JP4304442B2

JP4304442B2 - 缶製造ライン

Info

Publication number: JP4304442B2
Application number: JP2003287986A
Authority: JP
Inventors: 貢大頭
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: JP2005052875A

Description

本発明は、缶製造ライン、特に２ピース円筒缶の製造ラインと異形缶成形ラインとの組合せからなる缶製造ラインに関する。

従来、有底シームレス円筒缶、いわゆる２ピース円筒缶（以下，単に円筒缶という）の胴部を部分的に変形させた缶（以下、異形缶という）を通常の円筒缶から成形する方法として、缶内部に成形金型を挿入して内部から張出し成形する方法、あるいは缶内に中子を挿入して外部からの成形金型による圧力を中子でバックアップしながら押し込み成形する方法が知られている。一方、中子を使用しないで生産性を高める方法として、ネッキング加工で形成した肩部から底部に向かって胴部に絞り加工を施すようにし、その後でさらに金属缶の底部側から絞り加工を行うようにしたもの（特許文献１参照）、あるいは、金属缶の底部付近外周に絞り加工を施し、次に開口部付近にネッキング加工を施し、さらに肩部付近の外周に絞り加工を施し、最後に開口部にフランジ加工又はカーリング加工を施すことにより異形缶を成形する方法も提案されている（特許文献２参照）。

しかしながら、これらの方法は、装置が複雑であると共に、缶の開口面積によって成形度が制限を受け、且つ作業性に劣り、高速化が困難であるため、従来の円筒缶の高速製缶ラインに直結して設けることはできず、通常の製缶ラインとは切り離して専用のラインとして設けなければならなかった。そのため、通常の円筒缶成形ラインで製造された円筒缶を一旦パレタイジングあるいはプールし、それをバッチ処理で異形缶製造ラインまで搬送して、異形缶製造ラインに供給しなければならず、その分作業効率が悪く、無駄な作業とエネルギーを消費し生産効率が低く、延いては異形缶の製造コストが高くならざるを得なかった。また、円筒缶生産ラインで、任意の缶種のみに選択的に円筒缶の生産に引き続いて異形加工を施すことができるという柔軟性をもたせることはできなかった。
特公平３−９８１２号公報特開２０００−２１８３３３号公報

近年、価値観の多様化により多種多様の缶形状が要求され、小ロットづつ違う缶種を製造することが要求されている一方、缶製造ラインは、高速化・省エネルギー化が要求されている。このような背景のもとで、通常の円筒缶製造ラインに切替可能に異形缶製造ラインが連続していて、円筒缶と異形缶を任意に切替え可能に成形できれば、上記両要求を同時に満たすことが可能となる。

そこで、本発明は、異形缶を円筒缶の後加工により製造する場合において、異形缶製造ラインを既存の円筒缶の製造ラインに切替え可能に直結して設け、円筒缶製造ラインで製造された任意の円筒缶のみを異形缶製造ラインに切り替えて異形缶に製造することができる柔軟性のある缶製造ラインを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の異形缶の缶製造ラインは、円筒缶を製造する円筒缶製造ラインと、該円筒缶製造ラインで製造された円筒缶に後加工により変形加工する異形缶成形ラインとの組み合わせからなり、前記円筒缶製造ラインで製造された円筒缶を排出する排出路を、該円筒缶をパレタイザに搬送する円筒缶搬送路と、前記円筒缶を異形缶成形ラインに搬送する異形加工供給路とに切替可能に分岐させ、円筒缶と異形缶が切替可能に製造でき、前記異形缶成形ラインは、缶胴を段階的に絞り成形するための異なる成形型を有する絞り成形機が直列に複数配列され、該絞り成形機の少なくとも１つは成形型が缶底側から上昇する上昇絞り成形と成形型が缶開口側から下降する下降型絞り成形の何れの缶胴絞り成形にも適用可能な両兼用型絞り成形機が配列されていることを特徴とするものである。

本発明の缶製造ラインは、通常の円筒缶製造ラインに直結して、切替可能に異形缶成形ラインを設けてあるので、成形された円筒缶のうちで異形加工を施す必要のあるものを搬送路を切り替えて異形缶成形ラインに搬送して異形加工を施すことができ、小ロットでも効率良く異形缶を製造することができ、従来の円筒缶の製造ラインで任意に通常の缶と異形缶を切替製造することができるという格別な効果を奏するものである。また、請求項２の構成によれば、通常缶と異形缶を同一のパレタイザで兼用できるので、設備の低減化と省スペースを図ることができる。また、請求項３乃至請求項５の構成によれば、缶胴外側から絞り成形することのみで異形缶を得ることができ、しかも缶の上下何れの方向からも成形でき、作業性に優れ効率良く且つ高価な設備を必要とすることなく、従来の絞り成形法に比べてしわの発生を抑えて良好に縮径成形ができ、美麗で変化に富んだ多様の異形缶を高速で且つ安定して製造することができ、円筒缶の高速ラインに直結を可能としている。

通常の円筒缶製造ラインは、缶の最終成形工程として缶口を絞り成形するネッキング加工及びフランジ加工を経て、成形終了後の円筒缶をコンベアによりパレタイザに供給して段積みし、その後シュリンク包装している。本発明では、図１に示すように、この通常の円筒缶製造ライン１のフランジ加工ステーションの下流側に、缶胴を異形加工する異形缶成形ライン５を並行して設け、円筒缶製造ライン１の円筒缶排出路２を、製造された円筒缶をそのままパレタイザに搬送する円筒缶搬送路３と、円筒缶を後加工により変形加工する異形缶成形ライン５に搬送する異形加工供給路４に切替可能に分岐して、異形缶成形ライン５を通常の円筒缶製造ライン１に直結し、且つ異形缶成形ラインの異形缶搬送路６を前記円筒缶のパレタイジング位置に搬送する円筒缶搬送路３に連結して、異形成形加工した異形缶を前記円筒缶のパレタイザで段積み包装できるようにして、通常の円筒缶のパレタイザと異形缶のパレタイザを共用できるようにした。

前記異形缶成形ライン５は、缶の異形加工形態によって最適な絞り成形機の組合せを採用でき、特にその構成は限定されるものではないが、缶胴を段階的に絞り成形するための異なる成形型を有する絞り成形機を直列に複数配列して構成する。そして、異形加工に応じて前記絞り成形機は、成形型が缶底側から上昇して缶胴を変形加工する上昇型絞り成形機と、成形型が缶開口側から下降して缶胴を変形加工する下降型絞り成形機とを適宜組み合わせて配置する。しかしながら、上昇型絞り成形機と下降型絞り成形機は、成形型を底部側又は開口側に交換可能に装着できるようにした両兼用型装置を採用することによって、異なる構造の絞り成形機を複数配置しなくても、同じ構造の絞り成形機を複数配して、異形度に応じて成形型を取りかえて組合せるのみで、多様な形状の成形に対応できる。また、底部側から成形する異形缶が多い成形ラインであれば、専用の上昇型絞り成形機と兼用成形機を組合せ配置するようにしてもよい。さらに、前記異形缶成形ラインは、前記絞り成形機の上流側に潤滑剤塗布装置が配置され、下流側に異形成形された缶を検査する缶検査装置が配置されている。なお、上記用語中「上昇」及び「下降」の用語は、缶底側からの加工及び缶開口側からの加工を、説明の便宜上使用した用語であり、必ずしも物理的に上下を意味するものではない。

図１は、本発明の実施例に係る円筒缶製造ラインの要部模式図である。
円筒缶の製造ライン１は、公知の円筒缶製造ラインと同様であり、図２のブロック図で示すように、製缶用金属シートコイルから金属シートを巻解いて送り出す巻ほどき機１０、該コイルからカップシェルを打ち抜く打ち抜き機１１、該カップシェルを絞り・しごき加工して有底円筒缶に成形する製缶機１２、成形された円筒缶の開口縁をトリミングする縁切り機１３、缶胴外部に印刷する印刷機１４、印刷後に缶を加熱乾燥させる乾燥炉１５、缶開口部をネッキング加工する缶口絞り機１６およびフランジ加工する缶口折曲機１７とが順次配置されて構成されている。それらの装置を経ることによって、２ピース円筒缶が製造され、製造された円筒缶は、排出路２を経てパレタイザ１８に送られて段積みされ、その後シュリンク包装装置でシュリンク包装されて出荷される。以上は、従来の２ピース円筒缶の製造ラインと同様である。

また、本実施例の缶製造ラインは、上記円筒缶排出路２に異形缶成形ライン５へ円筒缶を供給する異形加工供給路４が切替可能に連結され、円筒缶排出路２に設けた切り替えゲート１９を切り替えることによって成形された円筒缶を自動的に異形缶成形ライン５に送り込むことができる。異形缶成形ライン５の構成は、異形缶を成形できるラインであれば、その構成は特に限定されないが、本実施例の異形缶成形ラインは、本発明者が先に提案した主に絞り成形機（特願２００２−３５５８３１号、及び特願２００２−３５５８９１号）を複数個配置して構成されている。

即ち、本実施例の異形缶成形ライン５は、図１にその概念図が示されているように、円筒缶５１（図６（ａ）の円筒缶胴を複数工程を経て例えば図６（ｂ）、（ｃ）に示すような異形缶５２ａ、５２ｂを成形するものであり、複数の絞り成形機２０が配置されている。本実施例では、最大６工程を経て異形缶を成形できるように６個の絞り成形機２０_１〜２０_６が直列に配列されている。絞り成形機２０は、図３に示すように、円筒缶５１をフランジングダイ２１とボトムチャック２２で挟持した状態で、成形金型が缶胴の外周部に圧接嵌合して相対移動することにより缶胴を絞り成形するものであり、異形成形方法は、成形金型が缶底部側から上昇して加工する方式と、缶開口側から下降して加工する方式の２つの方法がある。本実施例では、同一構造の成形装置において、絞り成形金型の装着位置及びそれに伴う缶を挟持部品を変えることによって、両方式の絞り成形加工ができるようになっている。その場合、成形金型は、その成形方向によって形状が相違し、底部側から加工する場合は底部側成形金型２３を、開口側から加工する場合は開口側成形金型２４を使用する。

図４は、本実施例における絞り成形機の具体例を示している。
本実施例の絞り成形機は、通常の製缶ラインにおいて円筒状に絞りしごきされ、ネックイン加工及びフランジ加工された円筒缶を、所望の形状に応じて底部側から及び又は開口側から絞り成形して、異形缶に成形するものであり、成形ターレットの外周部に所定ピッチで複数個の成形ヘッドが配置され、図４はその１組の成形ヘッドの要部を示している。

各成形ヘッドは、基本構成として、互いに同軸線に沿って相対移動する底部側駆動体２５と開口側駆動体２６とから構成されている。底部側駆動体２５は、缶胴の底部を支持するノックアウトテーブル２７と、底部側から絞り成形する場合は底部側成形金型２３を、開口部側から絞り成形する場合はボトムチャック２２をそれぞれ取り替え可能に取り付ける底部側駆動本体２８からなり、それぞれは独立して図示しないカムによりターレットの公転に伴って軸線に沿って上下駆動される。底部側駆動本体２５は、下部に図示しないカムフォロワを有する底部側駆動ロッド２９の上端に取付台座３０が設けられ、該取付台座３０に底部側成形金型２３又はボトムチャック２２が取付リング３１を介して取り替え自在に取りつけてある。取付リング３１の内周面には内ネジが形成され、取付台座３０の外周部に形成されたネジと螺合して、リング状の底部側成形金型２３又はボトムチャック２２を着脱自在に取り付けるようになっている。また、底部側駆動ロッド２９の中心部には軸心に沿って貫通孔が設けられ、該貫通孔にノックアウトテーブルのノックアウト軸３２が上下動可能に嵌合している。

一方、開口側駆動体２６は、開口側駆動ロッド３５とその中心部を貫通して上下動する開口側中心軸体３６とからなり、開口側駆動ロッド３５及び開口側中心軸体３６はそれぞれ図示しないカムフォロワを有し、ターレットが回転することによって図示しないカムにより独立して軸方向に上下駆動できるようになっている。開口側駆動ロッド３５の下端部には、開口側取付台座３７が固定され、該開口側取付台座３７に、底部側から絞り成形する場合は、フランジングダイ２１がフランジングダイ取付治具４０を介して取り付けられ、開口側から絞り成形する場合は、開口側成形金型２４が適宜の成形金型取付治具３８を介して着脱自在に取り付けられている。

一方、成形金型取付治具３８は、同図（ｂ）に示すように、下端にリング状の開口側成形金型２４を保持している保持リング３９を直接取り付け、上端を開口側取付台座３７に取付リング３１により着脱自在に取り付けられるように構成してある。したがって、金型取付治具３８の高さによって、缶胴の絞り高さ位置を変えることができるので、高さの相違する複数の金型取付治具３８を用意しておけば、該金型取付治具を取りかえるだけで容易に絞り成形高さ位置を変更することができる。開口側から絞り成形する場合は、フランジング取付治具４０を完全に除去し、代わりに開口側中心軸体３６の下端に、図４（ｂ）に示すように、アダプター４１にフランジグダイ２１を取り付ける。開口側中心軸体３６とアダプター４１は、ノックピン４２を介してクッション可能に連結している。

上記構成において、開口側駆動体２６に取り付けられたフランジングダイ２１と底部側駆動体２５に取り付けられたノックアウトテーブル２７又はボトムチャック２２とで缶支持体を構成し、成形金型駆動手段は、開口側駆動体２６に軸方向に摺動可能に設けられた開口側駆動ロッド３５、又は底部側駆動体２５に軸方向に摺動可能に設けられた底部側駆動ロッド２９とから構成され、缶支持体の動作とは別の動作をする。また、開口側駆動駆動体２６は、開口側駆動ロッド３５とその中心部を貫通して上下動する開口側中心軸体３６とからなり、開口側駆動ロッド３５と開口側中心軸体３６は独立して軸方向に上下駆動でき、且つ開口側駆動ロッド３５の下端部にフランジングダイ２１と成形金型が交換自在に取付け可能となっている。さらに、底部側駆動体２５は、軸方向に摺動駆動される底部側駆動ロッド７と、その中心部を貫通して前記底部側駆動ロッドとは独立して摺動駆動されるノックアウトテーブル２７とからなり、底部側駆動ロッド７に底部側成形金型２３とボトムチャック２２が交換自在に取付け可能となっている。

本実施例の絞り成形機は、以上のように構成され、開口側から絞り成形する場合は、図４（ｂ）に示すように底部側駆動本体２８の底部側駆動ロッド２９の取付台座３０には、図示のようにボトムチャック２２が取り付けられている。一方、開口側駆動軸３５の台座にはフランジング取付治具４０を介して開口側成形金型２４が取り付けられている。また、開口側中心軸体３６には、フランジングダイ２１が取り付けられている。一方、底部側から絞り成形する場合は、同図（ａ）に示すように、底部側駆動本体２８の取付台座３０にボトムチャックに代えて底部側成形金型２３を取り付け、開口側取付台座３７には開口側成形金型２４に変えてフランジングダイ２１を取り付ける。

以上のように、本実施例の絞り成形機は、同じ構造の絞り成形機において、成形金型の取付位置を変更することで、底部側・開口側何れの側からも選択的に絞り成形が可能であり、且つ成形金型の内径及び成形型面の形状を変更することで種々の異形缶の成形が可能である。しかしながら、缶底側から成形加工するのが主な場合、あるいは缶開口側から成形加工するのが主な場合は、必ずしも兼用可能な上記実施例の成形装置を配置する必要はなく、開口側から絞り成形加工する下降型絞り成形機又は上昇型絞り成形機の専用の成形装置と兼用の成形装置と組合せて構成してもよい。上昇型絞り成形機としては、例えば図４（ａ）に示す構造において、開口側中心軸体３６を省いて構成することができ、兼用型の場合に比べて構成を簡素化することができる。図１に示す実施例では、絞り成形機２０_１と２０_６は兼用型を採用し、絞り成形機２０_２〜２０_５は上昇型絞り成形機を採用した。上昇型絞り成形機を設けた理由は、前記したように、缶開口側から絞り成形は、フランジの形状、寸法の関係で絞り量、絞り成形工程数に制限を受けるが、缶底側からの絞り成形は絞り量に制限を受けず、缶開口側よりの成形に比べ絞り量を大きく、成形工程数を多く設定することが可能なためである。なお、上記実施例では６工程で絞り成形する場合であるが、４工程で行なう場合は、例えば中央部の２０_３〜２０_４は省いて、４台の絞り成形機を配置する。

缶開口部に形成されるフランジは缶蓋と巻締嵌合されるため、開口部側からの絞り成形は、フランジの形状、寸法に影響を与えないように設定する必要があり、絞り量、絞り成形工程数の制限を受ける。そのため、缶開口部側からの絞り成形は通常２工程で対応できる。これに対し、缶底側からの絞り成形は、絞り量の制限を受けず、缶開口側よりの絞り成形に比べ、絞り量を大きくすることができ、絞り成形工程を多く設定することが可能である。したがって、本実施例の異形缶成形ラインは、上記のように複数ある絞り成形機のうち２つを兼用型とし、残りを上昇型絞り成形機とすることにより、多様な缶種に効率良く対応できるようにした。

また、本実施例の異形缶成形ラインには、前記絞り装置２０_１の上流側には、缶胴の絞り成形が円滑にできるように、予め缶胴外周面に潤滑油を塗布する潤滑油塗布装置４５が設けられている。そして、絞り装置２０_６の下流側には、異形成形された缶の表面の疵や皺の発生等種々の検査する適宜の検査装置４６が配置されている。なお、これらの装置間には、適宜の移送ターレット４７が配置され、それぞれの工程間を缶を搬送するようになっている。

図５は、異形加工の一例を示し、この場合は絞り成形機４台により、左端に示す円筒缶５１を底部側から４工程を経て絞り成形して、右端に示す缶胴高さの底部から約７０％の高さ位置（仮想線で示すＰ０位置）まで、絞り成形加工して図６（ｂ）に示すような異形缶５２ａを成形する場合の各工程の絞り加工状態を模式的に示している。胴部の絞り成形加工を１回の絞り成形でも可能であるが、その場合は絞り成形時の加工量が大きくなり、缶胴にしわが発生したり、極端な場合は座屈を起して成形不可能となるので、本実施例では各工程がほぼ等加工量（但し、第４工程では、加工量を少なくしてある）となるように、４工程に分割して、１回当りの加工量を少なくして徐々に絞り加工することによって、缶胴に目立たないような微小な階段状（傾斜状）に次第に縮径する形状に絞り成形した。従って、各工程で使用する成形金型の成形型面の内径も各加工量に応じてそれぞれ異なっている。まず、第１工程では、缶胴外径よりも僅かに狭い内径の成形型面を有する成形金型２３−１により、缶底からＰ０位置の僅かに低い高さ位置Ｐ１まで絞り加工する。Ｐ１まで絞り加工することによって、Ｐ１までは直線状に絞り成形されるが、Ｐ０−Ｐ１間は自然に屈曲して傾斜面となって非成形缶胴部５１−１に連続する。次いで第２工程で成形金型２３−１よりさらに内径の小さい成形型面を有する成形金型２３−２により、缶底からＰ１位置より僅かに低い高さ位置Ｐ２まで直線状に絞り成形する。それにより、Ｐ０位置からさらにＰ２位置まで連続した傾斜面となって絞り成形される。以下同様にして第４工程まで行われる。第４工程で、Ｐ４位置までが缶底から直線状に絞り成形され、Ｐ４−Ｐ０間は連続した傾斜面となり、図４（ｆ）に示す形状の異形缶５２を得ることができる。最終工程である第４工程では、Ｐ４位置での屈曲を目立たないようするため、加工量を他の工程より少なくしてある。

本実施例の缶製造ラインは、以上のように構成され、通常の円筒缶を製造する場合は、円筒缶製造ライン１の円筒缶排出路２に設けられたゲート１９を円筒缶搬送路３に接続して、缶口折曲機１７でフランジ加工された円筒缶を円筒缶搬送路３を経由してパレタイザ５０まで搬送して段積みする。一方、円筒缶製造ライン１で製造された円筒缶５１に異形加工を施して異形缶５２を製造する場合は、ゲート１９を異形加工供給路４に切替えることによって、円筒缶製造ラインで製造された円筒缶は自動的に異形加工供給路４を介して異形缶成形ライン５に送り出され、異形加工される。そして、異形加工された缶は検査機４６により検査され、不良品は適宜の排出手段により外部に排出され、合格缶は異形缶搬送路６を介してパレタイザ５０の入口部に搬送され円筒缶搬送路３と合流してパレタイザ５０に送り込まれ、円筒缶と同様に段積み包装される。
以上のように、本実施例の場合は、通常の円筒缶および異形缶を連続した製造ラインで、任意に切替えて製造することができ、融通性に富んだ缶製造ラインを構築することができた。

本発明の実施例に係る缶製造ラインの要部配置図である。本発明の実施例に係る缶製造ラインのブロック説明図である。異形缶の絞り成形法の原理を示す模式図であり、（ａ）はボトム側から成形する場合、（ｂ）はフランジ側から成形する場合を示している。絞り成形機の実施例を示し、（ａ）はボトム側から成形する場合、（ｂ）はフランジ側から成形する場合の断面図である。異形缶の絞り成形工程を示す工程概略図である。缶製造ラインで製造される缶の一例を示し、（ａ）は円筒缶の断面図、（ｂ）は異形缶の断面図、（ｃ）は他の異形缶の正面図である。

符号の説明

１円筒缶の製造ライン２円筒缶排出路
３円筒缶搬送路４異形加工供給路
５異形缶成形ライン６異形缶搬送路
１９ゲート２０_１〜２０_６絞り成形機
２１フランジダイ２２ボトムチャック
２３底部側成形金型２４開口側成形金型
２５底部側駆動体２６開口側駆動体
２８底部側駆動本体２９底部側駆動ロッド
３０取付台座３５開口側駆動ロッド
３７開口側取付台座３８成形金型取付治具
３９保持リング４０フランジング取付治具
４５潤滑油塗布装置４６検査装置
５０パレタイザ５１円筒缶
５２異形缶

Claims

円筒缶を製造する円筒缶製造ラインと、該円筒缶製造ラインで製造された円筒缶に後加工により変形加工する異形缶成形ラインとの組み合わせからなり、前記円筒缶製造ラインで製造された円筒缶を排出する排出路を、該円筒缶をパレタイザに搬送する円筒缶搬送路と、前記円筒缶を異形缶成形ラインに搬送する異形加工供給路とに切替可能に分岐させ、円筒缶と異形缶が切替可能に製造でき、前記異形缶成形ラインは、缶胴を段階的に絞り成形するための異なる成形型を有する絞り成形機が直列に複数配列され、該絞り成形機の少なくとも１つは成形型が缶底側から上昇する上昇絞り成形と成形型が缶開口側から下降する下降型絞り成形の何れの缶胴絞り成形にも適用可能な両兼用型絞り成形機が配列されていることを特徴とする缶製造ライン。
前記異形缶成形ラインの異形缶排出路を前記円筒缶搬送路に連結して、円筒缶のパレタイザと異形缶のパレタイザを共用にした請求項１に記載の缶製造ライン。
前記絞り成形機は、前記両兼用型絞り成形機と、成形型が缶底側から上昇して缶胴を変形加工する上昇型絞り成形機と、成形型が缶開口側から下降して缶胴を変形加工する下降型絞り成形機との組み合わせからなる請求項１又は２に記載の缶製造ライン。
前記異形缶成形ラインは、前記絞り成形機の上流側に潤滑剤塗布装置が配置され、下流側に異形成形された缶を検査する缶検査装置が配置されている請求項１〜３何れか１項に記載の缶製造ライン。