JP4570838B2 - ボトル缶体の口金部成形方法及びねじ成形装置 - 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口金部成形方法と、そのねじ成形装置に関する。
【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、有底筒状に形成されたボトル缶体の開口部に口金部を形成し、その口金部の外周にキャップを被着するためのねじ部を形成する。
【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８（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９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折り返し、図９に示すようにカール部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、同図に示すキャップ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９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、ねじ部３の巻数を増やし、図１０のように、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、一段目ねじ山３ａと二段目ねじ山３ｂと三段目ねじ山３ｃとのように三段からなるねじ山領域が存在することとなる。
【０００９】
ところで、ボトル缶体１に２．２巻のねじ部３を形成したとき、上述のような三段からなるねじ山領域が形成されると、その後、カールかしめ工程により、口金部２の先端にカール部８を形成する際、カール部かしめ装置が口金部２の先端を缶底方向に押圧しながらカール部８を形成する。
【００１０】
しかしながら、その場合、三段からなるねじ部３が設けられていることで、一段目ねじ山３ａとカール部８との距離が近いので、カールかしめ工程時、ねじ部３の一段目ねじ山３ａがカール部かしめ装置の押圧力で下方に押圧されて押し潰されることなり、そのため、図１１に示すように、一段目ねじ山３ａが径方向に拡径されて、二段目ねじ山３ｂ、三段目ねじ山３ｃの高さより寸法Δ分だけ周方向に出っ張ってしまう。
【００１１】
このように口金部２の一段目ねじ山３ａが周方向に出張った状態にあると、その後、閉栓のためにキャップ５がボトル缶体１に被着された場合、キャップ５が口金部２の形状に応じた形状で被着されてしまうので、キャップ５は、図１１に示すように、天板側の径よりも開口端側の径が小さく、すり鉢状の形状となってしまう。なお、キャップ５は図１１では一部破断された状態で図示してある。
【００１２】
このようなすり鉢状の状態で被着されたキャップ５は、その後、利用者が飲用するためボトル缶体１から取り外され、また飲用を中止したりしたときに口金部２を閉めることが繰り返される。ところが、キャップ開口端側の径が天板側の径より小さいすり鉢状となっていると、利用者が閉めるときに、口金部２とキャップ５間の抵抗が大きく、大きな閉栓トルクが必要となるので、取り扱いに支障をきたすことがあった。
【００１３】
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、カールかしめ工程に拘わることなく、口金部のねじ部を全て略均等にすることができるボトル缶体の口金部成形方法を提供することにあり、他の目的は、上記方法を的確に実施し得るボトル缶体のねじ成形装置を提供することにある。
【００１４】
【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外周に、その先端を折り返してなるカール部、及び口金部の先端側から缶底方向に向かい複数段からなるねじ山領域を有するねじ部を形成するボトル缶体の口金部成形方法において、前記カール部を形成する前のねじ部の形成時、ボトル缶体の口金部の先端側に位置する一段目ねじ山の高さを、不完全ねじ部を含まずねじとして有効に機能するねじ始まり部から少なくとも９０度の角度範囲で他段目のねじ山より低く形成しておくことを特徴とする。
【００１５】
この発明に係るボトル缶体の口金部成形方法によれば、ねじ部の形成時、ボトル缶体の口金部の先端側に位置する一段目ねじ山の高さを、所定の角度範囲で他段目のねじ山より低く形成していると、この状態でボトル缶体がカールかしめ工程にて押圧力を受けた場合、一段目ねじ山が押し潰されて拡径するので、一段目ねじ山が他段目のねじ山と略同等の高さとなり、全てのねじ山を良好に形成することができる。この場合、ねじ部のねじ始まり部から９０度の範囲で一段目のねじ山の高さが他段目のねじ山より低くなっているので、カールかしめ工程での押圧力により、ねじ山が潰されて拡径する範囲の一段目ねじ山を確実にカバーすることができる。
【００１７】
また、本発明の成形装置は、ボトル缶体の口金部先端のカール部を形成する前の前記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、中子と外側体が前記口金部を挟み込みながらボトル缶体の軸心周りに回転し、前記口金部の外周に対して、複数段からなるねじ山領域を有する巻数のねじ部を形成するねじ成形装置であって、中子の前記ねじ形成部は、口金部の前記ねじ山領域内の一段目ねじ山を形成する一段目ねじ形成部を、口金部に形成されるねじ部が不完全ねじ部を含まずねじとして有効に機能するねじ始まり部から少なくとも９０度の角度範囲で他段目のねじ形成部より低く形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係るねじ成形装置によれば、中子の一段目ねじ形成部が、所定の角度範囲で他段目のねじ形成部より低く形成されているので、ボトル缶体の口金部の外周には一段目ねじ山を他段目ねじ山より確実に低く形成することができる。
【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６はこの発明の一実施の形態に係る口金部成形方法を示す図であって、図１は口金部成形方法を実施するためのねじ成形装置を示す説明図、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外観図、図４は図３の中子におけるねじ形成部の拡大図、図５は図３のＡ矢視に相当する図、図６はボトル缶体の口金部にねじ部を形成した状態を示す説明図である。
この実施形態の口金部成形方法を説明する前に、この口金部成形方法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８参照）。
【００２４】
そして、口金部成形方法を実施するためのねじ成形装置は、大別すると、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、本例では巻数が２．２巻として形成される。２．２巻のねじ部３は、図３のように、口金部２の外周面において一段目ねじ山３ａと二段目ねじ山３ｂと三段目ねじ山３ｃとの三段からなるねじ山領域Ｌが存在することとなる。そのため、中子１１に設けられた凹凸状のねじ形成部２１は、図３に示すように、ねじ部３と対応する形状に形成されている。
【００３１】
この実施形態では、口金部２の外周に対するねじ部３の形成時、一段目ねじ山３ａが、図６に示すように、二段目ねじ山３ｂ及び三段目ねじ山３ｃの高さより予め若干低い寸法Δで形成されている。
即ち、図４に示すように、中子１１のねじ形成部２１においては、一段目ねじ形成部２１ａの高さが、二段目ねじ形成部２１ｂ及び三段目ねじ形成部２１ｃより若干低い寸法Δで形成され、これによって、中子１１と外子１２とによってボトル缶体１の口金部２にねじ部３を形成したとき、図６に実線にて示すように、口金部２のねじ始まり部３Ａ側である一段目ねじ山３ａが、二段目ねじ山３ｂ及び三段目ねじ山３ｃより寸法Δ分だけ、予め低く形成されるようになっている。
この場合、Δとしては、例えば０．８ｍｍのねじ山高さを設定値とすると、それより０．１ｍｍ程度低い値となっており、従って、０．７ｍｍ程度なっているが、厳密には適宜選定するのが好ましい。
【００３２】
また、中子１１のねじ形成部２１において、一段目ねじ形成部２１ａが二段目ねじ山３ｂ、三段目ねじ山３ｃより低くなっている範囲としては、本例では、図５に示すように、ねじ山領域Ｌを含む９０度の角度範囲αである。この場合、一段目ねじ形成部２１ａのねじ始まり部２１Ａを０度とし、そこからねじ方向に９０度の角度範囲αである。
【００３３】
但し、９０度の範囲に限らず、ねじ部３の巻数の変化やねじ山が押し潰される可能性の領域等を考慮すれば、１８０度までの角度範囲にするのが概ね良好で、より好ましいのは、１００〜１４０度（α１）の角度範囲である。
なお、ねじ形成部２１のねじ始まり部２１Ａとは、口金部２に形成されたねじ部３がネジとして有効に機能する部分であり、ねじ部３のねじ始まり部３Ａに相当する。従って、ねじ終わり部２１Ｂ及びねじ部３のねじ終わり部３Ｂもそれに準じている。
なお、図１〜図６において、図８〜図１１と同一部分には同一符号を付している。
【００３４】
このねじ成形装置１０は、上記のように構成されているので、次に、その動作に関連して本発明方法の一実施形態について説明する。
まず、ボトル缶体１にねじ部３を設けるため、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すると、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６に実線にて示すようなねじ部３が形成されることとなる。
【００３６】
その場合、中子１１と外子１２との回転によって２．２巻のねじ部３を口金部２の外周面に沿って形成すると、中子１１の一段目ねじ形成部２１ａの高さが二段目ねじ形成部２１ｂ、三段目ねじ形成部２１ｃより低くなっているので、口金部２に設けられたねじ山領域のうち、一段目ねじ山３ａが二段目ねじ山３ｂ、三段目ねじ山３ｃのそれぞれの高さより低く形成される。
【００３７】
このようにして口金部２の外周にねじ部３が形成された後、このねじ部３を有する口金部２の先端にカール部８を設けるため、図示しないカールかしめ装置によってカールかしめ工程を行うと、カールかしめ装置がボトル缶体１を缶底方向に押圧しながら口金部２の先端を外側から内側に折り返してカール部８（図９及び図１１）を形成するので、口金部２の先端が押圧力を受け、口金部２における一段目ねじ山３ａが押し潰されることで、一段目ねじ山３ａが図６の実線から鎖線のように拡径される。
【００３８】
この場合、前述のように、口金部２における一段目ねじ山３ａが、二段目ねじ山３ｂ及び三段目ねじ山３ｃの高さより予め低い寸法Δで形成されているので、カールかしめ装置の押圧力で押し潰されることで拡径されても、結果的には、二段目ねじ山３ｂ及び三段目ねじ山３ｃと略同様の高さとなる。
【００３９】
従って、本発明によれば、口金部２のねじ部３における一段目ねじ山３ａを予め低く形成しておき、その後、口金部２の先端にカールかしめ工程によって押圧力を作用させると、そのときの押圧力で一段目ねじ山３ａの高さを二段目ねじ山３ｂ、三段目ねじ山３ｃの高さに略揃えることができるので、ねじ山を略均一化させることができる。
【００４０】
そのため、このようなボトル缶体１にキャップ５が被着されると、キャップ５が天板側と開口端側とで略同径となる真直な有底円筒形状となるので、利用者がボトル缶体１を開栓した後で閉栓するとき、スムースに閉栓することができで違和感を与えることがなくなり、従来のようにすり鉢状のキャップとなる問題を解消することができ、それだけ信頼性を高めることができる。
【００４１】
そして、このねじ成形装置１０によれば、中子１１における一段目ねじ形成部２１ａだけの高さを他のねじ形成部２１ｂ、２１ｃより低くすることで、口金部２のねじ部３における一段目ねじ山３ａを予め低く形成することができ、キャップの閉栓が良好となるねじ部３を的確に形成することができる。
【００４２】
図７は、この発明の第二の実施形態を示す図であって、ボトル缶体の口金部に設けたねじ部を示す要部の拡大説明図である。
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、三段からなるねじ山領域を除いた領域では、ねじ山が二段となる。
この実施形態では、そのような二段からなる領域内のねじ部３をも考慮したものであって、一段目のねじ山３０１の高さが、二段目のねじ山３０２の高さより低く形成されている。
【００４３】
つまり、一段目のねじ山３０１は、三段に重なる領域（Ｌ）とねじ終わり部の不完全ねじ部とを除く領域内にあって、かつその高さを、二段目ねじ山３０２のより寸法Δ分だけ低く形成したものである。そのため、その高さに応じ、ねじ成形装置１０の中子１１のねじ形成部２１は、上記ねじ山３０１、３０２の高さに応じて形成されている。
この実施形態によれば、一段目ねじ山３０１の高さが二段目ねじ山３０２の高さより低く形成されているので、カールかしめ工程による押圧力で押し潰されて拡径することで、一段目ねじ山３０１を二段目ねじ山３０２の高さと略同等の高さにすることができる。
【００４４】
また、図示実施形態では、ねじ成形装置１０がボトル缶体１の口金部２に２．２巻のねじ部３を形成した例を示したが、巻数をそれ以上増やした場合、例えば２．５巻のような巻数に形成した場合にも適用することができ、図示実施形態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。
【００４５】
【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、ねじ部の形成時、ボトル缶体の口金部の先端側に位置する一段目ねじ山の高さを、所定の角度範囲で他段目のねじ山より低く形成しておき、口金部がその後に押圧力を受けることで、一段目ねじ山が他段目のねじ山と略同等の高さとなる結果、ねじ部の巻数を増やしても、全てのねじ山を良好に形成することができる効果が得られる。
【００４６】
請求項２に係る発明によれば、ねじ部のねじ始まり部から９０度の範囲で一段目のねじ山の高さが他段目のねじ山より低くなっているので、ねじ山が潰されて拡径する範囲の一段目ねじ山を確実にカバーすることができる効果が得られる。
。
【００４７】
請求項３に係る発明によれば、中子の一段目ねじ形成部が、所定の角度範囲で他段目のねじ形成部より低く形成されているので、ボトル缶体の口金部の外周には一段目ねじ山を他段目ねじ山より確実に低く形成できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明を実施するためのねじ成形装置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外観図である。
【図４】 図３の中子におけるねじ形成部の拡大図である。
【図５】 同じく図３のＡ矢視に相当する図である。
【図６】 ボトル缶体の口金部にねじ部を形成した状態を示す説明図である。
【図７】 この発明の第二の実施形態を示す図であって、ボトル缶体の口金部に設けたねじ部を示す要部の拡大説明図である。
【図８】 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９】 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１０】 ボトル缶体の口金部に２．２巻のねじ部を設けたときの説明図である。
【図１１】 ボトル缶のねじ部に生じた従来の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ボトル缶体
２ 口金部
３ ねじ部
３ａ、３０１ 一段目ねじ山
３ｂ、３０２ 二段目ねじ山
３ｃ 三段目ねじ山
３Ａ ねじ始まり部
３Ｂ ねじ終わり部
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 中子のねじ形成部における一段目ねじ形成部

Claims (2)

1. ボトル缶体の口金部の外周に、その先端を折り返してなるカール部、及び口金部の先端側から缶底方向に向かい複数段からなるねじ山領域を有するねじ部を形成するボトル缶体の口金部成形方法において、
   前記カール部を形成する前のねじ部の形成時、ボトル缶体の口金部の先端側に位置する一段目ねじ山の高さを、不完全ねじ部を含まずねじとして有効に機能するねじ始まり部から少なくとも９０度の角度範囲で他段目のねじ山より低く形成しておくことを特徴とするボトル缶体の口金部成形方法。
2. ボトル缶体の口金部先端のカール部を形成する前の前記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、
   中子と外側体が前記口金部を挟み込みながらボトル缶体の軸心周りに回転し、前記口金部の外周に対して、複数段からなるねじ山領域を有する巻数のねじ部を形成するねじ成形装置であって、
   中子の前記ねじ形成部は、口金部の前記ねじ山領域内の一段目ねじ山を形成する一段目ねじ形成部を、口金部に形成されるねじ部が不完全ねじ部を含まずねじとして有効に機能するねじ始まり部から少なくとも９０度の角度範囲で他段目のねじ形成部より低く形成されていることを特徴とするボトル缶体のねじ成形装置。

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