JP5136813B1 - 缶蓋の巻き締め方法 - Google Patents

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Abstract

センターパネル、環状強化溝、チャックォール、及びカール部から成り、センターパネル径と缶蓋径との比が0.65〜0.75の小径のセンターパネルを有する缶蓋の巻き締め方法であって、前記チャックウォールが外側に傾斜する第1傾斜部と第2傾斜部を備え、缶体のフランジ先端部と前記缶蓋のカール部先端部とが仮想水平面で重なる際に、前記フランジのR部の湾曲中心を通る仮想水平面に対して角度0゜〜35゜の範囲内の位置に、前記第2傾斜部の下端部、或いは前記第1傾斜部と第2傾斜部を接続する第2湾曲部が位置する。
【選択図】図1

Description

本発明は、缶体に缶蓋を巻き締める缶蓋の巻き締め方法、特に陽圧缶に用いられる耐圧缶蓋において材料節約を図った缶蓋の巻き締め方法に関する。
従来、例えばビールや炭酸飲料等の陽圧缶用缶蓋において、缶蓋のセンターパネル径を縮小し、チャックウォール形状に変化を持たせることによって、耐圧強度を高め材料の薄肉化・低減化を図るようにした軽量耐圧缶蓋が種々提案されている(特許文献1〜3参照)。
そして、特許文献1の発明に係る缶蓋は、代表的な例として缶蓋径d1/パネル径d5=1/0.717と、従前の耐圧缶蓋に比べてセンターパネル径が小さく、その分チャックウォールの傾斜角cを略43゜と極端に大きくすることによって、耐圧性を高めているものである。そして、このタイプの缶蓋は、内容物が充填された缶体に巻き締めを行うときに、缶蓋が缶蓋搬送ターレットによって缶体に供給され、巻き締められる。しかしながら、缶蓋を缶体に供給する際に、缶蓋のチャックウォールが、後述する比較例として図6に示すように、ほぼ缶体のフランジ頂部に近く、後述するインテークセンターpに達するまでの缶体への缶蓋移載区間において偏心量が大きく、中心位置のズレが生じ易いためにセンターリング、或いは缶蓋の缶体への装着が正しく行われず、缶蓋が缶体に偏心したミスマッチ状態で二重巻き締めが行われるという事故が起きやすい。
即ち、缶蓋の缶体への巻き締めラインにおいて、従来、図5に示すように、缶蓋供給ターレットによる缶蓋の走行中心線Mは、缶体搬送コンベヤの走行中心線L2及びリフタープレート(同一軸線上に巻き締めヘッドのノックアウトパッドがある)の走行中心線Nと、缶蓋供給ターレットの中心と巻き締めターレットの中心を結ぶ線上のインテークセンターpで交差する。そのため、缶体c、缶蓋e、及びそれぞれの走行中心線は、缶体への缶蓋移載区間(図3における角度αで表す範囲)でほぼ重なるよう設定され、インテークセンターpで缶蓋の装着が行われる。この時、前記したインテークセンターp前の缶蓋移載区間において、缶蓋が缶体に対して中心位置がずれた偏心状態で供給される場合がある。
そして、前記した特許文献1で提案されるセンターパネル面が小さく、チャックウォールの傾斜角が大きい缶蓋は、図6に示すように缶蓋のチャックウォールと缶体のフランジとの接点が略フランジ上面となり、缶体への缶蓋の装着が行われるインテークセンターp前の缶蓋移載区間において、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレが顕著に現れる。このため、前記ズレが現れ、偏心量が大きくなり、缶蓋のカール部先端部が缶体のフランジに乗る乗り上げ幅が大きくなる。このような缶蓋のカール部先端部が缶体のフランジに乗り上げた状態で巻き締めが行なわれると、図8に示すように、缶体のフランジと缶蓋のカール部が正常に巻き締められず、ボディフックBHの上にカールフックCHが押し潰された状態のフォールスシーム(擬似巻き締め)と呼ばれる巻き締め不良が発生し易い。このフォールスシームは、図示のように巻き締め部内部に隠れた状態にあるので外部から発見が困難であり、品質管理上からもその発生は避けなければならない問題である。
尚、特許文献1で提案された従来の軽量耐圧缶蓋を巻き締める際に、偏心量が大きくなる原因の詳細については後述する。
また、特許文献2及び3に提案される缶蓋においては、前記した問題は低減されるが、未だ十分に満足できる問題の解決には至っていない。
特表平11−505791号公報 特開2006−122990号公報 特開2010−215274平号公報
前記したように、センターパネル径の小さいこの種のタイプの軽量耐圧缶蓋は、前記ズレが現れると偏心量が大きくなるため、擬似巻き締め等の巻き締め不良を発生させないためには、缶蓋供給ターレットのガイド等において厳密な調整に時間を要し、また、生産速度ダウンを余儀なくされるなど、生産性が阻害されるという問題点があった。
そこで、本発明は、缶体と缶蓋のセンターリング性を向上させ、生産性を阻害することなく安定した巻き締め性の維持と、軽量耐圧缶蓋使用による材料使用量の削減を両立できる缶蓋の巻き締め方法を提供することを目的とする。
前記問題点を解決するために種々研究した結果、缶蓋形状を改良すると共に、缶体と缶蓋の位置関係をある特定の位置関係とすることによって、缶体と缶蓋のセンターリング性を向上させて、巻き締め不良を起こすことなく、且つ生産性を阻害せずに巻き締めができることを見出し本発明に到達したものである。
即ち、前記問題点を解決する本発明の缶蓋巻き締め方法は、センターパネル、環状強化溝、チャックォール、及びカール部から成り、センターパネル径と缶蓋径との比が0.65〜0.75の小径のセンターパネルを有する缶蓋の巻き締め方法であって、前記チャックウォールが外側に傾斜する第1傾斜部と第2傾斜部を備え、缶体のフランジ先端部と前記缶蓋のカール部先端部とが仮想水平面で重なる際に、前記フランジのR部の湾曲中心を通る仮想水平面に対して角度0゜〜35゜の範囲内の位置に、前記第2傾斜部の下端部、或いは前記第1傾斜部と第2傾斜部を接続する第2湾曲部が位置することを特徴とするものである。
前記巻き締め方法において、前記缶蓋と缶体の偏心量が最大0.8mm以下であることが望ましい。
また、前記環状強化溝の外側壁の垂直軸線に対する外側の傾斜角θ1が0°〜15°、前記チャックウォールの第1傾斜部の傾斜角θ2が50°〜70°、前記第2傾斜部の傾斜角θ3が0°〜20°であり、前記第2傾斜部の下端からカール部頂面との垂直高さh1が2.5mm〜4.5mmであることが望ましい。
本発明の缶蓋巻き締め方法によれば、小径のセンターパネルを有する軽量耐圧缶蓋であっても、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレを低減して偏心量を減少させ、缶蓋のカール部先端部が缶体のフランジに乗る乗り上げ幅を小さくしてセンターリングを可能にし、生産速度を低下させることなく安定した巻き締め性を維持しつつ、缶蓋材料使用量の削減及びコスト削減が可能となる。
(a)は本発明に適用される軽量耐圧缶蓋の断面図であり、(b)はその要部拡大図である。 (a)は缶体のフランジ先端部と缶蓋のカール部先端部とがフランジ先端部が位置する仮想水平面と重なった状態の断面図であり、(b)はその要部拡大図、(c)は他の実施例における要部拡大図である。 缶蓋、缶体の供給装置の概略配置図である。 缶蓋移載区間の手前における缶蓋と缶体の状態を示す断面図である。 缶体と缶蓋がインテークセンターpに達するまでの移動軌跡を示す模式図である。 (a)は比較例に適用される軽量耐圧缶蓋を缶体に巻き締めする際に、缶体のフランジ先端部と缶蓋のカール部先端部とがフランジ先端部が位置する仮想水平面と重なった状態の断面図であり、(b)はその要部拡大図である。 図2に示す実施例と図6に示す比較例を重ね合わせた参考図であり、(b)はその要部拡大図である。 擬似巻き締め状態を表す巻き締め部の切断面の模式図である。
1 缶蓋
2 センターパネル
3 環状強化溝
4 チャックウォール
5 カール部
6 外側壁
20 缶蓋供給ターレット
21 巻き締めターレット
22 排出ターリレット
23 缶体供給コンベア
25、27 係合凹部
30 リフター
31 インナーガイドレール
32 アウターガイドレール
33 フランジガイド
50 比較例の軽量耐圧缶蓋
70 缶体
71 フランジ
72 R部
本発明の実施形態を説明する前に、特許文献1で提案された従来の軽量耐圧缶蓋を巻き締める際に、偏心量が大きくなる原因について図3乃至図5によって説明する。尚、下記説明に於いて、缶蓋形状以外は本発明の実施形態と同様である。
図3は、缶蓋、缶体の供給装置の概略配置図を示し、同期して回転駆動される缶蓋供給ターレット20、巻き締めターレット21、排出ターレット22、定ピッチのプッシャーコンベヤからなる缶体供給コンベヤ23を有している。内容物が充填された缶体は缶体供給コンベヤ23によって搬送され、インテークセンターpに近づくにつれて次第に巻き締めターレット21の係合凹部25に拘束されてインテークセンターpの位置から巻き締めターレット21に移載される。
一方、缶蓋50は缶蓋供給ターレット20の係合凹部27の内外周部に沿って該ターレットとほぼ同心円状に配置されたインナーガイドレール31とアウターガイドレール32(図4参照)に案内されて缶蓋供給ターレット20に設けられているプッシャーによって押されて搬送され、缶体70への缶蓋移載区間部の終端部で下方を通過する缶体70が上昇し、インテークセンターpにおいて、前記各ガイドレールから缶蓋50が持ち上げられて缶体開口部に装着される。それとほぼ同時に、巻き締めターレット21の各係合凹部25の上方に配置している巻き締めヘッドのノックアウトパッド(図示せず)が下降して、缶体70と缶蓋50が前記インテークセンターpを通過する時点で、缶体70に缶蓋50が装着された状態で巻き締めターレット21に移載され、巻き締めが行われる。
図4は、缶蓋移載区間の手前における缶体70をリフタープレート30に載置し、缶蓋50を装着しようとする状態を示す断面図であり、缶蓋供給ターレット20の上部には、缶蓋50のカール先端部を受けるインナーガイドレール31が設けられ、対峙する巻き締めターレット21側には、巻き締めターレット21の回転を許容する凹部を通過してアウターガイドレール32が設けられ、缶蓋供給ターレット20により搬送される缶蓋50の搬送経路を構成する。また、図4において33は、フランジガイドであり、リフタープレート30に載置される缶体70のフランジに接合して、リフタープレート30上での缶体70のセンターリングを行なう。また、後述する本実施形態と同様に、前記搬送経路により形成される缶蓋50の走行中心線Mは、インテークセンターpからインテーク角度αの位置(缶体による缶蓋の取り上げ開始点)までの範囲において、缶体供給コンベア23の走行中心線L2と略直線状に一致するように設定され、これにより、缶蓋50のセンターリング性が高められている。
しかしながら、図6に示す従来の特許文献1で提案された軽量耐圧用の缶蓋50は、前記した缶蓋移載区間において、缶蓋50と缶体70の中心位置がずれて、缶蓋50のチャックウォール51が缶体70のフランジ71のR部72の上方位置で接触状態となる場合がある。詳細には、図6(b)に拡大して示すように、前記チャックウォール51がフランジ71のR部72の湾曲中心oを通る仮想水平面に対して、角度β=約51.7゜の位置で接触しており、缶体70に対して缶蓋50の偏心量q2が大きい状態となり、フランジ乗り上げ幅s2も大きくなる。この結果、図8に示すように、缶体のフランジと缶蓋のカール部が正常に巻き締められず、ボディフックBHの上にカールフックCHが押し潰された状態のフォールスシームと呼ばれる巻き締め不良が発生し易い。
そして、この偏心量を減少するため、従来インナーガイドレール31及びアウターガイドレール32の調節を行なっているが、ガイドレールの設定作業は細かく、精度を出し難い問題があり、且つ缶蓋の種類が変更になる都度調整が必要となり、また、生産性の低下を招く原因となっているのは前述の通りである。
そこで、本発明はガイドレールの設定作業が容易となり、軽量耐圧缶蓋による巻き締めを可能とするものであり、軽量耐圧缶蓋であっても、缶蓋の装着が行われるインテークセンターp前の缶体への缶蓋移載区間において、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレを低減して偏心量を減少させ、センターリング或いは缶蓋の缶体への装着が正しく行われて巻き締め不良を起こすことなく、且つ生産性を阻害せずに巻き締めを可能にしたものである。
即ち、本発明では、センターパネル、環状強化溝、チャックォール、及びカール部から成り、センターパネル径と缶蓋径との比が0.65〜0.75の小径のセンターパネルを有する缶蓋の巻き締め方法であって、前記チャックウォールが外側に傾斜する第1傾斜部と第2傾斜部から成り、缶体のフランジ先端部と前記缶蓋のカール部先端部とが仮想水平面で重なる際に、前記フランジのR部の湾曲中心を通る仮想水平面に対して角度0゜〜35゜の範囲内の位置に、前記第2傾斜部の下端部、或いは前記第1傾斜部と第2傾斜部を接続する第2湾曲部を位置させることによって、前記缶蓋移載区間において、缶蓋と缶体の中心位置のズレが生じた場合であっても、前記中心位置のズレを低減して偏心量を減少させることを可能にしたものである。
以下、本発明の実施形態を、図面を基に詳細に説明する。
図1は、本発明に係る缶蓋の巻き締め方法に適用される軽量耐圧缶蓋(以下、単に缶蓋という)の断面図である。
図1に示す本発明に好適に適用される缶蓋1は板厚0.20〜0.25mmのアルミニウム合金で形成され、缶蓋径D1が55mm〜65mmで、センターパネル2、環状強化溝3、チャックォール4、カール部5から成り、環状強化溝3の外側壁6は垂直軸線に対して傾斜角θ1が0°〜15°で立ち上がり、垂直乃至外側に傾斜し、後述するチャックウォール4の第1傾斜部4bにr1の曲率半径を有する第1湾曲部4aを介して接続している。チャックウォール4は、前記環状強化溝3に連続して傾斜角θ2が50°〜70°で外側に傾斜している第1傾斜部4b、さらにr2の曲率半径を有する第2湾曲部4cを介して、第2湾曲部4cの上端から傾斜角θ3が0°〜20°で立ち上がり、垂直乃至外側に急傾斜している第2傾斜部4dから成る。そして、第2傾斜部4dはカール部5と連接されている。前記チャックウォール4は、全体としては緩傾斜状であるが、前記第1傾斜部4bと第2傾斜部4dとは第2湾曲部4cで接続されており、前記第2傾斜部4d下端からカール部5頂面との垂直高さh1は2.5mm〜4.5mmを有している。その結果、缶蓋は第2傾斜部4dの極めて低い位置で、後述するように缶蓋移載区間において、缶体70のフランジ71に接触し、缶蓋1の缶体70に対する中心位置のズレを低減して偏心量を減少させることが可能となり、擬似巻き締め等の巻き締め不良の発生を防止することができるものである。そして、この缶蓋1は、チャックウォール4の第1傾斜部4bの下端が、環状強化溝3の外側壁6に第1湾曲部4aを介して続いており、前記センターパネル2の径D2と缶蓋径D1との比が0.65〜0.75となる軽量耐圧用缶蓋である。なお、図中D3はカール端直径を表す。
図2は、本発明において、缶蓋移載区間における中心位置がずれた際の缶蓋と缶体との接触状態を示し、(a)がその要部断面図であり、(b)、(c)が缶蓋と缶体の接触側の断面拡大図である。
そして、缶体70をリフタープレート30に載置して缶蓋1を缶体70に装着するインテークセンターp前の缶蓋移載区間において、缶体70のフランジ71先端部と缶蓋1のカール部5先端部とが仮想水平面で重なる際(インテークαの略3°の位置)に、缶体70のフランジ部71におけるR部72の湾曲中心を通る仮想水平面からの角度β=0゜〜35゜の範囲内の位置に、図2(b)に示すようにチャックウォール4の第2傾斜部4dの下端部が位置する、或いは図2(c)に示すように缶蓋1のチャックウォール4の第1傾斜部4bと第2傾斜部4dを接続する第2湾曲部4cが位置する。そして、このような位置とすることにより、缶蓋移載区間において、缶蓋1と缶体70の中心位置のズレが生じた場合であっても、前記ズレを低減して偏心量を減少させ、センターリング或いは缶蓋1の缶体70への装着が正しく行われることを可能にした。
そして、前記角度βが35゜を超えると、缶蓋移載区間において、缶蓋1が缶体70のフランジ71におけるR部72の高い位置で接し、前記したズレが生じた際にズレが低減されずに偏心量が大きくなり、センターリング或いは缶蓋1が缶体70に正しく装着され難い。このため、缶体70のフランジ71と缶蓋1のカール部5が正常に巻き締められず、ボディフックBHの上にカールフックCHが押し潰された状態のフォールスシーム(擬似巻き締め)と呼ばれる巻き締め不良が発生し易く、角度βは35゜以下が望ましい。
また、本発明に適用される缶蓋1は、チャックォール4における第2傾斜部4dの下端からカール部頂面との垂直高さh1が2.5mm〜4.5mm、特に2.7mm〜4.0mmであることより一層、巻き締め不良が防止される。
缶蓋の各寸法を次のように設定した。
アルミニウム金属板(板厚)=0.220mm
缶蓋径D1=62.2mm
カール部内径D3=60.4mm
第2湾曲部4c上端からカール部5頂点までの垂直高さh1=3.60mm
環状強化溝3の外側壁6の垂直軸線に対する傾斜角θ1=14.5°
第1傾斜部4bの傾斜角度θ2=63.7°
第2傾斜部4dの傾斜角度θ3=14.5゜
センターパネル径D2=46.15mm
カール部高さh2=2.25mm
缶蓋移載区間のインテーク角度α=3°
前記缶蓋をフランジ幅2.3mm、フランジ径59.5mmの缶体に巻き締めを行なった。
その結果、缶蓋移載区間において、缶体のフランジ先端部と缶蓋のカール部先端部とが前記フランジ先端部が位置する仮想水平面と重なるタイミングでの缶蓋のチャックウォールと缶体のフランジとの位置関係は図2(a)、(b)に示す状態であり、前記チャックウォールの第2傾斜部の下端部と缶体のフランジとの位置関係は、フランジのR部の湾曲中心を通る仮想水平面からの角度βが14.5゜であった。そして、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレが低減され、偏心量q1は0.64mm、缶蓋のカール先端部への缶体のフランジの乗り上げ幅s1は0.19mmであった。
缶蓋の各寸法を次のように設定した。尚、下記以外の缶蓋の寸法及び条件は、実施例1と同様である。
第2湾曲部4c上端からカール部5頂点までの垂直高さh1=2.70mm
環状強化溝3の外側壁6の垂直軸線に対する傾斜角θ1=11.3°
第1傾斜部4bの傾斜角度θ2=52.7°
第2傾斜部4dの傾斜角度θ3=11.0゜
前記缶蓋を実施例1と同様に缶体に巻き締めを行なった。
その結果、缶蓋移載区間において、缶蓋のチャックウォールと缶体のフランジとの位置関係は図2(c)に示す状態であり、前記チャックウォールの第1傾斜部と第2傾斜部を接続する第2湾曲部と缶体のフランジとの位置関係は、フランジのR部の湾曲中心を通る仮想水平面からの角度βが33.5゜であった。そして、実施例1と同様、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレが低減され、偏心量q1は0.73mm、缶蓋のカール先端部への缶体のフランジの乗り上げ幅s1は0.28mmであった。
従って、前述した実施例1、2によれば、軽量耐圧缶蓋を缶体に巻き締める際に、缶蓋の缶体への供給が行われる缶蓋移載区間において、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレが低減して偏心量が減少し、センターリング或いは缶蓋の缶体への装着が正しく行われ、前記ズレが生じても巻き締めが可能となり、軽量耐圧缶蓋の巻き締めに対して顕著な効果があることが確認された。
比較例
比較例として、図6に示す従来の缶蓋を前記実施例と同様な缶体に巻き締めをした。
比較例の缶蓋の寸法は、次のとおりである。
アルミニウム金属板(板厚)=0.220mm
缶蓋径D1=62.2mm
カール部内径D3=60.4mm
チャックウォール上端からカール部頂面との高さh1=2.05mm
チャックウォールの傾斜角度θ2=51.7゜
センターパネル径D2=43.60mm
カール部高さh2=2.25mm
缶蓋移載区間のインテーク角度α=3°
その結果、缶蓋移載区間において、缶蓋のチャックウォールと缶体のフランジとの位置関係は図6に示す状態で、前記チャックウォールが缶体のフランジのR部の湾曲中心を通る仮想水平面からの角度βが51.7゜であった。そして、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレが大きく、偏心量q2は1.24mm、缶蓋のカール先端部への缶体のフランジの乗り上げ幅s2は0.79mmであった。
これは、缶蓋を缶体に巻き締める際に、缶蓋の缶体への供給が行われる缶蓋移載区間において、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレが低減できず、偏心量を減少させることが困難で、センターリング或いは缶蓋の缶体への装着が正しく行われず、前記ズレが生じた際に擬似巻き締めなどの巻き締め不良を起こす恐れが有ることを意味している。
なお、図7に、図2(b)に示す実施例1と、図6に示す比較例を重ね合わせた断面図を示した。
本発明の巻き締め方法によれば、センターパネル径が小さい軽量耐圧の缶蓋を缶体に巻き締める際に、缶蓋の缶体に対する中心位置のズレを低減させ、偏心量を減少させることが可能であり、特に、ビールや炭酸飲料等の陽圧缶の巻き締め方法に適用することによって、良好な巻き締めが生産性を阻害することなく行われ、産業上の利用可能性が高い。

Claims (3)

  1. センターパネル、環状強化溝、チャックォール、及びカール部から成り、センターパネル径と缶蓋径との比が0.65〜0.75の小径のセンターパネルを有する缶蓋の巻き締め方法であって、前記チャックウォールが外側に傾斜する第1傾斜部と第2傾斜部を備え、缶体のフランジ先端部と前記缶蓋のカール部先端部とが仮想水平面で重なる際に、前記フランジのR部の湾曲中心を通る仮想水平面に対して角度0゜〜35゜の範囲内の位置に、前記第2傾斜部の下端部、或いは前記第1傾斜部と第2傾斜部を接続する第2湾曲部が位置することを特徴とする缶蓋の巻き締め方法。
  2. 前記缶蓋と缶体の偏心量が最大0.8mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の缶蓋の巻き締め方法。
  3. 前記環状強化溝の外側壁の垂直軸線に対する外側の傾斜角θ1が0°〜15°、前記チャックウォールの第1傾斜部の傾斜角θ2が50°〜70°、前記第2傾斜部の傾斜角θ3が0°〜20°であり、前記第2傾斜部の下端からカール部頂面との垂直高さh1が2.5mm〜4.5mmであることを特徴とする請求項1または2に記載の缶蓋の巻き締め方法。
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