JP3788376B2 - 金属製ボトル缶の製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属製のボトル缶の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、飲料用の缶として広く使われている金属製ボトル缶（以下、単にボトル缶と略称す）は、アルミニウムやアルミニウム合金製の金属板を絞り加工（Ｄｒａｗｉｎｇ）と、次いで行われるしごき加工（Ｉｒｏｎｉｎｇ）とによって形成される、一般にＤＩ缶と呼ばれている缶の上部に、口金部が形成されて製造されている。
【０００３】
その製造方法としては、例えば図５（ａ）に示すように金属板から有底筒状の缶基体１ａが形成され、次に同図（ｂ）に示すように缶基体１ａの上部が複数回にわたり金型で縮径されることにより（ネックイン加工）口金部２、テーパー部６、および肩部５が形成されたボトル形状体１ｂが形成される。その後、口金部２が一旦拡径され図５（ｃ）のように拡径部２′が形成されたボトル形状体１ｃが形成され、その拡径部２′の周囲が螺旋状に押圧されることによって同図（ｄ）のボトル形状体１ｄのようなねじ部３が形成されると共に、ねじ部３の下部に膨出部４が形成される。膨出部３は、口金部２に設けられた拡径部２′にねじ部３が形成されたとき、その拡径部２′の部分をそのまま残すことによって形成される。この場合、ボトル形状体１ｄにおいては、膨出部４より下方ではテーパー部６を経てボトル形状体１ｄの肩部５に至る形状となっている。
【０００４】
このようにして、口金部２にねじ部３，膨出部４が形成されたボトル形状体１ｄは、さらに図示しないカール部等が形成されボトル缶とされると、その内部にその容積の合わせて３５０〜５００ｍｌ程度の内容物（飲料水）が充填される。その後、キャップ材（図示せず）がボトル缶の口金部２にかぶせられ、ボトル缶の軸方向に荷重（コラム荷重）を加えた状態でキャップ材を巻き締めて密封する（キャッピング工程）ことにより、内容物の充填されたキャップ付きボトル缶が製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボトル缶は、上述したように、ネックイン加工により肩部５が形成されるので、図６に示すように肩部５の下方が半径方向外側に膨らみ、凸部７が形成されてしまうことがあり、この場合には、その後の工程のコラム荷重により変形してしまうおそれがあり、軸方向の耐圧荷重に乏しいという問題があった。また、ネックイン加工のみで加工された肩部５においては、図５（ｄ）のように、小さな半径ｒを有する円弧状に形成されるので、このことによってもコラム荷重により変形してしまうおそれがあった。そして、凸部７が外側からの力によりへこみ凹部となってしまうことや、凸部以外の箇所も落下などの衝撃によりへこむこともあり、この凸部７や凹部により肩部５の付近がいびつな形状とされ、さらに肩部５の半径ｒが小さいことにより、凸部７や凹部が目立ちやすくなってしまい、外観上好ましくないという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、肩部の耐圧荷重を大きくすることができると共に、肩部を任意の形状に形成でき、肩部の凹みが目立ちにくい金属製ボトル缶の製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。請求項１に係る発明は、口金部とテーパー部と肩部とを有する金属製ボトル缶の製造装置において、金属製の有底円筒体の上部を縮径して前記口金部とテーパー部と肩部とを形成する縮径機と、前記肩部を外方から内方に押圧しながら周面に沿い転動する肩部成形ローラを有する成形機とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係る金属製ボトル缶の製造装置によれば、縮径機によって口金部とテーパー部と肩部とが形成された後、成形機の肩部成形ローラによって製造工程途中の金属製ボトル缶の肩部に形成された凸部を再成形することができる。さらに、任意の形状の肩部成形ローラを選定し肩部全体を成形することができるで、任意の形状に肩部を形成することができる。これにより、十分な耐圧荷重を有するような形状の肩部が形成された金属製ボトル缶や、落下などにより肩部に生じる凹みが目立たないような形状の肩部が形成された金属製ボトル缶を確実に効率良く形成することができる。また、肩部成形ローラを取り替えるだけで、異なった形状の肩部を有する金属製ボトル缶を簡単に製造することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の金属製ボトル缶の製造装置において、前記肩部成形ローラは、複数個からなることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る金属製ボトル缶の製造装置によれば、同時に複数個の肩部成形ローラが製造工程途中の金属製ボトル缶の肩部の周面に沿って転動するので、製造工程途中の金属製ボトル缶の肩部に複数箇所からバランス良く荷重が加えられる。これにより、歪みが生じることなく金属製ボトル缶の肩部を成形することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図４はこの発明の一実施の形態に係る金属製ボトル缶の製造装置を示す図であって、図１は金属製ボトル缶の製造装置における成形機を示す構成図、図２は成形機における肩部成形機構を示す図１のＡ−Ａ矢視に相当する説明図、図３は肩部成形機構における肩部成形ローラとボトル形状体の肩部との関係を示す要部拡大図、図４は金属製ボトル缶の製造装置を示す全体説明図である。
【００１４】
この実施の形態の金属製ボトル缶の製造装置１０を説明する前に、この製造装置１０によって製造される金属製ボトル缶について述べる。この金属製ボトル缶（以下、単にボトル缶と略称す）は、炭酸飲料，果汁飲料などを入れるためのものであって、アルミニウム製若しくはアルミニウム合金製からなっており、前述した図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、まず有底円筒体である缶基体１ａが形成され、缶基体１ａの上部の開口側が絞り加工されることによって縮径された口金部２が形成されたボトル形状体１ｂが形成され、その口金部２が一旦拡径されることによって拡径部２′が形成されたボトル形状体１ｃが形成され、その拡径部２′の周囲にねじ部３が形成されると共に、ねじ部３の下方には残りの拡径部２′をそのまま残して膨出部４が形成され、これによって膨出部４からテーパー部６を経て肩部５に至るボトル形状体１ｄが形成されるようになっている。このボトル形状体１ｄの肩部５の付近に形成された凸部７が再成形されボトル形状体１ｅとされ、その後の加工工程を経ることでボトル缶が形成される。
【００１５】
そして、この実施の形態によるボトル缶の製造装置１０は、後述する縮径機、拡径機、ネジ形成機等の従来よりある機構に加えて成形機１１を備えたことを特徴とする。
図１および図２に示される成形機１１は、円筒状のヘッド支持軸１２の下部に肩部成形機構１３が備えられる構成とされ、肩部成形機構１３は、支持ブロック１４と、支持軸１５と、支持アーム１６，肩部成形ローラ１７とを有して構成されている。支持ブロック１４は、ヘッド支持軸１２の下部の周側部に固定されている。支持軸１５は、支持ブロック１４の周側部にその中心軸に沿って支持されている。支持軸１５の下部には水平方向に回動可能に支持アーム１６が取り付けられている。この支持アーム１６の一端にはローラ回転軸１８を介して肩部成形ローラ１７が軸周りに回転可能に取り付けられている。
【００１６】
また、支持軸１５にはコイルばね１９が嵌装されている。このコイルばね１９は、下部１９ａが支持アーム１６の上部に設けられた係止ピン２０に引き掛けられると共に、その上部１９ｂが支持ブロック１４に引き掛けられ、そのばね力により、支持ブロック１４の中心軸、即ちボトル形状体１ｄの中心軸Ｏ方向に肩部成形ローラ１７が接近するよう支持アーム１６を常時付勢している。
【００１７】
支持軸１５の上部にはロッド２１が垂直軸周りに回転可能に取り付けられ、そのロッド２１の一端部に枢軸２２を介してカムフォロア２３が水平方向に回転自在に取り付けられている。このカムフォロア２３は、ヘッド支持軸１２に対して昇降可能に設けられたコーンカム（図示せず）と当接されており、コーンカムが昇降することにより、径方向位置に移動する。即ち、カムフォロア２３がコーンカムにより径方向に移動されると、ロッド２１が支持軸１５を中心として水平方向に回動し、支持軸１５つまり支持アーム１６を回動させて、肩部成形ローラ１７をボトル形状体１ｄの肩部５に対して押圧させたり離間させたりするようになっている。
【００１８】
肩部成形ローラ１７は、図１に示すように、ボトル形状体１ｄの肩部５を外周から求心方向に押圧しながらボトル形状体１ｄの周囲に沿って転動することにより、ネックイン加工によって肩部５の付近に形成された凸部７を再成形すると共に、半径ｒより大きな半径Ｒとなるように成形するようになっている。
即ち、肩部成形ローラ１７は、図３に示すように、下部がボトル形状体１ｄの周面と接触可能な小径部１７ａを有すると共に、それより上方に大径部１７ｂを有している。この大径部１７ｂは、円柱状をなす小径部１７ａから上方に至るに従い次第に径が大きくなり、しかも外形が円弧状に凹んだ形状をなしており、ボトル形状体１ｄの肩部５を押圧したとき、その円弧状の凹面１７ｃに倣うように肩部５上で転動することにより、肩部５を凹凸のない半径Ｒの大きさからなる円弧状に成形できるようになっている。
【００１９】
その際、肩部成形ローラ１７は、例えば３５０〜５００ｍｌ程度の内容物が充填されるボトル缶の場合、肩部５として、例えば３０ｍｍ程度の半径Ｒを有する大きさに成形するものであるが、３０ｍｍ以上であっても良い。そのため、肩部成形ローラ１７は、大径部１７ｂの円弧状の凹面１７ｃが上記数値の径となる大きさに選定されている。
【００２０】
さらに、肩部成形ローラ１７は、例えば図２に示すように、ヘッド支持軸１２の軸線周りに、即ち、ボトル形状体１ｄの軸線Ｏを中心とする円周上に３個ずつ、略等間隔に配置されている。つまり、成形機１１は、回動自在な三つの肩部成形ローラ１７を三方向から軸線Ｏに向けて肩部５の外周面を同時に圧接して転動することができる。
【００２１】
他方、ボトル缶の製造装置１０は、図４に示すように、水平方向の駆動軸を中心に回動する円筒状の保持筒６３を本体フレーム６２に備えている。保持筒６３は、缶基体１ａを水平方向に収容して保持する複数の収容部６７を円周方向に備えている。この保持筒６３は、図示しない駆動部によって図４の反時計回りに回転する。本体フレーム６２には、保持筒６３の外周に、その外周の一部が重なるようにして、水平軸回りで回転する供給手段６８を備えている。供給手段６８には、供給ガイド６８ａによって供給された缶基体１ａを保持する把持部６９を円周方向に複数備えている。供給手段６８は、保持筒６３と同期して回転することにより、把持部６９に供給された缶基体１ａを、保持筒６３の収容部６７に順次供給できるようになっている。
【００２２】
また、製造装置１０は、供給手段６８の近傍に、排出手段７１を備えている。排出手段７１は、保持筒６３の外周に、その外周の一部が重なるようにして、水平軸回りで回転する。排出手段７１は、保持筒６３より排出されたボトル缶を保持する把持部７３を、円周方向に複数備え、把持部７３に排出されたボトル缶を、後工程へと順次供給するようになっている。
【００２３】
この製造装置１０には、保持筒６３の円周方向に沿って縮径機７５，拡径機７７，ネジ形成機７９，カール加工機８１，スロット加工機８３等を、保持筒６３の回転方向上流側から下流側に向けて順次配設している。縮径機７５は、複数の絞り型を段階的に使用することで、有底円筒状の缶基体１ａの開口側を縮径加工して口金部２を形成する（図５参照）。拡径機７７は、ボトル形状体１ｂの形成された口金部２を開口端から所定距離で拡径加工して拡径部２′を形成する（図５参照）。ネジ形成機７９は、拡径部２′の周囲に開口端から一定の距離でねじ部３を形成すると共に、ねじ部３の形成されない残りの拡径部分を膨出部４として残す加工を行いボトル形状体１ｄを形成する。
【００２４】
一方、上記した成形機１１は、ネジ形成機７９の加工工程下流側に配設される。従って、成形機１１は、ネジ形成機７９によるねじ部３および膨出部４の形成完了の後のボトル形状体１ｄに対して成形を行い、ボトル形状体１ｅを形成するようになっている。
【００２５】
次に、上記のように構成したボトル缶の製造装置１０の動作を、ボトル缶の製造方法の手順と共に説明する。
ボトル缶の製造装置１０は、前工程によって有底円筒状に形成された缶基体１ａが、供給ガイド６８ａに供給されると、その缶基体１ａを供給手段６８の把持部６９に、順次把持させる。供給手段６８は、把持部６９が保持筒６３の収容部６７に一致した時に、把持部６９の缶基体１ａを収容部６７内へと挿入する。この動作が繰り返されることで、保持筒６３の収容部６７に順次缶基体１ａが供給されて行く。
【００２６】
保持筒６３が回転することにより、収容部６７に保持した缶基体１ａが縮径機７５に到達すると、縮径機７５は、円筒状の缶基体１ａの開口側を縮径する加工（ネックイン加工）を行うことで、口金部２が形成されたボトル形状体１ｂが形成される。この縮径加工は、油付け，絞り，トリミング等が複数回繰返されることで実施される。
【００２７】
保持筒６３が回転することにより、縮径加工の完了したボトル形状体１ｂが拡径機７７に到達すると、拡径機７７は、一旦縮径された口金部２を再び拡径することで拡径部２′が形成される。拡径加工の施されたボトル形状体１ｃは、次いでネジ形成機７９に到達する。ネジ形成機７９は、口金部２の開口端から一定の距離で拡径部にねじ部３を成形すると共にねじ部３の形成されない拡径部を膨出部４として残す加工を行う。
【００２８】
ねじ部３、膨出部４の形成されたボトル形状体１ｄが成形機１１に到達すると、成形機１１の三つの肩部成形ローラ１７がボトル形状体１ｄの肩部５を外方から内方に押圧しながら転動することで、肩部５の付近に形成された凸部７を再成形するとともに、肩部５を所望の半径Ｒの大きさに成形し、ボトル形状体１ｅを形成する。これにより、ボトル形状体１ｅは、図３に示すように、ネックイン加工により形成された半径ｒの肩部５が、凹凸のない半径Ｒの大きさの円弧状に形成されることとなる。
【００２９】
この肩部５の成形が完了すると、ボトル形状体１ｅは、カール加工機８１に到達することで、口金部２の開口端が外方向に折り曲げられ、次いでスロット加工機８３に到達することで、この折り曲げ部（カール部）を潰してボトル形状体１ｅのネックイン加工、ねじ部・膨出部形成工程が終了し、ボトル缶が形成される。
【００３０】
このように、上記のボトル缶の製造方法によれば、ネックイン加工により肩部５の付近に凸部７が形成された場合においても、凸部７を再成形するので、凹凸のない形状の肩部５を有するボトル缶を製造することができる。これにより、キャッピング工程において、キャップ材がかぶせられたボトル缶に加えられる軸方向の荷重（コラム荷重）に対し、ボトル缶は十分な縦方向の耐圧荷重を有することができる。
【００３１】
また、ボトル缶の製造装置１０によれば、所定の外周形状を有する肩部成形ローラ１７を肩部５の外周面に転動させて肩部５を成形するので、任意の形状に肩部５を形成することができる。また、肩部成形ローラ１７を他の形状の肩部成形ローラに交換するだけで、簡単に異なる形状に形成された肩部５を有するボトル缶を製造することができる。また、ボトル缶の肩部５の半径を大きく形成することで、軸方向の耐圧荷重をより向上させる効果や、ボトル缶の肩部５が搬送中に他のボトル缶の肩部５に衝突しにくい効果や、ボトル缶が落下した場合に肩部５に生じる凹みが目立たないようにする効果のあるボトル缶を製造することができる。
【００３２】
また、三個の肩部成形ローラ１７により３方向から荷重をかけて肩部５を成形するので、荷重バランス良く加工することができ、歪のないボトル缶を形成することができる。
【００３３】
なお、この実施の形態においては、肩部５を半径ｒより大きな半径Ｒに成形する形状の肩部成形ローラ１７を用いて説明を行ったが、凸部７を再成形することで凹凸のない肩部５を形成し、肩部５の半径は従来と同じ半径ｒとする肩部成形ローラを用いてもよい。また、三個の肩部成形ローラ１７により肩部生成形を行うとされているが、肩部成形ローラ１７の個数は三個以上でもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、金属製の有底円筒体の上部を縮径して口金部とテーパー部と肩部とを形成する縮径機と、前記肩部を外方から内方に押圧しながら周面に沿い転動する肩部成形ローラを有する成形機とを備えるので、縮径機によってボトル形状体の肩部付近に形成される凸部を成形機によって再成形するとともに任意の形状に肩部を成形することができる。これにより、肩部に凹凸がなく、軸方向の耐圧荷重が高く、肩部に衝撃が加えられた場合に生じる凹みを目立たないような形状の肩部を有する金属製ボトル缶を確実に形成することができる。
【００３６】
請求項２に係る発明によれば、複数個の肩部成形ローラがボトル形状体の肩部の周面に沿って転動するので、ボトル形状体に複数箇所からバランス良く荷重を加えることができ、歪みが生じることなく金属製ボトル缶を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態に係る金属製ボトル缶の製造装置を示す図であって、金属製ボトル缶の製造装置における成形機を示す構成図である。
【図２】 成形機における肩部成形機構を示す図１のＡ−Ａ矢視に相当する説明図である。
【図３】 肩部成形機構における肩部成形ローラと金属製ボトル缶のボトル形状体１ｅの肩部との関係を示す要部拡大図である。
【図４】 金属製ボトル缶の製造装置を示す全体説明図である。
【図５】 従来の金属製ボトル缶の製造工程を示す説明図である。
【図６】 従来の金属製ボトル缶の肩部に生じる凸部の説明図である。
【符号の説明】
１ａ 缶基体
１ｂ〜１ｅ ボトル形状体
２ 口金部
２′ 拡径部
３ ねじ部
４ 膨出部
５ 肩部
６ テーパー部
１０ 製造装置
１１ 成形機
１３ 肩部成形機構
１７ 肩部成形ローラ
１７ａ 小径部
１７ｂ 大径部
１７ｃ 円弧状の凹面
７５ 縮径機
７７ 拡径機
７９ ネジ形成機

Claims (2)

1. 口金部とテーパー部と肩部とを有する金属製ボトル缶の製造装置において、金属製の有底円筒体の上部を縮径して前記口金部とテーパー部と肩部とを形成する縮径機と、前記肩部を外方から内方に押圧しながら周面に沿い転動する肩部成形ローラを有する成形機とを備えることを特徴とする金属製ボトル缶の製造装置。
2. 請求項１記載の金属製ボトル缶の製造装置において、前記肩部成形ローラは、複数個からなることを特徴とする金属製ボトル缶の製造装置。

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