JP4637555B2 - 缶体の製造装置および缶体の製造方法 - Google Patents

缶体の製造装置および缶体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、缶体の製造装置および缶体の製造方法に関するものである。
従来から、金属製の缶体は、一般にDI加工により形成された有底筒状体に各種成形加工が施されて形成されている。
このような成形加工を施すための缶体の製造装置として、従来から例えば下記特許文献1に示されるような、有底筒状体を保持する保持装置と、前記有底筒状体の開口部に成形加工を施す複数の成形ツールが備えられたツール保持部と、前記保持装置および前記ツール保持部の少なくとも一方に連結されて互いが接近離間し、かつ軸線回りに相対的に間欠的に回転移動するように駆動する構成とされた駆動部とが備えられた構成が知られている。この構成において、前記ツール保持部を前記保持装置に対して相対的に接近移動させたときに、前記成形ツールによって前記有底筒状体に成形加工を施し、次いで、後退移動させたときに、前記ツール保持部を前記保持装置に対して相対的に所定角度だけ回転移動させる。その後、前記接近離間および回転移動を繰り返すことによって、順次有底筒状体に成形加工を施して缶体に成形する構成が知られている。
ところで、前記ツール保持部には、一般に前記成形ツールとして、有底筒状体の開口部に縮径加工を施すネックイン金型が複数備えられており、該ネックイン金型は、前記有底筒状体の開口部からその内側に挿入されて配置される中子部と、円筒状に形成されてその内側に前記有底筒状体の開口部が挿入される外子部とを備えるとともに、前記有底筒状体に対して相対的に前進移動する過程において、前記外子部の内周面が前記有底筒状体の開口部の外周面に摺接しながらこれを径方向内方に向けて押圧し、かつ前記中子部の外周面が前記開口部の内周面を支持することによって前記縮径加工を施す構成とされている。
このような縮径加工においては、有底筒状体の前記開口部の内外周面と前記中子部の外周面および前記外子部の内周面とが引っ掛かる等して、良好な成形加工が阻害されることを防ぐために、有底筒状体の開口部に潤滑油を塗布することがなされている。これを実現するための手段として、例えば、ツール保持部において、ネックイン金型の配設位置よりも前の加工位置に、前記成形ツールの一つとして、有底筒状体の開口部に潤滑油を塗布するための潤滑油塗布用のツールを他のツールと独立して設けたり、あるいは複数のネックイン金型が、互いに隣接するように前記ツール保持部に工程順に備えられている場合には、その中間地点に前記潤滑油塗布用のツールを設けたりする構成が採用されている。
これにより、ネックイン金型によって前記縮径加工を施す直前、あるいは前記縮径加工が施される過程で、前記開口部に塗布されていた潤滑油が少なくなったときに、有底筒状体の前記開口部に潤滑油を塗布することが可能になり、良好な成形加工を実現できるようになっている。
特開2004−123231号公報
しかしながら、このような構成では、前記成形ツールとして潤滑油塗布用のツールが他のツールと独立して設けられ、前記縮径加工を施すための成形ツールがネックイン金型と潤滑油塗布用のツールとの2種類になるので、ツール保持部内における縮径加工のための占有スペースが、他の成形加工を施すための成形ツールと比べて大きくなり、このため、例えば、新仕様の缶体を形成するのに伴い、新たな成形ツールをツール保持部に取り付けようとしたときに、その取り付け用のスペースが不足する等の制限を受け易いという問題があった。また、有底筒状体はその開口部に潤滑油が塗布されるためだけに、前記接近離間および回転移動されなければならず、高効率生産を阻害するおそれもあった。さらに、成形ツールの数量が多い分だけ装置のメンテナンス工数も多くなるおそれがあった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、成形ツールの数量を減らすことにより、新たな仕様の缶体を形成する場合等にその対応を容易にするとともに、生産効率の向上を図ることができ、かつメンテナンス工数も低減させることが可能になる缶体の製造装置および缶体の製造方法を提供することを目的とする。
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明の缶体の製造装置は、DI加工により形成された有底筒状体を保持する保持装置と、該有底筒状体に成形加工を施す複数の成形ツールを有するツール保持部とを備え、該ツール保持部に工程順に設けられた前記各成形ツールによって順次前記有底筒状体に対して加工を施すことにより缶体に成形する構成とされた缶体の製造装置であって、前記保持装置と前記ツール保持部とが対向するように配設され、これら前記保持装置と前記ツール保持部とが接近して加工を行い、離間および回転する動作を繰返すことにより、前記有底筒状体に肩部および口金部が順次形成されてボトル缶が成形される構成とされており、前記ツール保持部には、前記成形ツールとして、前記有底筒状体の開口部に縮径加工を施すネックイン金型が複数備えられ、これらの金型の少なくとも一部は、それぞれのネックイン金型が互いに隣接するように前記ツール保持部に前記工程順に備えられ、該ネックイン金型は、前記有底筒状体の開口部からその内側に挿入されて配置される中子部と、円筒状に形成されてその内側に前記有底筒状体の開口部が挿入される外子部とを備えるとともに、前記有底筒状体に対して相対的に前進移動する過程において、前記外子部の内周面が前記有底筒状体の開口部の外周面に摺接しながらこれを径方向内方に向けて押圧し、かつ前記中子部の外周面が前記開口部の内周面を支持することによって前記縮径加工を施す構成とされ、前記一部のネックイン金型のうち、最後に前記縮径加工を施す金型を除く他の金型の少なくとも一つにおける、前記中子部の外周面と前記外子部の内周面との間には、前記有底筒状体の開口部に潤滑油を塗布する潤滑油塗布手段が配設されており、前記潤滑油塗布手段は、前記有底筒状体が相対的に前進端位置に到達したとき、または前記ネックイン金型を前記有底筒状体に対して相対的に後退移動させ、前記有底筒状体の開口部を該金型から抜き出すまでの間に、該開口部に潤滑油を塗布する構成とされたことを特徴とする
また、本発明の缶体の製造方法は、請求項1に記載の缶体の製造装置を用いて、前記有底筒状体を缶体に成形することを特徴とする。
本発明に係る缶体の製造装置および缶体の製造方法によれば、前記中子部の外周面と前記外子部の内周面との間に、前記潤滑油塗布手段が備えられているので、ネックイン金型により前記縮径加工を施すときに、その次のネックイン金型による前記縮径加工において、前記開口部と前記中子部および外子部との良好な滑り性を確保するために、予め前記開口部に潤滑油を塗布することができる。したがって、それぞれのネックイン金型が互いに隣接するように前記ツール保持部に前記工程順に備えられた前記一部のネックイン金型において、前記工程順の中間地点に、潤滑油塗布用のツールをネックイン金型と独立して配設する必要がなく、ツール保持部内における前記縮径加工のための占有スペースを抑えることが可能になり、例えば新たな仕様の缶体を形成する場合等に、容易に対応することができる。また、前記縮径加工および潤滑油の塗布の双方を同時に実施することが可能になり、缶体の高効率生産を実現することができる。さらに、前記成形ツールの数量を抑えられることから、装置のメンテナンス工数の低減を図ることができる。
ここで、前記潤滑油塗布手段により、前記有底筒状体が相対的に前進端位置に到達したとき、または前記ネックイン金型を前記有底筒状体に対して相対的に後退移動させ、前記有底筒状体の開口部を該金型から抜き出すまでの間に、該開口部に潤滑油を塗布することが望ましい。
この場合、前記潤滑油塗布手段を有するネックイン金型において、潤滑油が塗布された後の有底筒状体の開口部が、中子部の外周面および外子部の内周面に対向して移動する距離を最小限に抑えることが可能になり、前記塗布された潤滑油が中子部の外周面および外子部の内周面によって拭われることを抑制することが可能になる。したがって、前記潤滑油を前記開口部に確実に保持させて、この有底筒状体を次のネックイン金型に供することができる。
以下、本発明に係る缶体の製造装置および缶体の製造方法の一実施形態を、図1から図4を参照しながら説明する。本実施形態では、缶体としてボトル缶を例に挙げて以下説明する。この製造装置20は、図3に示すように、DI加工により形成された有底筒状体Wを保持するワーク保持部30と、この有底筒状体Wに各種成形加工を施す成形ツール42を保持するツール保持部40と、両保持部30、40を駆動する駆動部22とを備えている。これらの保持部30、40は、有底筒状体Wを保持するワーク保持側と、成形ツール42を保持するツール保持側とが対向するように配設されている。
ワーク保持部30は、有底筒状体Wをその開口部がツール保持部40の成形ツール42と対向するように保持する構成とされている。さらに本実施形態のワーク保持部30は、前記駆動部22に連結された支持軸21にその軸線回りに間欠回転可能に支持された円盤状のワーク保持部本体31を備えるとともに、該本体31の、ツール保持部40と対向する表面における外周縁部に、有底筒状体Wを保持する保持装置32が複数環状に配列された構成とされている。なお、本実施形態の保持装置32は、有底筒状体Wの開口部とは非接触で、かつ該筒状体Wの底部を把持することによって、有底筒状体Wを保持するようになっている。また、図4では、複数の保持装置32の一部を図示し、残りの保持装置32の図示は省略している。
ツール保持部40は、支持軸21にその軸線方向に進退可能に支持された円盤状のツール保持部本体41を備えるとともに、該本体41の、ワーク保持部30と対向する表面における外周縁部に、複数の成形ツール42が、前記ワーク保持部30における保持装置32の配設ピッチと同等のピッチで環状に配列された構成とされている。前記複数の成形ツール42としては、有底筒状体Wの開口部に縮径加工を施すための後述する複数のネックイン金型10や、該金型により有底筒状体Wの開口部に形成された口金部に雄ねじ部を形成するためのねじ成形用ツール、有底筒状体Wの開口部に潤滑油を塗布する潤滑油塗布用ツール、有底筒状体Wの開口端を切削するトリミング装置、該筒状体Wの開口端部にカール部を形成するためのカール部形成用ツール等があり、前記ワーク保持部30により対向させられた有底筒状体Wに各加工段階に応じた加工を施すことができるように、これらの成形ツール42がツール保持部本体41に工程順に環状配置された構成とされている。
なお、前記複数のネックイン金型10は、ツール保持部本体41の複数個所に断続的に配設されており、それぞれの個所においては、互いに隣接するように前記工程順に連続して、または単独で配設され、これらの各個所の間を埋めるように前述したトリミング装置やねじ成形用ツール等が配設されている。また、前記潤滑油塗布用ツールは、互いに隣接するように前記工程順に連続して配設された複数のネックイン金型10については、最初の縮径加工を施す金型10の直前に、また前記単独で配設されたネックイン金型10についても、その直前にそれぞれ配設されている。
支持軸21の軸線を回転中心とするワーク保持部30(ワーク保持部本体31)の間欠的な回転停止位置は、開口部をツール保持部40側に向けた各有底筒状体Wの缶軸が各成形ツール42の中心軸にそれぞれ一致するように設定されて、駆動部22によるワーク保持部本体31の間欠的回転によって、各有底筒状体Wは次工程用の各成形ツール42に対向する位置に回転移動させられて、次の段階の加工が施される構成とされている。つまり、ツール保持部40が前進してワーク保持部30とツール保持部40とが互いに接近したときに、各成形ツール42が各工程に応じた加工を有底筒状体Wに施し、両保持部30、40が互いに離間したときに各有底筒状体Wに次工程用の成形ツール42が対向するようにワーク保持部30が回転移動するようになっている。このように、両保持部30、40が接近して加工を行い、離間および回転するという動作が繰り返されることにより、有底筒状体Wに肩部および口金部等が順次形成されてボトル缶1に成形される構成とされている。
ところで、前記ネックイン金型10は、図1および図2に示すように、有底筒状体Wの開口部からその内側に挿入されて配置される中子部11と、円筒状に形成されてその内側に有底筒状体Wの開口部が挿入される外子部12とを備えるとともに、有底筒状体Wに対して前進移動する過程において、外子部12の先端部内周面(以下、「押圧部」という)12aが有底筒状体Wの開口部の外周面に摺接しながらこれを径方向内方に向けて押圧し、かつ中子部11の先端部外周面が前記開口部の内周面を支持することによって前記縮径加工を施す構成とされている。そして、有底筒状体Wの開口部のうち、前記押圧部12aを通過した部分の内外周面は、中子部11の外周面および外子部12の内周面に案内されるようになっている。
なお、中子部11および外子部12はともに円筒状とされ、中子部11は外子部12の内側に該外子部12と同軸的に配設されている。また、中子部11の内側11aは、図示しないエア供給手段と連結されており、このネックイン金型10による縮径加工の際に、有底筒状体Wの内側底部に向けてエアを供給できるようになっている。すなわち、前記縮径加工の際に、有底筒状体Wに所定の内圧をかけることができるようになっている。以上の構成は、ツール保持部本体41に配設された全てのネックイン金型10に共通の構成である。
ここで、ツール保持部本体41に備えられた全てのネックイン金型10の中で、互いに隣接するように前記工程順に連続して配設された複数のネックイン金型10については、これらの金型10のうち、最後に前記縮径加工を施す金型10を除く他の金型10の少なくとも一つにおいて、中子部11の外周面と外子部12の内周面との間に、有底筒状体Wの開口部に潤滑油を塗布する潤滑油塗布手段13が配設されている。すなわち、前記工程順に連続して配設された複数のネックイン金型10のうち、前記工程順の中間地点に位置するネックイン金型10に潤滑油塗布手段13が備えられている。
この潤滑油塗布手段13は、例えばフェルトや不職布等といった柔軟性がありかつ含液性のある材質によりリング状に形成されている。そして、該リング状に形成された潤滑油塗布手段13の内径部が、中子部11の外周面に形成された溝部11bに嵌め込まれ、潤滑油塗布手段13の外径部が、前記溝部11bと対向する部分の外子部12の内周面に形成された溝部12bに嵌め込まれて、ネックイン金型10に配設されている。
この構成において、外子部12の外周面には前記溝部12bに連通する給油孔12cが穿設されており、これらの給油孔12cは例えばニップル等を介して図示しない潤滑油供給手段と連結されるようになっている。また、給油孔12cは、図2に示すように、外子部12の周方向に互いに等間隔をあけて複数穿設されており、これらの給油孔12cの全てが前記潤滑油供給手段と連結された構成とされている。これにより、前記潤滑油供給手段からの潤滑油が複数の給油孔12cを介して潤滑油塗布手段13に向けて供給され、この潤滑油が潤滑油塗布手段13に含浸されるようになっている。なお、前記潤滑油としては、例えばパーム油、食用油、水添食用油、ペトロラタム,ポリエチレンワックス、合成パラフィン、ノルマルブチルステアレート等の1種類または2種類以上の混合物が挙げられる。また、本実施形態では、全ての給油孔12cは同形同大とされている。
ここで、潤滑油塗布手段13は、ワーク保持部30と対向する表面(以下、「下面」という)が、ネックイン金型10(ツール保持部本体41)が有底筒状体Wに対して前進端位置に到達したときに、有底筒状体Wの開口端面よりも約0.5mm〜1.0mm程度底部側(ワーク保持部30側)に位置するようにネックイン金型10に配設されている。すなわち、潤滑油塗布手段13は、ネックイン金型10が有底筒状体Wに対して前進端位置に到達したときに、この筒状体Wの開口部に潤滑油を塗布する構成とされている。
以上のように構成された製造装置20により、有底筒状体Wをボトル缶に成形する方法について説明する。
まず、有底筒状体Wは、図4に示すように、供給部33により保持装置32に供給されて保持装置32に保持され、その後、ワーク保持部本体31の間欠的回転によって、ツール保持部40に備えられた潤滑油塗布用のツールに対向配置される。そして、ツール保持部本体41の進退移動によって、有底筒状体Wの開口部に潤滑油が塗布される。
その後、前記間欠的回転により、この有底筒状体Wは、前記潤滑油塗布手段13を有さないネックイン金型10に対向配置され、次いで、ツール保持部本体41の前進移動により、ネックイン金型10の中子部11が有底筒状体Wの開口部からその内側に挿入されるとともに、外子部12の内側に有底筒状体Wの開口部が挿入される。さらに前進移動を続けることにより、外子部12の押圧部12aが有底筒状体Wの開口部の外周面に摺接しながらこれを径方向内方に向けて押圧し、かつ中子部11の外周面が前記開口部の内周面を支持して、該開口部に縮径加工が施される。その後、同様に前進移動を続けることで、有底筒状体Wの開口部に、その底部側に向けて順次縮径加工が施されるとともに、該加工が施された部分は、その内外周面が中子部11の外周面および外子部12の内周面に案内された状態で、これら11、12の隙間を金型10の後端側(ツール保持部40側)に向かって相対的に移動する。
そして、ツール保持部本体41が前進端位置に到達した後に、ツール保持部本体41を後退移動させ、以降同様にして、有底筒状体Wは、前記中間地点に配設された潤滑油塗布手段13を有するネックイン金型10に対向配置するまで、この塗布手段13を有さないネックイン金型10により順次縮径加工が施される。なお、この過程において、前記潤滑油塗布用ツールにより前記開口部に塗布された潤滑油は、中子部11および外子部12により拭われることとなる。
次いで、この有底筒状体Wは、潤滑油塗布手段13を有する前記中間地点のネックイン金型10に対向配置した際、該金型10により、前述した縮径加工が施されるとともに、ツール保持部本体41が前進端位置に到達したときに、該筒状体Wの開口端は潤滑油塗布手段13の前記下面にめり込む。この際、潤滑油塗布手段13に含浸されていた潤滑油が有底筒状体Wの開口部内外周面に塗布される。その後、ツール保持部本体41を後退移動させて、ネックイン金型10から有底筒状体Wの開口部を抜き出す。
そしてさらに、ワーク保持部本体31を回転移動させる等することによって、前記開口部に潤滑油が塗布された有底筒状体Wは、前記潤滑油塗布手段13を有さない次のネックイン金型10により前記縮径加工が施され、以降同様の進退移動および回転移動を繰り返し、その都度ネックイン金型10により縮径加工が施されるとともに、他の成形ツール42により成形加工が施されることによってボトル缶1に成形され、このボトル缶1は、図4に示すように、取り出し手段34により次工程に搬送される。
以上説明したように本実施形態によるボトル缶の製造装置およびボトル缶の製造方法によれば、中子部11の外周面と外子部12の内周面との間に、潤滑油塗布手段13が備えられているので、ネックイン金型10により前記縮径加工を施すときに、その次のネックイン金型10による前記縮径加工において、前記開口部と中子部11および外子部12との良好な滑り性を確保するために、予め前記開口部に潤滑油を塗布することができる。したがって、それぞれのネックイン金型10が互いに隣接するようにツール保持部40に前記工程順に備えられた一連のネックイン金型10において、前記工程順の中間地点に、前記潤滑油塗布用ツールをネックイン金型10と独立して配設する必要がなく、ツール保持部40内における前記縮径加工のための占有スペースを抑えることが可能になり、例えば新たな仕様のボトル缶1を形成する場合等に、容易に対応することができる。また、前記縮径加工および潤滑油の塗布の双方を同時に実施することが可能になり、ボトル缶1の高効率生産を実現することができる。さらに、成形ツール42の数量を抑えられることから、装置10のメンテナンス工数の低減を図ることができる。
本実施形態では、前記潤滑油塗布手段13により、ツール保持部40が前進端位置に到達したときに、有底筒状体Wの開口部に潤滑油を塗布するので、潤滑油塗布手段13を有するネックイン金型10において、潤滑油が塗布された後の有底筒状体Wの開口部が、中子部11の外周面および外子部12の内周面に対向して移動する距離(以下、「対向移動距離」という)を最小限に抑えることが可能になり、前記塗布された潤滑油が中子部11の外周面および外子部12の内周面によって拭われることを抑制することが可能になる。したがって、前記潤滑油を前記開口部に確実に保持させて、この有底筒状体Wを次のネックイン金型10に供することができる。
また、給油孔12cが、外子部12の周方向に互いに等間隔をあけて複数穿設されるとともに、全て同形同大とされているので、潤滑油塗布手段13にその全周に亙って均一な量の潤滑油を含浸させることが可能になり、有底筒状体Wの開口部にその全周に亙ってむらなく潤滑油を塗布することができる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、潤滑油塗布手段13は、それぞれのネックイン金型10が互いに隣接するように前記工程順にツール保持部40に備えられた場合に、これらの金型10のうち、最後に縮径加工を施すネックイン金型10を除く他の金型10の少なくとも一つに設けられた構成であれば、この潤滑油塗布手段13を配設するネックイン金型10の位置および個数は特に限られるものではない。
また、潤滑油が含浸された潤滑油塗布手段13に、前記前進端位置に到達した有底筒状体Wの開口端を押付けることにより、該開口部に潤滑油を塗布する構成を示したが、これに限られるものではなく、例えば噴霧や滴下により塗布するようにしてもよい。この場合、ネックイン金型10を有底筒状体Wに対して相対的に後退移動させ、前記開口部を該金型10から抜き出すまでの間に、この開口部に潤滑油を塗布することも可能となって、当該金型10における前記対向移動距離をさらに抑えることが可能になる。したがって、中子部11および外子部12により前記塗布された潤滑油が拭われることを確実に抑制することができる。
さらに、前記実施形態では、缶体としてボトル缶を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、例えば開口部に缶蓋が巻き締められてなるいわゆる缶を形成するための缶体を形成する場合にも適用可能であり、開口部にネックイン加工が複数回施されて形成される缶体であればその構成は特に限定されるものではない。
成形ツールの数量を減らすことにより、新たな仕様の缶体を形成する場合等にその対応を容易にするとともに、生産効率の向上を図ることができ、かつメンテナンス工数も低減させることが可能になる。
本発明の一実施形態として示したボトル缶の製造装置において、要部拡大断面側面図である。 図1に示すボトル缶の製造装置のX1線―X1線矢視断面図である。 本発明の一実施形態として示したボトル缶の製造装置を示す概略側面図である。 図3に示すボトル缶の製造装置のX2−X2線矢視断面図である。
符号の説明
1 ボトル缶(缶体)
10 ネックイン金型
13 潤滑材塗布手段
20 製造装置
32 保持装置
40 ツール保持部
42 成形ツール
W 有底筒状体

Claims (2)

  1. DI加工により形成された有底筒状体を保持する保持装置と、該有底筒状体に成形加工を施す複数の成形ツールを有するツール保持部とを備え、該ツール保持部に工程順に設けられた前記各成形ツールによって順次前記有底筒状体に対して加工を施すことにより缶体に成形する構成とされた缶体の製造装置であって、
    前記保持装置と前記ツール保持部とが対向するように配設され、これら前記保持装置と前記ツール保持部とが接近して加工を行い、離間および回転する動作を繰返すことにより、前記有底筒状体に肩部および口金部が順次形成されてボトル缶が成形される構成とされており、
    前記ツール保持部には、前記成形ツールとして、前記有底筒状体の開口部に縮径加工を施すネックイン金型が複数備えられ、これらの金型の少なくとも一部は、それぞれのネックイン金型が互いに隣接するように前記ツール保持部に前記工程順に備えられ、
    該ネックイン金型は、前記有底筒状体の開口部からその内側に挿入されて配置される中子部と、円筒状に形成されてその内側に前記有底筒状体の開口部が挿入される外子部とを備えるとともに、前記有底筒状体に対して相対的に前進移動する過程において、前記外子部の内周面が前記有底筒状体の開口部の外周面に摺接しながらこれを径方向内方に向けて押圧し、かつ前記中子部の外周面が前記開口部の内周面を支持することによって前記縮径加工を施す構成とされ、
    前記一部のネックイン金型のうち、最後に前記縮径加工を施す金型を除く他の金型の少なくとも一つにおける、前記中子部の外周面と前記外子部の内周面との間には、前記有底筒状体の開口部に潤滑油を塗布する潤滑油塗布手段が配設されており、
    前記潤滑油塗布手段は、前記有底筒状体が相対的に前進端位置に到達したとき、または前記ネックイン金型を前記有底筒状体に対して相対的に後退移動させ、前記有底筒状体の開口部を該金型から抜き出すまでの間に、該開口部に潤滑油を塗布する構成とされたことを特徴とする缶体の製造装置。
  2. 請求項1に記載の缶体の製造装置を用い、前記有底筒状体を缶体に成形することを特徴とする缶体の製造方法。
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