を簡素化でき、かつ、簡単な動作によって迅速に環状凸部５６に凹部６０を成形できる。
また凹部６０は、環状凸部５６に対して、互いに周方向に間隔をあけて複数成形されてもよい。

また、前述の実施形態では、缶底成形装置１０が、２ピース缶の缶本体に用いられる缶Ｗの缶底５２に対して、凹部６０を成形するものであるとしたが、これに限定されるものではない。缶底成形装置１０は、例えば、ボトルネッカー（ボトル缶製造装置）によって缶胴の開口端部にネッキング加工やねじ加工が施されたボトル缶の缶底に対して、凹部６０を成形するものであってもよい。或いは、ボトル缶の製造過程で作製されるＤＩ（Drawing＆Ironing）缶の缶底に対して、凹部６０を成形するものであってもよい。なおＤＩ缶は、前述の実施形態で説明した缶Ｗの缶胴５１の開口端部に、ネック部５３が形成されていない缶体（つまり缶胴５１の外径が、缶底５２との接続部分から開口端部にわたって一定とされた缶体）である。

その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及びなお書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

本発明の缶底成形装置によれば、缶底にボトムリフォーム加工を施す際、安定して精度よく凹部の成形が行え、缶胴や缶底に傷が付くことを防止して缶の品質を良好に維持することができ、かつ落缶を防止して生産性を向上できる。従って、産業上の利用可能性を有する。

１０ 缶底成形装置（ボトムリフォーム装置）
１３ スターホイール（ターレット）
１６ トップ支持部材
１８ ボトム支持部材
１９ ボトム用カムフォロア
２０ 押圧部材
２１ 成形用カムフォロア
２６ 弾性部材
２７ ボトム用カム
２８ ボトム用カム機構
２９ 成形用カム
３０ 成形用カム機構
３２ トップ用カム機構
５０ 缶
５１ 缶胴
５２ 缶底
５５ ドーム部
５６ 環状凸部（リム）
５７ 内周壁
５８ 外周壁（チャイム部）
６０ 凹部
Ｃ スピンドル軸（缶軸）
Ｗ 缶（ワーク）

Claims (3)

1. 缶胴と缶底とを備えて有底筒状をなす缶の前記缶底に、
   缶軸方向の上方に向けて窪むドーム部と、
   前記ドーム部の外周縁部に連なり、缶軸方向の下方に向けて突出するとともに、缶軸回りの周方向に沿って延びる環状凸部と、が形成され、
   前記環状凸部の内周壁及び外周壁の少なくともいずれかを押圧して凹部を成形する缶底成形装置であって、
   前記缶胴を保持するスターホイールと、
   前記缶胴の開口端部を支持するトップ支持部材と、
   前記トップ支持部材を缶に対して缶軸方向に往復移動させるトップ用カム機構と、
   前記缶底を支持するボトム支持部材と、
   前記ボトム支持部材を缶に対して缶軸方向に往復移動させるボトム用カム機構と、
   前記環状凸部に前記凹部を成形する押圧部材と、
   前記押圧部材を缶に対して缶軸に直交する径方向に往復移動させる成形用カム機構と、を備えた缶底成形装置。
2. 請求項１に記載の缶底成形装置であって、
   前記ボトム用カム機構は、
   ボトム用カムフォロアと、
   前記ボトム用カムフォロアに係合するボトム用カムと、を備え、
   前記成形用カム機構は、
   成形用カムフォロアと、
   前記成形用カムフォロアに係合する成形用カムと、を備え、
   前記ボトム用カムと、前記成形用カムとが、一体に形成されている缶底成形装置。
3. 請求項１又は２に記載の缶底成形装置であって、
   前記トップ支持部材を缶に向けて缶軸方向に付勢する弾性部材を備えた缶底成形装置。

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