JP4131808B2 - ボトル缶体のねじ成形装置及びボトル缶体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボトル缶体の口金部にキャップを被着するためにねじ部を形成するねじ成形装置と、そのねじ部を有するボトル缶体とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属製の缶体を絞り加工して得られる、いわゆるボトル缶体は、有底筒上に形成されたボトル缶体の開口部に口金部を形成すると、その口金部の外周にキャップを被着するためのねじ部が形成される。
【０００３】
このようなねじ部を有するボトル缶体を制作するには、予め有底円筒状のボトル缶体が形成されると、そのボトル缶体の開口部を、図６（ａ）に示すように、一旦縮径して口金部２を形成し、次いで、その口金部２の開口端から所定距離分だけ拡径して同図（ｂ）に示すように拡径部２′を形成した後、さらにねじ成形装置によって開口端から一定の距離に同図（ｃ）のようにねじ部３を形成する。その場合、口金部２にねじ部３を形成したとき、ねじ部３の形成されていない拡径部分を残すことにより、膨出部４が形成される。
【０００４】
従来のねじ成形装置は、図示していないが、口金部２の内周面に当接する中子と、口金部２の外周面に当接する外子とが互いに口金部２を挟み込みながらボトル缶体１の軸心周りに回転することで、口金部２の外周にねじ部３を形成するようになっている。この場合、口金部２に形成されるねじ部３の巻数としては、図７に示すようにおよそ１．７巻程度となっている。
【０００５】
また、ねじ部３が形成されたボトル缶体１は、その後、口金部２の先端を外側から内側に折り返して図７に示すカール部８を形成するカールかしめ工程を行う等の種々の工程を経た後、内部に内容物が入れられると、キャップ５が被着されて閉栓される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のねじ成形装置は、ボトル缶体１の口金部２の内周面に当接する中子と、口金部２の外周面に当接する外子が互いに挟み込みながらボトル缶体の軸心周りに回転することで、拡径された口金部２に１．７の巻数からなるねじ部３を形成している。
【０００７】
ところが、ねじ部の巻数が１．７巻程度であると、図７に示すように、口金部２の周面においてねじ部３が二本ある部分と、ねじ部３が一本しかない部分とが生じ、その本数の差に伴う問題があった。即ち、上記巻数であると、ボトル缶体１にキャップ５を被着し、ボトル缶体１内が陽圧とした場合、キャップ５を押し上げる圧力が加わることから、キャップ５が上方にずれてしまう。そのため、キャップ５がボトル缶体１に対して偏ってしまうので、キャップ５の開口端側のスコア６と６との間に設けられたブリッジ７が引張られて破断してしまい、いわゆるブリッジ切れが起こる不具合があった。
【０００８】
上記不具合を解消するため、図８に示すようにねじ部３の巻数を増やし、２．２巻にすることが試みられている。このようにボトル缶体１の口金部２に２．２巻のねじ部３を形成すると、ねじ部３のねじ始まり部３ａからねじ終わり部３ｂとの間では、ねじ部３が三段となるねじ山領域が存在することとなる。
【０００９】
しかしながら、ボトル缶体１に２．２巻のねじ部３を形成した場合、１．７巻の場合に比較すると、図９に示すように、ねじ始まり部３ａが口金部２の先端であるカール部８の近傍に位置するので、口金部２においては、カール部８とねじ始まり部３ａとの間の傾斜面２ａが鎖線の状態から実線のように緩やかな形状に変更しなければならない必要があった。
【００１０】
そのため、ボトル缶体１の形成に際しては、予め、ねじ始まり部３ａを確実に形成できるよう傾斜面２ａを上述のように形成しているものの、そのような傾斜面２ａを有する口金部２にねじ成形装置によってねじ部３を形成した場合、図１０のように口金部２を開口端から見ると、ねじ始まり部３ａからねじ方向と反対側の構成材料が口金部２の内側に凹んでしまって極端な凹凸部２ｂが生じる問題があった。
【００１１】
これは、従来のねじ成形装置の中子は、外子と共に口金部２にねじ部３を形成するためのねじ形成部が設けられているものの、該ねじ形成部以外には口金部２の内壁と接する部分が存在せず、そのため、口金部２にねじ部３を形成したとき、口金部２の構成材料を拘束することができないことに起因している。
従って、凹凸部２ｂが生じた状態の口金部２に図７に示すキャップ５を被着すると、キャップ５と口金部２の凹凸部２ｂとの間をキャップ５内のシール材で密封することができなくなり、ボトル缶体１の内容物が漏れるという不具合が生じた。
【００１２】
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、ねじ部の巻数を増やしても、口金部とこれに被着されるキャップ間の密封性を確保することができるボトル缶体のねじ成形装置を提供することにあり、他の目的は、そのねじ成形装置によって形成されたねじ部を有するボトル缶体を提供することにある。
【００１３】
【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、ボトル缶体の口金部の内周面に当接し、かつ外周に前記口金部に形成すべきねじ部を設けるためのねじ形成部を有する中子と、前記口金部の外周面に当接し、かつ外周に中子の前記ねじ形成部と対応する形状のねじ形成部を有する外側体とを備え、中子と外側体とにより前記口金部の外周に対し、開口端側から缶胴方向に向けてねじ部を形成するねじ成形装置であって、前記中子は、前記ねじ形成部のねじ始まり部から、そのねじ方向と反対方向の所定の範囲に、前記ねじ始まり部に連設すると共に、ボトル缶体の内方に緩やかに傾斜する膨出部を備えており、前記膨出部は、中子の前記ねじ始まり部に連設し、かつボトル缶体の内側を中心とする第一円弧と、該第一円弧と連設し、かつボトル缶体の外側を中心とする第二円弧と、該第二円弧及び口金部と連設し、かつボトル缶体の内側を中心とする第三円弧とを有する形状であるとともに、中子におけるねじ形成部の前記ねじ始まり部から、そのねじ方向と反対方向に９０度の範囲に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係るボトル缶体のねじ成形装置によれば、膨出部を設けているので、従来のようにねじ始まり部から急激に凹む箇所がなくなるばかりでなく、ねじ始まり部から反対方向にゆるやかに膨出することで、口金部の外周に凹凸が生じるのを防止でき、そのため、ねじ部を設けた口金部にキャップを被着したとき、キャップ内のシール材がキャップと口金部間を確実に密封させることができ、口金部の周囲に亘って良好な密封性を確保することができる。
さらに、膨出部が第一円弧と第二円弧と第三円弧とを有しているので、口金部の外周面が、ねじ始まり部からねじ部と反対方向に確実に緩やかな形状となり、ねじ始まり部による凹凸をいっそう緩和することができる。
また、前記膨出部は、中子におけるねじ形成部の前記ねじ始まり部から、そのねじ方向と反対方向に９０度の範囲に設けられているので、ねじ始まり部から反対方向に極端な凹凸が生じるのを防ぐことができ、ねじ始まり部による凹凸をいっそう緩和することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のボトル缶体のねじ成形装置において、前記膨出部は、中子の前記ねじ始まり部から、そのねじ方向と反対方向に４５度の角度位置にて、前記ねじ形成部のねじ谷より０．２〜０．３ｍｍの寸法でボトル缶体の内側に凹む輪郭を有していることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係るボトル缶体のねじ成形装置によれば、ねじ形成部のねじ谷より０．２〜０．３ｍｍの寸法で内側に凹む輪郭を有しているので、膨出部がねじ部の谷を形成するおそれがないばかりでなく、ねじ始まり部による凹凸をいっそう緩和することができる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、ボトル缶体の製造方法であって、請求項１又は２記載のボトル缶体のねじ成形装置を用いて、口金部の外周に、該口金部の先端側から缶胴方向に向けてねじ部を成形することを特徴とする。
【００２３】
【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５はこの発明の第一の実施の形態に係るねじ成形装置を示す図であって、図１はねじ成形装置と対向する位置にボトル缶体が位置決めされた状態を示す説明図、図２はねじ成形装置がボトル缶体の口金部にねじ部を形成している状態を示す説明図、図３はねじ成形装置の中子を示す正面図、図４は図３の要部拡大図、図５はボトル缶体の口金部を上から見た説明図である。
図１及び図２に示す実施形態のねじ成形装置１０を説明する前に、このねじ成形装置１０で取り扱うボトル缶体１は、内部に炭酸飲料、果汁飲料等の内容物を入れるためのものであって、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる薄板金属によって有底筒状に形成された後、そのボトル缶体１の開口部に缶胴部よりも小径の口金部２が形成され、その後、口金部２の周囲にねじ形成装置１０によってねじ部３が形成される（図６参照）。
【００２４】
ねじ成形装置１０は、ボトル缶１の口金部２の内周面に当接される中子１１と、外周面に当接される外子１２（外側体）とを有し、中子１１と外子１２とで口金部２を挟み込みながらボトル缶体１の軸心Ｏ周りに回転することで、口金部２の周囲にねじ部３が形成されるようになっている。
これら中子１１及び外子１２は、図１及び図２に示すように、その外周面にねじ部３を形成するための凹凸状のねじ形成部２１、２２が螺旋状に、しかも互いに対応する形状でそれぞれに形成されており、第一ハウジング４１に対する第二ハウジング４２の位置に応じて径方向に移動するカムローラＣ１、Ｃ２によって径方向に移動されることにより、互いの凹凸形状間にボトル缶体１の口金部２を挟み込んでねじ部３を形成すべく変形させることができるようになっている。
【００２５】
中子１１及び外子１２は、第二ハウジング４２の内方に備えられている。第二ハウジング４２は、第一ハウジング４１に対して先端側に付勢保持されると共に、第三ハウジング４４を固定している。第三ハウジングには、押さえ環４７が軸Ｏを中心に回転自在に取り付けられている。押さえ環４７には、ばね４５を介して先端側に付勢された弾性部材４６が取り付けられている。弾性部材４６は、ボトル缶体１に形成されたテーパ状の肩部に沿う円錐面４６ａと缶胴部に沿う円筒面４６ｂとを有し、ボトル缶体１に対してねじ成形装置１０が前進した際にボトル缶体１に押し付けられるようになっている。
【００２６】
なお、図１及び図２において、符号３５はワーク保持部３０側に固定されたストッパー部材であって、このストッパー部材３５に押さえ環４７が当接することにより、押さえ環４７が固定された第三ハウジング４４、第二ハウジング４２及びその内側に備えられた中子１１、外子１２のワーク保持部３０に対する軸方向最前進位置が決定される。
ワーク保持部３０は、詳細に図示されていないが、ボトル缶体１の底部を嵌め込むことでボトル缶体１を保持するダイリング３１と、エアにより膨張してボトル缶体１の缶胴部を締め付け保持するリング状中空弾性部材３２とでチャック機能をなしている。
【００２７】
このねじ形成装置１０は、予め、ワーク保持部３０のダイリング３１に底部が保持されたボトル缶体１が、図１に示すように、対向する位置に位置決めされると、まず、ワーク保持部３０の前進により円筒面４６ｂがボトル缶体１の肩部から缶胴部に嵌め込まれ、次いで、ワーク保持部３０がより前進して押さえ環４７がストッパー部材３５に当接すると、第二ハウジング４２及び第三ハウジング４４の前進が停止され、ワーク保持部３０が更に前進して第一ハウジング４１と第二ハウジング４２との軸方向の間隔が狭められる。
【００２８】
このとき、第一ハウジング４１が図２に示すように所定位置まで前進することで、第一ハウジング４１が第二ハウジング４２に対して移動し、カムローラＣ１、Ｃ２が第一ハウジングの斜面４１ａ、４１ｂに沿ってそれぞれ移動すると、それに伴って中子１１がボトル缶体１の口金部２の内周面に移動して当接すると共に、外子１２が口金部２の外周面に移動して当接することにより、中子１１と外子１２とで口金部２を挟み込み、この状態でさらに装置１０全体が軸心Ｏ周りに回転することで、口金部２にねじ部３が形成されるようになっている。
【００２９】
その場合、ボトル缶１の口金部２に形成されるねじ部３は、本例では図８に示すように巻数が２．２巻として形成される。中子１１の外周に設けられた凹凸状のねじ形成部２１は、ねじ部３と対応する形状に形成されている
【００３０】
そして、この実施形態では、図３に斜線にて示すように、中子１１の外周において、ねじ形成部２１のねじ始まり部２１ａからそのねじ方向と反対方向に膨出部２３が設けられている。
【００３１】
即ち、膨出部２３は、中子１１の外周において、ねじ形成部２１のねじ始まり部２１ａからそのねじ方向と反対方向に９０度の範囲αに設けられてあって、ねじ始まり部２１ａに連設すると共に、ボトル缶体の内方に向かって緩やかに傾斜する形状をなしている。詳しく述べると、膨出部２３は、図４に示すように第一円弧２４と、第二円弧２５と、第三円弧２６とを有して形成されている。
【００３２】
第一円弧２４は、ボトル缶体１の内側を中心とする円弧であって、その一端が中子１１のねじ始まり部２１ａに連設されている。第二円弧２５は、ボトル缶体１の外側を中心とする円弧であって、その一端が第一円弧２４の他端に連設されている。第三円弧２６は、ボトル缶体１の内側を中心とする円弧であって、その一端が第二円弧２５の他端に連設されると共に、その他端が口金部２の外周面に連設されている。
本例では、直径３８ｍｍのキャップを被着する口金部２の場合、第一円弧２４の半径ｒ１が約９．６ｍｍ、第二円弧２５の半径ｒ２が１０．０ｍｍ、第三円弧２６の半径ｒ３が約１４．６ｍｍの大きさからなっている。
【００３３】
また、膨出部２３の第三円弧２６は、ねじ始まり部２１ａから反対方向に４５度の角度α１を含む領域を画成しており、しかも４５度の角度位置ではねじ形成部２１のねじ谷２７より０．２〜０．３ｍｍの寸法Ｌだけ、ボトル缶体１の内側に凹む輪郭をなしている。
なお、図３及び図４において、Ｐは中子１１の軸心である。
【００３４】
この実施形態のねじ成形装置１０は、上記の構成であるので、ボトル缶体１にねじ部３を設けるため、まず、図１に示すように、ダイリング３１及びリング状中空弾性部材３２からなるワーク保持部３０に底部が保持されたボトル缶体１が、対向する位置に位置決めされ、ワーク保持部３０の前進により円筒面４６ｂがボトル缶体１の肩部から缶胴部に嵌め込まれ、次いで、ワーク保持部３０がより前進して押さえ環４７がストッパー部材３５に当接し、第二ハウジング４２及び第三ハウジング４４の前進が停止され、ワーク保持部３０が更に前進して第一ハウジング４１と第二ハウジング４２との軸方向の間隔が狭められる。
【００３５】
このとき、第一ハウジング４１が、図２に示すように所定位置まで前進することで、第一ハウジング４１が第二ハウジング４２に対して移動し、カムローラＣ１、Ｃ２が第一ハウジングの斜面４１ａ、４１ｂに沿ってそれぞれ移動し、それに伴って中子１１がボトル缶体の口金部２内周部に移動して当接すると共に、外子１２が口金部２外周部に移動して当接することにより、中子１１と外子１２とで口金部２を挟み込み、この状態でさらに装置全体が軸心Ｏ周りに回転することで、口金部２に図８に示すような２．２巻のねじ部３が形成されることとなる。
【００３６】
その場合、２．２巻のねじ部３が口金部２に形成されると、ねじ部３のねじ始まり部３ａが口金部２に設けられているカール部８の近傍に位置することから、ねじ始まり部３ａによる極端な凹凸部が生じるおそれがある。
しかしながら、中子１１の外周には、ねじ形成部２１のねじ始まり部２１ａからそのねじ方向と反対方向にボトル缶体１の内方に向かって緩やかに傾斜する膨出部２３が設けられているので、ねじ部３の形成時、膨出部２３が口金部２においてねじ始まり部３ａ側の材料を拘束することなる。
【００３７】
つまり、膨出部２３は、中子１１のねじ始まり部２１ａが外子１２と共に口金部２に、図５に示すようにねじ始まり部３ａを形成したとき、口金部２の内周面に当接してねじ始まり部３ａ側の構成材料が凹むのを防止するばかりでなく、その構成材料を膨出部２３の形状に倣わせて押圧し、これにより、口金部２のねじ始まり部３ａには図示のように、これに連設された凹凸緩和突部９が膨出部２３の形状に対応して形成されることとなる。
【００３８】
その結果、ボトル缶体１の口金部２にねじ部３を形成すると、そのねじ部３のねじ始まり部３ａと連設して凹凸緩和突部９が形成されることで、ねじ始まり部３ａによる凹凸を周囲に沿って緩和することができるので、その後、この形状のボトル缶体１に内容物が充填され、また図７に示すキャップ５が被着されると、キャップ５内のシール材がキャップ５と口金部２との間を周囲に亘り確実にシールすることができ、密封性を良好に確保することができる。
【００３９】
また、膨出部２３は、図３及び図４に示すように、中子１１におけるねじ形成部２１のねじ始まり部２１ａから、そのねじ方向と反対方向に９０度の範囲αに設けられているので、図５に示すようにねじ部３を形成したとき、ねじ始まり部３ａによる凹凸をより確実に緩和することができる。このように、９０度の範囲αに亘って膨出部２３が設けられると、口金部２の径が多少変わっても、それに拘わることなく確実に対処することができ、種々の口径のボトル缶体１にも適用できることが可能となる。
【００４０】
しかも、膨出部２３は、図４に示すようにねじ形成部２１のねじ谷２７より０．２〜０．３ｍｍの寸法Ｌで内側に凹む輪郭をなしているので、口金部２においてねじ始まり部から反対方向にねじ谷を形成するおそれがない。
更に、膨出部２３は、ねじ始まり部２１ａと連設する第一円弧２４と、第一円弧２４と連設する第二円弧２５と、第二円弧２５と連設する第三円弧２６とを有して構成されるので、口金部２の外周面が、ねじ始まり部３ａからねじ部３と反対方向に確実に緩やかな形状となり、ねじ始まり部３ａによる凹凸をいっそう緩和することができる。
【００４１】
なお、図示実施形態では、膨出部２３を構成する第一〜第三円弧２４〜２６の半径ｒ１〜ｒ３の値は、ボトル缶体１の口金部２の径によって適宜選定されるものであり、図示例に限定されるものではない。
また、図示実施形態では、ねじ成形装置１０が、口金部２の外周に当接しながら中子１１と共に軸心Ｏ周りに回転する外子１２を用いた例を示したが、外子１２の代わりとして、中子１１と共にねじ部３を形成できる他の外側体を用いてもよく、図示例に限定されるものではない。
【００４２】
【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、中子に、ねじ形成部のねじ始まり部からそのねじ方向と反対方向にボトル缶体の内方に向かって緩やかに傾斜する膨出部を備え、該膨出部により、ボトル缶体の口金部の外周においてねじ始まり部側に極端な凹凸が生じるのを防止できるように構成したので、口金部のねじ始まり部側の真円度を高めることができ、口金部に設けられるねじ部の巻数を増やしても、ボトル缶体の口金部とこれに被着されるキャップ間の密封性を的確に確保できる効果が得られる。
さらに、膨出部が第一円弧と第二円弧と第三円弧とを有しているので、口金部の外周面が、ねじ始まり部からねじ部と反対方向に確実に緩やかな形状となり、ねじ始まり部による凹凸をいっそう緩和することができるという効果が得られる。
また、ボトル缶体の口金部においてねじ始まり部から反対方向に極端な凹凸が生せず、ねじ始まり部による凹凸をいっそう緩和することができるという効果が得られる。
【００４４】
請求項２に係る発明によれば、膨出部がねじ部の谷を形成するおそれがないばかりでなく、ねじ始まり部による凹凸をいっそう緩和することができるという効果が得られる。
【００４５】
請求項３に係る発明によれば、請求項１又は２に係るボトル缶体のねじ成形装置によって口金部にねじ部を形成するので、口金部のねじ始まり部側の真円度を高めることができ、口金部に設けられるねじ部の巻数を増やしても、ボトル缶体の口金部とこれに被着されるキャップ間の密封性を的確に確保できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第一の実施の形態に係るねじ成形装置を示す図であって、ねじ成形装置と対向する位置にボトル缶体が位置決めされた状態を示す説明図である。
【図２】 ねじ成形装置がボトル缶体の口金部にねじ部を形成している状態を示す説明図である。
【図３】 ねじ成形装置の中子を示す正面図である。
【図４】 図３の要部拡大図である。
【図５】 ボトル缶体の口金部を上から見た説明図である。
【図６】 ボトル缶体にねじ部を形成するまでの工程を示す説明図である。
【図７】 ねじ部を有するボトル缶体にキャップを被着する説明図である。
【図８】 ボトル缶体に三段からなるねじ部を設けたときの説明図である。
【図９】 従来のねじ成形装置により、ボトル缶体の口金部に設けられたねじ部のねじ始まり部とカール部との関係を示す額略拡大図である。
【図１０】 ボトル缶体の口金部を開口端から見た図である。
【符号の説明】
１ ボトル缶体
２ 口金部
３ ねじ部
３ａ ねじ部のねじ始まり部
５ キャップ
８ カール部
９ 凹凸緩和突部
１０ ねじ成形装置
１１ 中子
１２ 外子（外側体）
２１ 中子のねじ形成部
２１ａ ねじ形成部のねじ始まり部
２３ 膨出部
２４ 第一円弧
２５ 第二円弧
２６ 第三円弧

Claims (3)

1. ボトル缶体の口金部の内周面に当接し、かつ外周に前記口金部に形成すべきねじ部を設けるためのねじ形成部を有する中子と、前記口金部の外周面に当接し、かつ外周に中子の前記ねじ形成部と対応する形状のねじ形成部を有する外側体とを備え、
   中子と外側体とにより前記口金部の外周に対し、開口端側から缶胴方向に向けてねじ部を形成するねじ成形装置であって、
   前記中子は、前記ねじ形成部のねじ始まり部から、そのねじ方向と反対方向の所定の範囲に、前記ねじ始まり部に連設すると共に、ボトル缶体の内方に緩やかに傾斜する膨出部を備えており、
   前記膨出部は、中子の前記ねじ始まり部に連設し、かつボトル缶体の内側を中心とする第一円弧と、該第一円弧と連設し、かつボトル缶体の外側を中心とする第二円弧と、該第二円弧及び口金部と連設し、かつボトル缶体の内側を中心とする第三円弧とを有する形状であるとともに、中子におけるねじ形成部の前記ねじ始まり部から、そのねじ方向と反対方向に９０度の範囲に設けられていることを特徴とするボトル缶体のねじ成形装置。
2. 請求項１記載のボトル缶体のねじ成形装置において、
   前記膨出部は、中子の前記ねじ始まり部から、そのねじ方向と反対方向に４５度の角度位置にて、前記ねじ形成部のねじ谷より０．２〜０．３ｍｍの寸法でボトル缶体の内側に凹む輪郭を有していることを特徴とするボトル缶体のねじ成形装置。
3. 請求項１又は請求項２記載のボトル缶体のねじ成形装置を用いて、口金部の外周に、該口金部の先端側から缶胴方向に向けてねじ部を成形することを特徴とするボトル缶体の製造方法。

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