JP2020001070A - 缶の成形装置、缶の成形装置の中子、および成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】缶本体の胴部に凹凸形状を成形するのに胴部が張り付くのを防ぐ。【解決手段】缶本体１の胴部２内に挿入される中子１１と、胴部２に外周側から応力を付加する応力付加手段とを備え、中子１１はその中心線Ｏ方向から見て弧状の外周面１２ａを有して中心線Ｏに対する半径方向に拡縮径可能に支持され、中心線Ｏ回りの周方向に配設される複数の支持部材１２と、支持部材１２に対して進退可能とされて、支持部材１２が拡径した状態で周方向に隣接する支持部材１２の間に挿入される挿入部１３ａを有する挿入部材１３とを備え、支持部材１２と挿入部１３ａの外周面１２ａは、支持部材１２が拡径して間に挿入部１３ａが挿入された状態で胴部２の内周面に対向または密着するとともに、支持部材１２と挿入部１３ａの外周面１２ａには胴部２に成形される凹凸形状の凹となる部分に対応して凹部２０が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、缶軸を中心とした円筒状の胴部と、この胴部の一端に形成されて胴部の缶軸方向の一端側開口部を閉塞する底部とを備えた有底円筒状の缶本体（ＤＩ缶）の胴部に凹凸形状を成形するための缶の成形装置、缶の成形装置の中子、および成形方法に関するものである。

このような有底円筒状の缶本体を有する缶は、通常はカッピングプレス機によるカッピングプレス工程において、金属板を円板状に打ち抜いて絞り加工を施すことにより深さの浅いカップ状素材を製造し、このカップ状素材にＤＩプレス機によるＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施して底部を成形するとともにカップ状素材の周面を缶軸方向に延伸して胴部を成形することにより、製造される。

ここで、上述のようなＤＩ缶を製造する製造方法および製造装置として、特許文献１には、絞りしごき（ＤＩ）成形後に塗装印刷されたアルミニウム製のＤＩ缶の内側に電磁成形用の通電コイルを同心的に介挿するとともに、外側に所望の型面を有する例えば割り型によって形成された外型を同心的に囲繞させて、通電コイルの電磁力に基づく拡張作用によってＤＩ缶を外型に押し付けて、所要の缶外径に拡げることが記載されている。また、この特許文献１には、缶本体にエンボス形状やディンプル形状等の凹凸形状を成形することも記載されている。

この特許文献１によれば、電磁成形とは、数ｋＶの高電圧で蓄荷電されている電荷を、成形された通電コイルに瞬時に放電させると、この電荷は×１０^４Ａというオーダーの巨大な電流のパルスとなってコイルを流れ、その周りに４〜８ミリ秒という極く短時間の強力な磁界が発生し、この通電コイルの周りの磁界が形成する磁場の中に筒状のワークを置くと、誘導によりワークの表面にエディカレントと呼ぶ２次電流が誘起し流れ、通電コイルによって生起した磁場と誘導電流によって生起した磁場は、互いに逆向きの関係であるから、遠ざけようと反発し合って、ワークは強い拡張力を受け、その結果ワークは外型に押し付けられて速やかに型成形されるというものである。

特開平９−０２９３７０号公報

しかしながら、この特許文献１に記載された発明では、絞りしごき成形された胴部の直径が一定のストレート缶である缶本体を外型内に配設し、胴部を拡げる処理を行うとともにエンボス形状やディンプル形状等の凹凸形状を成形するものであり、特にこの特許文献１に記載されているように電磁成形によって胴部を拡径させる場合には、上述した強い拡張力によって凹凸形状が成形されるとともに、拡げられた缶本体の胴部が外型の内周面に張り付いてしまうおそれがある。

このため、外型が割り型の場合に外型を開いたとき、缶本体の胴部が割り型の１つに張り付いたまま開いてしまって取り外すのに手間がかかったり、胴部が複数の割り型に強固に張り付いた場合には、張り付いた缶本体を切断しなければ割り型を開くことができなくなったりするおそれがある。従って、そのような特許文献１に記載された成形装置および成形方法は、短時間で大量の缶本体を成形しなければならない缶の成形に適用することは難しい。

本発明は、このような背景の下になされたもので、缶本体の胴部にエンボス形状やディンプル形状等の凹凸形状を成形するのに、缶本体の胴部が装置に張り付くのを防いで、短時間で大量の缶本体に安定して凹凸形状を成形することが可能な缶の成形装置、缶の成形装置の中子、および成形方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の缶の成形装置は第１に、缶軸を中心とした円筒状の胴部と、この胴部の一端に形成されて該胴部の上記缶軸方向の一端側開口部を閉塞する底部とを備えた有底円筒体の缶本体の上記胴部に凹凸形状を成形する缶の成形装置であって、上記缶軸と同軸となる中心線を有して上記缶本体の上記胴部内に上記缶軸方向の他端側から相対的に挿入される中子と、この中子が挿入された上記缶本体の上記胴部に外周側から応力を付加する応力付加手段とを備え、上記中子は、該中子の外周部に、上記中心線回りの周方向に配設される複数の支持部材を備え、これらの支持部材は、上記中心線方向から見て外周側に凸となる弧状の外周面を有し、拡縮手段によって上記中心線に対する半径方向に拡縮径可能に支持され、上記支持部材の外周面は、上記支持部材が拡径した状態で、上記胴部の内周面に対向または密着するとともに、上記支持部材の外周面には、上記胴部に成形される上記凹凸形状の凹となる部分に対応して凹部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の缶の成形装置は第２に、缶軸を中心とした円筒状の胴部と、この胴部の一端に形成されて該胴部の上記缶軸方向の一端側開口部を閉塞する底部とを備えた有底円筒体の缶本体の上記胴部に凹凸形状を成形する缶の成形装置であって、上記缶軸と同軸となる中心線を有して上記缶本体の上記胴部内に上記缶軸方向の他端側から相対的に挿入される中子と、この中子が挿入された上記缶本体の上記胴部に外周側から応力を付加する応力付加手段とを備え、上記中子は、該中子の外周部に、上記中心線回りの周方向に配設される複数の支持部材と、これらの支持部材に対して上記中心線方向に相対的に進退可能とされる挿入部材とを備え、上記複数の支持部材は、上記中心線方向から見て外周側に凸となる弧状の外周面を有し、拡縮手段によって上記中心線に対する半径方向に拡縮径可能に支持されるとともに、上記挿入部材は、上記複数の支持部材が拡径した状態で周方向に隣接する支持部材の間に挿入される挿入部を有し、上記支持部材と上記挿入部の外周面は、上記支持部材が拡径して該支持部材の間に上記挿入部が挿入された状態で、上記胴部の内周面に対向または密着するとともに、これら支持部材と挿入部とのうち少なくとも一方の外周面には、上記胴部に成形される上記凹凸形状の凹となる部分に対応して凹部が形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明の缶の成形装置の中子は、缶軸を中心とした円筒状の胴部と、この胴部の一端に形成されて該胴部の上記缶軸方向の一端側開口部を閉塞する底部とを備えた有底円筒体の缶本体の上記胴部に凹凸形状を成形する缶の成形装置において、上記缶軸と同軸となる中心線を有して上記缶本体の上記胴部内に上記缶軸方向の他端側から相対的に挿入される中子であって、上記中心線方向から見て外周側に凸となる弧状の外周面を有して上記中心線に対する半径方向に拡縮径可能に支持され、上記中心線回りの周方向に配設される複数の支持部材を備え、上記支持部材の外周面は、上記支持部材が拡径した状態で、上記胴部の内周面に対向または密着するとともに、上記支持部材の外周面には、上記胴部に成形される上記凹凸形状の凹となる部分に対応して凹部が形成されていることを特徴とする。

さらにまた、本発明の缶の成形方法は、上述のような構成の缶の成形装置を用いた缶の成形方法であって、上記支持部材を縮径した状態で上記中子を上記缶軸方向の他端側から上記缶本体の上記胴部内に相対的に挿入し、次いで、上記支持部材を拡径して該支持部材の外周面を上記胴部の内周面に対向または密着させ、さらに、上記応力付加手段によって上記缶本体の上記胴部に外周側から応力を付加することにより、該胴部の上記凹部に対応する位置を凹ませて上記胴部に上記凹凸形状を成形し、しかる後、上記支持部材を縮径して上記中子を上記缶本体の上記胴部内から抜き出すことを特徴とする。

上記第１の缶の成形装置、およびこれを用いた成形方法において、缶本体は、その胴部内に挿入された中子の複数の支持部材が拡縮手段によって拡径することにより、これらの支持部材の外周面が胴部の内周面に対向または密着して胴部が内周側から支持される。さらに、これに加えて、第２の缶の成形装置、およびこれを用いた成形方法においては、拡径した支持部材の間に挿入部材の挿入部が挿入されることにより、これらの支持部材と挿入部の外周面が胴部の内周面に対向または密着して胴部が内周側から支持される。そして、この状態から、応力付加手段によって缶本体の胴部に外周側から応力を付加すると、これら支持部材の外周面、または支持部材と挿入部とのうち少なくとも一方の外周面に形成された凹部に倣うように胴部が部分的に凹んで塑性変形し、エンボス形状やディンプル形状等の凹凸形状が成形される。

このとき、胴部の凹部に倣って凹む部分以外の部分は、その内周面が、支持部材の外周面、または支持部材と挿入部の外周面に対向または密着して支持された状態とされているので、この部分が大きく塑性変形して縮径することにより支持部材や挿入部の外周面に張り付くのを避けることができる。また、第２の成形装置においては、拡径によって隙間が空いた周方向に隣接する支持部材同士の間にも、挿入部材の挿入部が挿入されて胴部の内周面に対向または密着しているので、応力が付加された缶本体の胴部がこの間の部分に入り込んで不要な縦溝が胴部に成形されたり、胴部に亀裂や破断が生じたりするようなこともない。なお、第１の成形装置において、支持部材同士の間に挿入部材の挿入部が挿入されていなくても、応力付加手段によって付加される応力を調整することにより、胴部に亀裂や破断が生じるのは防いで、缶軸方向に沿った縦溝を凹凸形状として成形することができる。

そして、このように凹凸形状が成形された後は、第２の成形装置においては挿入部材を相対的に後退させて挿入部を支持部材の間から引き抜き、次いで支持部材を拡縮手段によって縮径させて胴部の内周面から離間させることによって中子を胴部内から抜き出すことができ、胴部に凹凸形状が成形された缶本体を得ることができる。従って、上記構成の缶の成形装置および成形方法によれば、応力付加手段が電磁成形手段であっても、缶本体の胴部が中子に張り付くのを防ぐことができ、張り付いた缶本体を取り除く手間を必要としたり、缶本体を切断して中子を引き抜いたりせざるを得なくなることがなくなって、短時間で大量の缶本体の胴部に凹凸形状を成形することが可能となる。

ここで、上記応力付加手段としては、例えば缶本体の胴部の外周からノズル等によって高圧の水や圧縮空気を噴射することにより応力を付加して胴部を塑性変形させるものでもよいが、上述のように特許文献１に記載された電磁成形手段を用いた電磁成形によって応力を付加することにより胴部を押し付けて塑性変形させるのが、より短時間で効率的かつ一層確実に凹凸形状を成形することができるため望ましい。

また、上記中子には、上記拡幅手段として、上記複数の支持部材に対して上記中心線方向に相対的に進退可能とされるスライド部材をさらに備え、上記複数の支持部材の内周に上記缶軸方向の他端側から相対的に挿入される上記スライド部材の先端部の外周には、先端側に向かうに従い先細りとなるスライド面が形成し、上記支持部材を、該支持部材の内周部が上記スライド面に摺接することにより、上記スライド部材の相対的な前進によって拡径させることで、支持部材を確実に拡径させてその外周面を缶本体の胴部に対向または密着させることにより支持することができ、一層安定して胴部に凹凸形状を成形することができる。

以上説明したように、本発明によれば、応力付加手段が電磁成形手段であっても、凹凸形状を成形する際に缶本体の胴部が中子の支持部材や挿入部の外周面に張り付くのを避けることができ、短時間で大量の缶本体の胴部に確実かつ効率的に凹凸形状を成形することができる。

本発明の缶の成形装置の一実施形態における支持部材が縮径した状態の中子と缶本体とを示す斜視図である。 図１に示す実施形態の中子の中心線と缶軸に沿った斜視断面図である。 図１に示した状態から中子の支持部材を缶本体の胴部内に挿入した状態を示す中子の中心線と缶軸に沿った側断面図である。 図３に示す状態から中子の支持部材を中間位置まで拡径した状態を示す中子の中心線と缶軸に沿った側断面図である。 図４に示す状態から中子の支持部材を最大拡径位置まで拡径した状態を示す中子の中心線と缶軸に沿った側断面図である。 図５に示す状態の斜視図である（ただし、中子の支持部材は、実際には缶本体の胴部内に挿入されている。）。 図５に示す状態から周方向に隣接する支持部材の間に挿入部材の挿入部を挿入した状態を示す中子の中心線と缶軸に沿った側断面図である。 図７に示す状態の斜視図である（ただし、中子の支持部材と挿入部材の挿入部は、実際には缶本体の胴部内に挿入されている。）。 本発明の缶の成形装置に用いられる応力付加手段の斜視図である。

図１ないし図９は、本発明の缶の成形装置の一実施形態を示すものであって、特に上述した第２の成形装置の一実施形態を示すものである。本実施形態の成形装置によって凹凸形状が成形される缶本体（ＤＩ缶）１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料により形成されて、図１および図２等に示されるように缶軸Ｃを中心とした円筒状の胴部２と、この胴部２の一端に形成されて胴部２の缶軸Ｃ方向の一端側（図１等において左下側。図２等においては左側）の開口部を閉塞する底部３とを備えた有底円筒体をなしており、この缶本体１の胴部２に凹凸形状が成形される。

ここで、底部３の中央部３ａは、例えば缶軸Ｃに沿った断面が円弧をなしてドーム状に缶軸Ｃ方向の他端側に凹むように成形されるとともに、底部３の外周部には、缶軸Ｃ方向の一端側に突出する環状凸部３ｂが缶軸Ｃ回りの周方向に連続して形成されている。さらに、胴部２は、この底部３の環状凸部３ｂの外周から一定の直径で缶軸Ｃ方向の他端側（図１等において右上側。図２等においては右側）に延びている。

このような缶本体１を製造するには、まずカッピングプレス機によるカッピングプレス工程において、アルミニウム合金等の金属板を円板状に打ち抜いて絞り加工を施すことにより深さの浅いカップ状素材を製造する。次いで、このカップ状素材にＤＩプレス機によるＤＩプレス工程において再絞りおよびしごき加工を施して缶軸Ｃ方向に延伸することにより、外周部に上記缶軸Ｃを中心とした胴部２を成形するとともに、底部３には缶本体１と同様の中央部３ａと環状凸部３ｂを成形する。

さらに、このように胴部２と底部３が成形された缶本体１は、トリマーによるトリミング工程において円筒部の上端縁が所定のトリム代で切断されて高さが揃えられてから、第１の洗浄工程において洗浄、乾燥され、次に塗装工程において内外面に塗装が施されて焼き付けられ、本実施形態ではこうして内外面に塗装が施された缶本体１に凹凸形状が成形される。次いで、この凹凸形状が成形された缶本体１は、ネッキング工程において缶軸Ｃ方向の他端部に縮径するネック部と拡径するフランジ部が成形され、さらにフランジ部がカールさせられてカール部が成形される。

さらにまた、このように成形された缶本体１は、第２の洗浄工程によって洗浄、乾燥された後に、検査工程においてピンホールの有無や外面の異物付着、傷、汚れ、印刷不良等が検査されて飲料工場等に搬送され、飲料等の内容物が充填された後にキャッピング工程において上記カール部に蓋体が取り付けられて封止され、出荷される。なお、缶本体１の上記各成形工程の間には、必要に応じて底部３の環状凸部３ｂの断面形状を再成形するボトムリフォームが行われてもよい。

このような缶本体１の胴部２に凹凸形状を成形する本実施形態の缶の成形装置は、本発明の中子の一実施形態である、缶軸Ｃと同軸となる中心線Ｏを有して缶本体１の胴部２内に缶軸Ｃ方向の他端側から相対的に挿入される中子１１と、この中子１１が挿入された缶本体１の胴部２に外周側から応力を付加する図５および図９に示すような応力付加手段Ｐとを備えている。この応力付加手段Ｐは、本実施形態では電磁成形手段であり、中子１１が挿入された缶本体１の胴部２の外周に間隔をあけて、電源に接続された図示されない通電コイルが胴部２を取り囲むように配設されたものとされている。

このうち、上記中子１１は、上記中心線Ｏ方向から見て外周側に凸となる弧状の外周面１２ａを有して中心線Ｏに対する半径方向に拡縮径可能に支持され、中心線Ｏ回りの周方向に配設される複数（本実施形態では４つ）の支持部材１２と、本実施形態ではこれらの支持部材１２に対して中心線Ｏ方向に相対的に進退可能とされて、複数の支持部材１２が拡径した状態で周方向に隣接する支持部材１２の間に挿入される挿入部１３ａを有する挿入部材１３と、さらに本実施形態では、これら支持部材１２と挿入部材１３に対して中心線Ｏ方向に相対的に進退可能とされる本実施形態における拡縮手段としてのスライド部材１４とを備えている。

このスライド部材１４は、缶本体１の缶軸Ｃ方向他端側と同じ向きの中子１１の中心線Ｏ方向後端側の後端部１４ａが中心線Ｏを中心とした外形円柱状に形成されるとともに、この後端部１４ａの最後端には外周側に突出する円板状のフランジ部１４ｂが形成されている。また、挿入部材１３は、このスライド部材１４の後端部１４ａの外周部に内周部が嵌め入れ可能な円筒状に形成されている。ただし、この挿入部材１３の後端には、スライド部材１４のフランジ部１４ｂよりも大きな外径で外周側に突出する円環状のフランジ部１３ｂが、スライド部材１４のフランジ部１４ｂよりも先端側に位置するように形成されている。

さらに、挿入部１３ａは、中心線Ｏに対する半径方向に挿入部材１３の外周面から突出して、中心線Ｏに平行に延びる長方形板状に形成されている。ただし、挿入部１３ａの先端部は外周側から見て先端側に向かうに従い先細りとなる二等辺三角形状に形成されるとともに、後端はフランジ部１３ｂに連続している。このような挿入部１３ａが、周方向に等間隔に支持部材１２と同数形成されるとともに、周方向に隣接する挿入部１３ａ同士の間の中央部には、挿入部材１３を径方向に貫通する外周側から見て長方形状のスリット１３ｃが、挿入部材１３の先端面から中心線Ｏに平行に後端側に延びてフランジ部１３ｂの手前にまでそれぞれ形成されている。

一方、スライド部材１４の先端面から後端側に向けては、中心線Ｏに沿って取付孔１４ｃが形成されており、この取付孔１４ｃにはスライド部１５が取り付けられている。このスライド部１５は、後端部の外形が取付孔１４ｃに嵌め入れ可能な円柱状とされて、図２等に示すようにスライド部材１４の外周面から突出しない止めネジ１４ｄにより固定されるとともに、先端部の外形は、支持部材１２と同数の先端側に向かうに従い先細りとなる中心線Ｏを中心とした正多角錐状（本実施形態では正四角錐状）とされており、この正多角錐の各錐面がスライド面１５ａとされる。

また、スライド部１５の内周には、中心線Ｏに沿って貫通孔１５ｂが形成されており、この貫通孔１５ｂにはピン１６が中心線Ｏ方向に摺動可能に挿入されていて、ピン１６の先端部はスライド部１５の先端面から突出している。なお、スライド部１５の先端部には外周側に突出する円環板状のフランジ部１５ｃが形成されている。さらに、スライド部１５の先端面から突出したピン１６の先端部には、中心線Ｏを中心とした有底円筒状の缶押さえ部材１７が、スライド部１５のフランジ部１５ｃとの間にコイルスプリング等の付勢部材１８を介して先端側に付勢されて取り付けられている。

この缶押さえ部材１７は、その底部を後端側に向けてピン１６の先端部に取り付けられるとともに、中子１１の先端側に向けられる缶押さえ部材１７の円筒部の先端面は、中心線Ｏに沿った断面において、缶本体１の缶軸Ｃに沿った断面における底部３の環状凸部３ｂの突端部の内面と略等しい形状、寸法に形成されていて、図２等に示すようにこの缶押さえ部材１７の先端面が全周に亙って環状凸部３ｂの内面に密着可能または当接可能とされている。

また、この缶押さえ部材１７の後端面には、付勢部材１８の外周側に、支持部材１２と同数のレバー１９の一端が周方向に等間隔に取り付けられている。これらのレバー１９はスライド部１５のスライド面１５ａに垂直で中心線Ｏに沿った平面内で回転自在に支持されており、後端側に向かうに従い外周側に延びている。さらに、これらのレバー１９の他端は、各支持部材１２の内周側の摺動部１２ｂの先端部に、やはりスライド面１５ａに垂直で中心線Ｏに沿った平面内で回転自在に支持されている。

ここで、各支持部材１２は、内周側の上記摺動部１２ｂの外周側に、上述のような外周面１２ａを有する外周側から見て中心線Ｏ方向に延びる長方形状の支持板部１２ｃが取り付けられて形成されている。また、摺動部１２ｂは、中子１１の周方向に板厚方向を有する板状であり、中子１１の内周側を向く摺動部１２ｂの内周面は、図２等に示すように中心線Ｏに対してスライド部材１４のスライド面１５ａがなす傾斜角と等しい傾斜角で先端側に向かうに従い内周側に延びる傾斜平面とされて、スライド面１５ａに摺接可能とされている。

なお、摺動部１２ｂの内周部は、中心線Ｏに垂直な断面において中子１１の内周側が幅広となるＴ字状をなしているとともに、スライド部１５には、摺動部１２ｂの摺動を許容しつつ、この摺動部１２ｂの内周側の幅広となった部分を周方向の両側から中子１１の内周側に押さえる押さえ板１５ｄが設けられており、この押さえ板１５ｄによって支持部材１２の摺動部１２ｂは、中心線Ｏに対する径方向外周側にもスライド部材１４と係合した状態で摺動可能とされている。

これにより、スライド部材１４を付勢部材１８の付勢力に抗して支持部材１２に対し相対的に前進させたときには、摺動部１２ｂはレバー１９によって缶押さえ部材１７との間隔が略等しい位置に配置されつつ、スライド面１５ａに沿ってスライド部材１４の後端側に相対的に摺動して支持部材１２の外周面１２ａが中子１１の中心線Ｏに垂直に外周側に突出するように拡径する。一方、スライド部材１４を支持部材１２に対して相対的に後退させたときには、摺動部１２ｂは押さえ板１５ｄと摺接してスライド部材１４の先端側に相対的に摺動し、拡径した支持部材１２の外周面１２ａが中子１１の中心線Ｏに垂直に内周側に後退するように縮径することになる。

また、支持部材１２の支持板部１２ｃは、こうして支持部材１２が縮径した状態では、周方向に隣接する支持板部１２ｃの互いに対向する周方向を向く側縁同士が当接させられるとともに、支持部材１２が拡径した状態では、これらの側縁同士の間に間隔があけられる。さらに、支持部材１２の外周面１２ａは、このように支持部材１２が拡径した状態において、凹凸形状を成形する缶本体１の胴部２の内周面に僅かなクリアランスをあけて対向可能、またはクリアランスをあけずに対向可能すなわち密着可能な中心線Ｏを中心とした円筒面上に配置される。

さらにまた、挿入部材１３の各挿入部１３ａの周方向の位置と幅は、挿入部材１３を相対的に前進させたときに、こうして支持部材１２が拡径した状態での周方向に隣接する各支持板部１２ｃの互いに対向する周方向を向く側縁同士の間隔部分に嵌め入れられるように挿入可能とされるとともに、挿入部材１３のスリット１３ｃの周方向の位置と幅は、各支持部材１２の摺動部１２ｂが挿入可能とされている。また、挿入部１３ａの外周面は、拡径した状態の支持部材１２の外周面１２ａが位置する上記円筒面上に位置していて、すなわち凹凸形状を成形する缶本体１の胴部２の内周面に僅かなクリアランスをあけて対向可能または密着可能とされている。

そして、この挿入部１３ａの外周面と支持部材１２の外周面１２ａの少なくとも一方には、支持部材１２が拡径するとともに周方向に隣接する支持板部１２ｃの間に挿入部１３ａが挿入された状態で、缶本体１の胴部２に成形される凹凸形状のうち凹となる部分に対応して、図８等に示すように凹部２０が形成されている。本実施形態では、挿入部１３ａの外周面と支持部材１２の外周面１２ａの双方に凹部２０が形成されている。ここで、この凹部２０は、本実施形態では胴部２に缶軸Ｃ方向に延びる直線と、この直線に直交して周方向に延びる曲線とを組み合わせた凹となる部分を有する凹凸形状を成形するものであって、中子１１の中心線Ｏ方向に延びる直線状の凹部２０と周方向に延びる曲線状の凹部２０とを組み合わせたものとなっているが、球面状に凹むディンプル形状の凹部２０であったり、不定型な形状であったりしてもよい。

このような構成の缶の成形装置によって缶本体１の胴部２に凹凸形状を成形する本発明の缶の成形方法の一実施形態においては、まず缶本体１の底部３を図示されないホルダーによって保持した上で、図５だけに示すように胴部２を、図９に示すような応力付加手段Ｐである電磁成形手段の通電コイルの内周に配設する。次いで、図１および図２に示すように支持部材１２が縮径するとともに挿入部材１３が後退した状態の中子１１の先端部を缶軸Ｃ方向の他端側から缶本体１の胴部２内に相対的に挿入する。本実施形態では、胴部２の外周に通電コイルが配設された缶本体１の缶軸Ｃ方向他端側から中子１１を前進させて胴部２内に挿入するものとする。

こうして中子１１を前進させて胴部２内に挿入し、図３に示すように缶押さえ部材１７の先端面が缶本体１の底部３の内面に密着または当接したところから、付勢部材１８の付勢力に抗してスライド部材１４をさらに前進させると、レバー１９を回転させながら図４に示すようにスライド部１５のスライド面１５ａに摺動部１２ｂの内周面が摺接した支持部材１２は拡径し、最大拡径位置で図５に示すように支持部材１２の外周面１２ａが胴部２の内周面の内周面に対向または密着するとともに、図６に示すように周方向に隣接する支持部材１２の支持板部１２ｃ同士の間に間隔があけられる。

そこで、この状態から挿入部材１３を支持部材１２およびスライド部材１４に対して前進させることにより、図７に示すように摺動部１２ｂをスリット１３ｃに挿入して収容するとともに、図８に示すように挿入部１３ａを支持板部１２ｃ同士の間の間隔があけられた部分に挿入して、挿入部１３ａの外周面を胴部２の内周面に対向または密着させる。なお、このようなスライド部材１４の前進と、スライド部材１４および支持部材１２に対する挿入部材１３の前進とは、スライド部材１４の後端と、スライド部材１４のフランジ部１４ｂの外周側にはみ出た挿入部材１３のフランジ部１３ｂとにそれぞれ連結される図示されないシリンダー装置等によって行えばよい。

そして、このように挿入部１３ａが支持板部１２ｃ同士の間の間隔があけられた部分に挿入されて、支持部材１２の外周面１２ａと挿入部１３ａの外周面が胴部２の内周面に対向または密着することにより、胴部２に成形される凹凸形状の凹となる部分に対応した凹部２０が形成されたなら、応力付加手段Ｐである電磁成形手段の上記電源に蓄荷電された電荷を通電コイルから放電することにより、通電コイルの周囲に磁界を発生させて缶本体１の胴部２に外周側から応力を付加し、凹部２０に対応した位置の胴部２を部分的に凹部２０に押し込んで瞬時に塑性変形させ、胴部２に凹凸形状を成形する。

こうして胴部２に凹凸形状が成形されたなら、上記とは逆に挿入部材１３を後退させて挿入部１３ａを支持板部１２ｃの間から引き抜き、次いでスライド部材１４を後退させて支持部材１２を縮径させた後、中子１１を缶本体１の胴部２内から抜き出す。さらに、缶本体１を通電コイルの内周から取り出して上記ホルダーによる缶本体１の保持を解除し、ネッキング工程以降の工程に缶本体１を搬送する。

このように構成された缶の成形装置、缶の成形装置の中子１１、および成形方法においては、缶本体１の胴部２が、この胴部２内に挿入された中子１１の複数の支持部材１２の外周面１２ａと挿入部１３ａの外周面が対向または密着することによって内周側から支持された状態で、応力付加手段によって外周側から応力が付加されることにより凹凸形状が成形される。このため、凹凸形状の凹となる部分以外の部分が大きく塑性変形して支持部材１２の外周面１２ａや挿入部１３ａの外周面に張り付くのを避けることができ、張り付いた胴部２を引き剥がすのに手間を要したり、胴部２が引き剥がせなくなって缶本体１を切断しなければならなくなるような事態が生じたりするのを避けることができて、長期に亙って円滑な凹凸形状の成形を行うことが可能となる。

また、本実施形態の缶の成形装置、中子１１、および成形方法では、支持部材１２を拡径させて缶本体１の胴部２を支持する際に周方向に隣接する支持部材１２の支持板部１２ｃ間に形成される間隔部分に挿入部材１３の挿入部１３ａが挿入されて、この間隔部分に位置する缶本体１の胴部２も挿入部１３ａの外周面によって支持される。従って、この間隔部分が空いたまま外周側から応力が付加されることによって胴部２が間隔部分に入り込むことにより、缶本体１の胴部に不要な深い縦溝が形成されたり、こうして間隔部分に入り込んだ箇所から胴部２に亀裂や破断が生じたりするのも防ぐことができる。

ただし、上記実施形態では、このように支持部材１２を拡径させたときに支持板部１２ｃの間に形成される間隔部分に挿入部材１３の挿入部１３ａを挿入して胴部２を支持しているが、上記実施形態の変形例として、このような挿入部１３ａを有する挿入部材１３を備えない缶の成形装置、中子、および成形方法としてもよい。この場合には、拡径した支持板部１２ｃの間に間隔部分が残されることになるが、応力付加手段Ｐによって胴部２に付加される応力を調整することにより、胴部２に亀裂や破断が生じるのは防いで、缶軸Ｃ方向に沿った縦溝を凹凸形状として胴部２に成形することができる。

ところで、本実施形態の缶の成形装置および成形方法では、上記応力付加手段Ｐとして電磁成形手段を用いて通電コイルを胴部２の外周側に配置して電磁成形により凹凸形状を成形しているが、このような電磁成形手段以外にも、例えば高圧の水や圧縮空気を缶本体１の外周側から胴部２に噴射して塑性変形させることにより凹凸形状を成形することも可能ではある。

しかしながら、高圧の水を噴射する場合には、外周側から噴射した水が周囲に飛散したり、凹凸形状を成形した後に噴射した水を回収したりする必要がある。また、圧縮空気を噴射する場合には、極めて高い圧力で噴射しなければ胴部２を確実に塑性変形させることができない。しかも、いずれの場合も凹凸形状を成形する範囲全体に高圧の水や圧縮空気を噴射しなければならず、成形に時間を要することにもなる。

そのような場合に対して、本実施形態のような電磁成形手段による応力付加手段Ｐによれば、上述したように瞬時に胴部２の凹凸形状を成形する範囲全体に応力を付加することにより、凹部２０に対応する部分を塑性変形させて凹凸形状を成形することができる。しかも、噴射した水の飛散や回収の必要がなく、また高圧の圧縮空気を噴射する必要もない。従って、大量の缶本体１の胴部２に短時間で凹凸形状を確実かつ効率的に成形することが可能である。

また、本実施形態では、支持部材１２を拡径する拡縮手段として、複数の支持部材１２と挿入部材１３に対して中心線Ｏ方向に相対的に進退可能とされて、複数の支持部材１２の内周に缶軸Ｃ方向の他端側から相対的に挿入される先端部の外周に先端側に向かうに従い先細りとなるスライド面１５ａが形成されたスライド部材１４を上記中子１１にさらに備え、支持部材１２の内周部を上記スライド面１５ａに摺接させることにより、スライド部材１４の相対的な前進によって支持部材１２を拡径させるようにしている。このため、支持部材１２を確実に拡径させてその外周面１２ａを缶本体１の胴部２に対向または密着させることにより胴部２を支持することができ、一層安定して凹凸形状を成形することが可能となる。

しかも、本実施形態では、支持部材１２の摺動部１２ｂは、上記押さえ板１５ｄによって中心線Ｏに対する径方向外周側にもスライド部材１４と係合した状態で摺動して縮径可能とされている。このため、本実施形態のように電磁成形手段によって応力を外周側から付加して凹凸形状を成形する場合に、強い磁場によって支持部材１２の外周面１２ａに胴部２が張り付いてしまっても、強制的に支持部材１２を縮径させて胴部２から離間させ、確実に中子１１を引き抜くことができる。

１ 缶本体
２ 胴部
３ 底部
１１ 中子
１２ 支持部材
１２ａ 支持部材１２の外周面
１２ｂ 支持部材１２の摺動部
１３ 挿入部材
１３ａ 挿入部材１３の挿入部
１４ スライド部材（拡縮手段）
１５ スライド部
１５ａ スライド面
２０ 凹部
Ｃ 缶軸
Ｏ 中子１１の中心線
Ｐ 応力付加手段

Claims (6)

1. 缶軸を中心とした円筒状の胴部と、この胴部の一端に形成されて該胴部の上記缶軸方向の一端側開口部を閉塞する底部とを備えた有底円筒体の缶本体の上記胴部に凹凸形状を成形する缶の成形装置であって、
   上記缶軸と同軸となる中心線を有して上記缶本体の上記胴部内に上記缶軸方向の他端側から相対的に挿入される中子と、この中子が挿入された上記缶本体の上記胴部に外周側から応力を付加する応力付加手段とを備え、
   上記中子は、該中子の外周部に、上記中心線回りの周方向に配設される複数の支持部材を備え、
   これらの支持部材は、上記中心線方向から見て外周側に凸となる弧状の外周面を有し、拡縮手段によって上記中心線に対する半径方向に拡縮径可能に支持され、
   上記支持部材の外周面は、上記支持部材が拡径した状態で、上記胴部の内周面に対向または密着するとともに、
   上記支持部材の外周面には、上記胴部に成形される上記凹凸形状の凹となる部分に対応して凹部が形成されていることを特徴とする缶の成形装置。
2. 缶軸を中心とした円筒状の胴部と、この胴部の一端に形成されて該胴部の上記缶軸方向の一端側開口部を閉塞する底部とを備えた有底円筒体の缶本体の上記胴部に凹凸形状を成形する缶の成形装置であって、
   上記缶軸と同軸となる中心線を有して上記缶本体の上記胴部内に上記缶軸方向の他端側から相対的に挿入される中子と、この中子が挿入された上記缶本体の上記胴部に外周側から応力を付加する応力付加手段とを備え、
   上記中子は、該中子の外周部に、上記中心線回りの周方向に配設される複数の支持部材と、これらの支持部材に対して上記中心線方向に相対的に進退可能とされる挿入部材とを備え、
   上記複数の支持部材は、上記中心線方向から見て外周側に凸となる弧状の外周面を有し、拡縮手段によって上記中心線に対する半径方向に拡縮径可能に支持されるとともに、
   上記挿入部材は、上記複数の支持部材が拡径した状態で周方向に隣接する支持部材の間に挿入される挿入部を有し、
   上記支持部材と上記挿入部の外周面は、上記支持部材が拡径して該支持部材の間に上記挿入部が挿入された状態で、上記胴部の内周面に対向または密着するとともに、
   これら支持部材と挿入部とのうち少なくとも一方の外周面には、上記胴部に成形される上記凹凸形状の凹となる部分に対応して凹部が形成されていることを特徴とする缶の成形装置。
3. 上記応力付加手段が、電磁成形手段であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の缶の成形装置。
4. 上記中子は、上記拡縮手段として、上記複数の支持部材に対して上記中心線方向に相対的に進退可能とされるスライド部材をさらに備え、
   上記複数の支持部材の内周に上記缶軸方向の他端側から相対的に挿入される上記スライド部材の先端部の外周には、先端側に向かうに従い先細りとなるスライド面が形成され、
   上記支持部材は、該支持部材の内周部が上記スライド面に摺接することにより、上記スライド部材の相対的な前進によって拡径することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の缶の成形装置。
5. 缶軸を中心とした円筒状の胴部と、この胴部の一端に形成されて該胴部の上記缶軸方向の一端側開口部を閉塞する底部とを備えた有底円筒体の缶本体の上記胴部に凹凸形状を成形する缶の成形装置において、上記缶軸と同軸となる中心線を有して上記缶本体の上記胴部内に上記缶軸方向の他端側から相対的に挿入される中子であって、
   上記中心線方向から見て外周側に凸となる弧状の外周面を有して上記中心線に対する半径方向に拡縮径可能に支持され、上記中心線回りの周方向に配設される複数の支持部材を備え、
   上記支持部材の外周面は、上記支持部材が拡径した状態で、上記胴部の内周面に対向または密着するとともに、
   上記支持部材の外周面には、上記胴部に成形される上記凹凸形状の凹となる部分に対応して凹部が形成されていることを特徴とする缶の成形装置の中子。
6. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の缶の成形装置を用いた缶の成形方法であって、
   上記支持部材を縮径した状態で上記中子を上記缶軸方向の他端側から上記缶本体の上記胴部内に相対的に挿入し、
   次いで、上記支持部材を拡径して該支持部材の外周面を上記胴部の内周面に対向または密着させ、
   さらに、上記応力付加手段によって上記缶本体の上記胴部に外周側から応力を付加することにより、該胴部の上記凹部に対応する位置を凹ませて上記胴部に上記凹凸形状を成形し、
   しかる後、上記支持部材を縮径して上記中子を上記缶本体の上記胴部内から抜き出すことを特徴とする缶の成形方法。

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