JP5380104B2 - 缶の巻締め装置および缶の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、缶胴の開口部に缶蓋を巻き締めて缶を成形するための缶の巻締め装置および缶の製造方法に関するものである。

一般に、例えば清涼飲料水等の容器に用いられる缶は、有底筒状をなす缶胴の開口部に、概略板状をなす缶蓋を装着することによって成形される。ここで、缶蓋の装着は、缶蓋の外周端に成形されるとともに径方向外側に巻き返されたカール部を、缶蓋の開口部に設けられたフランジ部に密着させて、これらカール部とフランジ部とを一緒に巻き込むように加工する、いわゆる二重巻締めによって行われている。
従来、二重巻締めを行う巻締め装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが提供されている。

従来の巻締め装置においては、缶蓋に当接されるチャック部と、缶胴を保持するとともに缶胴の軸線方向に移動可能なリフター部と、チャック部とリフター部によって挟持された缶胴および缶蓋に径方向外方側から摺接してフランジ部とカール部とを巻き込むように加工する第１巻締ロールと、巻き込まれたフランジ部とカール部とをさらに径方向内方に向けて押圧する第２巻締ロールと、を備えている。

また、リフター部は、缶胴が載置されるベースプレートと、ベースプレートをチャック部側に付勢するスプリングと、ベースプレートとスプリングとを支持するリフター本体と、リフター部の軸線方向位置を調整するリング状カムとを備えている。
リング状カムは低面部と高面部とを備えており、リフター部は、リング状カムの低面部に位置するときは前記チャック部から離間するように位置し、高面部に位置するときは前記チャック部に近接するように位置するように構成されており、高面部に位置した状態で缶胴および缶蓋がチャック部とリフター部によって挟持され、第１巻締ロールおよび第２巻締ロールによる加工が行われる。

ところで、このようにして成形される缶においては、缶蓋を巻き締める際に密封性を確保することが重要である。図７に、缶蓋１を缶胴５の開口部に巻き締めて装着した部分（二重巻締め部５０）の断面図を示す。缶胴５のフランジ部９は、径方向外方に概略１８０°曲げさせられており、缶蓋１のカール部４は、３つ折りされてカール部４の先端がフランジ部９の１８０°曲げされた部分に挟み込まれている。この挟み込まれたカール部４の先端とフランジ部９とが重なり合う部分の長さ、いわゆるオーバラップ量ＯＬが、缶の密封性に大きく影響することになる。

このオーバラップ量ＯＬを確保するために従来の巻締め装置においては、チャック部とリフター部（ベースプレート）によって挟持した際の軸線方向荷重を高くしている。つまり、缶胴のフランジ部および缶蓋のカール部とをチャック部に強く当接させることでフランジ部を径方向外方に向けて延びるように変形させ、巻き込み加工される部分の長さを確保しているのである。

ここで、缶の巻締め装置においては、挟持した際の軸線方向荷重は、ベースプレートフォース（以下、ＢＰＦ）として主に設定されている。このＢＰＦとは、ベースプレートを付勢するスプリングを所定値まで収縮させるのに必要な軸線方向の荷重の値を示すものであり、このＢＰＦが大きいほど挟持した際に缶胴および缶蓋に作用する軸線方向荷重が大きくなる。なお、ＢＰＦの設定は、前記スプリングの初期荷重（缶蓋および缶胴を挟持していない時点での荷重）を調整することで行われる。

また、第１巻締ロールによる加工時において、カール部およびフランジ部が下方に向けて曲げられた際には、缶胴の高さが僅かに低くなり、挟持した際の軸線方向荷重が低下する、いわゆる巻締めロスが発生することがあり、オーバラップ量ＯＬが小さくなる原因となる。このため、従来は、この巻締めロスを考慮して荷重が十分に作用するように、第１巻締ロールによる加工を行う前から缶胴および缶蓋をチャック部に近接させるか、あるいは、缶胴および缶蓋がチャック部に漸次近接していくように構成したり、ＢＰＦ設定を大きくしたりしていた。

図８に従来の缶の巻締め装置におけるリフター本体の変位パターンと、缶胴に加わる軸線方向荷重とを示す。同じ変位パターンであってもＢＰＦの設定を変更（３５ｋｇｆ→６５ｋｇｆ）することにより、軸線方向荷重が大きく変化（６００Ｎ→８００Ｎ）することが分かる。また、軸線方向荷重が低下する巻締めロスＬも確認される。

特開平１１−０７７２０３号公報

ところで、従来のように、巻締めロスを考慮して第１巻締ロールによる加工を行う前から缶胴および缶蓋をチャック部に近接させたり缶胴および缶蓋をチャック部に漸次近接していくように構成したり、ＢＰＦの設定値を大きくした場合には、図８に示すように缶胴に対して６００Ｎを超えるような必要以上の軸方向荷重が作用することになる。
近年では、缶のデザイン性の向上を図るために缶胴にエンボス加工を施したものが提供されている。エンボス加工された缶胴においては、缶胴の剛性が低下しているため、従来のように単に軸方向荷重を大きくした場合には、缶胴が座屈変形してしまうおそれがあった。
一方、前記缶胴の座屈変形を防止するために缶胴および缶蓋を挟持する際の軸線方向荷重を小さくする、すなわちＢＰＦ設定を小さくした場合には、オーバラップ量ＯＬが確保されず、密封性が低下してしまう。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであって、缶胴に作用する軸線方向荷重を抑えるとともに二重巻締め部のオーバラップ量を確保することで密封性の良い缶を成形可能な缶の巻締め装置および缶の製造方法を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明に係る缶の巻締め装置は、径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、フランジ部を有する缶胴の開口部に巻き締めて缶を成形する缶の巻締め装置であって、前記缶蓋に当接されるチャック部と、前記缶胴を保持するとともに前記缶胴の軸線方向に移動するリフター部と、前記チャック部および前記リフター部によって前記軸線方向に挟持された前記缶胴および前記缶蓋に対して、径方向外方側から摺接して前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する第１巻締ロールと、該第１巻締ロールによって巻き込まれた前記フランジ部と前記カール部とをさらに径方向内方に向けて押圧する第２巻締ロールと、を有し、前記リフター部は、前記缶胴の底面を保持するベースプレートと、該ベースプレートを前記チャック側に付勢するスプリングと、該スプリングと前記ベースプレートを支持するリフター本体と、前記リフター本体の前記軸線方向位置を調整する変位制御部と、を備え、前記変位制御部は、カムと、前記リフター本体の下方側に接続されるカムフォロワと、を備えており、前記カムは、最も下方に位置して前記リフター本体を前記チャック部から離間させた離間位置とする低位部と、前記リフター本体を上昇させて前記缶胴および前記缶蓋を挟持するように前記チャック部に近接させた１次近接位置とする中位部と、前記第１巻締ロールによる加工時において前記リフター本体を前記１次近接位置からさらに前記チャック部に近接させた２次近接位置に移動させるための段差部と、前記２次近接位置とする高位部が設けられていることを特徴としている。

この構成の缶の巻締め装置によれば、第１巻締ロールによる加工を行う場合、まず、１次近接位置において缶胴と缶蓋とが挟持された状態で巻き込み加工が行われる。そして、第１巻締ロールによる加工時において缶蓋のカール部および缶胴のフランジ部が折り曲げられて缶胴の高さが僅かに低くなった際に、変位制御部が、前記ベースプレートを前記１次近接位置からさらに一段前記チャック部に近接させた２次近接位置に移動させるのである。これにより、缶胴および缶蓋を挟持した際の軸線方向荷重が低下すること（巻締めロス）が防止され、缶胴のフランジ部を延びるように変形させてオーバラップ量を確保することができる。

また、第１巻締ロールによる加工時に、つまり、缶蓋のカール部および缶胴のフランジ部が折り曲げられて缶胴の高さが僅かに低くなる際に、前記ベースプレートが前記１次近接位置からさらに一段前記チャック部に近接させた２次近接位置に移動させられるので、缶胴には必要以上の軸線方向荷重が作用することがなくなり、缶胴の座屈変形を防止できる。つまり、巻締めロスを考慮して第１巻締ロールによる加工の前から缶胴および缶蓋がチャック部に必要以上に近接させられることがなく、かつ、ＢＰＦ設定が必要以上に大きくならないので、缶胴に不必要な軸線方向荷重が作用することがなくなるのである。

ここで、前記変位制御部を、カムと、前記リフター本体の下方側に接続されるカムフォロワと、を備えたものとし、前記カムを、前記リフター本体を下降させて前記離間位置とする低位部と、前記リフター本体を上昇させて前記１次近接位置とする中位部と、前記２次近接位置に移動させるための段差部と、前記２次近接位置とする高位部と、を設けた構成とすることが好ましい。

この構成の缶の巻締め装置においては、変位制御部がカムとカムフォロワとを備え、カムフォロワが前記リフター本体の下方側に接続されているので、カムの形状に合わせて前記リフター本体（ベースプレート）が変位させられることになる。ここで、カムが前記リフター本体を下降させて前記チャックから離間した位置とする（離間位置に位置させる）低位部と前記リフター本体を上昇させて前記チャックと前記リフター部によって缶蓋と缶胴とを挟持する（１次近接位置に位置させる）中位部と、前記第１巻締ロールによる加工時において前記リフター本体をさらに一段前記チャック部に近接するように移動させるための段差部と、前記リフター本体を前記２次近接位置とする高位部と、が設けられているので、第１巻締ロールの加工時において前記リフター本体を確実に２次近接位置に変位させることが可能となる。

また、前記２次近接位置と前記１次近接位置との間の変位量Ｙを、前記１次近接位置と前記離間位置との間の変位量Ｘに対して、０．００３×Ｘ≦Ｙ≦０．０２３×Ｘの範囲内に設定することが好ましい。
この場合、前記２次近接位置と前記１次近接位置との間の変位量Ｙが、前記１次近接位置と前記離間位置との間の変位量Ｘに対して０．００３×Ｘ以上とされているので、巻締めロスの発生を確実に防止してオーバーラップ量を確保し、缶の密封性向上を図ることができる。また、前記２次近接位置と前記１次近接位置との間の前記変位制御部による変位量Ｙが、前記１次近接位置と前記離間位置との間の変位量Ｘに対して０．０２３×Ｘ以下とされているので、缶胴に作用する軸線方向荷重を低く抑えることができる。

さらに、前記２次近接位置と前記１次近接位置との間の変位量Ｙを、０．１ｍｍ≦Ｙ≦０．７ｍｍの範囲内に設定することが好ましい。
この場合、例えば飲料容器として使用される缶において、巻締めロスの発生を確実に防止してオーバーラップ量を確保することで缶の密封性向上を図ることができるとともに缶胴に作用する軸線方向荷重を低く抑えて座屈変形の発生を防止できる。

また、前記１次近接位置において、前記リフター本体は一定の前記軸線方向位置に保持されていることが好ましい。
この場合、第１巻締ロールによる加工を開始する前から、缶胴の座屈変形が起こらない程度に荷重が負荷されることになり、缶胴のフランジ部の変形が促進されてオーバラップ量を確保し易くなる。

次に、本発明に係る缶の製造方法は、径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、フランジ部を有する缶胴の開口部に巻き締めて缶を成形する缶の製造方法であって、前記缶胴および前記缶蓋をチャック部とリフター部とによって前記缶胴の軸線方向に挟持し、径方向外方側から第１巻締ロールを摺接させて前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する巻き込み工程と、前記巻き込み工程によって加工された前記フランジ部と前記カール部とを第２巻締ロールを用いて径方向内方に向けて押圧する潰し工程と、を有し、前記変位制御部は、カムと、前記リフター本体の下方側に接続されるカムフォロワと、を備えており、前記カムは、最も下方に位置して前記リフター本体を前記チャック部から離間させた離間位置とする低位部と、前記リフター本体を上昇させて前記缶胴および前記缶蓋を挟持するように前記チャック部に近接させた１次近接位置とする中位部と、前記第１巻締ロールによる加工時において前記リフター本体を前記１次近接位置からさらに前記チャック部に近接させた２次近接位置に移動させるための段差部と、前記２次近接位置とする高位部が設けられており、前記巻き込み工程において、前記リフター部が、前記１次近接位置から前記チャック部に対してさらに近接させた２次近接位置に移動されることを特徴としている。

この構成の缶の製造方法によれば、巻き込み工程時において缶蓋のカール部および缶胴のフランジ部が折り曲げられて缶胴の高さが僅かに低くなった際に、リフター部がチャック部に対してさらに一段近接するように変位されることになり、軸線方向荷重の低下（巻締めロス）を防止でき、オーバラップ量を確保することができる。また、巻締めロスが発生する巻き込み工程においてリフター部をチャック部にさらに近接させているので、巻き込み工程の前から缶胴に必要以上の軸線方向荷重が作用することがなく、缶胴の座屈変形を防止することができる。

本発明によれば、缶胴に作用する軸線方向荷重を抑えるとともに二重巻締め部のオーバラップ量を確保することで密封性の良い缶を成形可能な缶の巻締め装置および缶の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態である缶の巻締装置の主要部を示した斜視図である。 図１に示す缶の巻締装置の側面図である。 図１に示す缶の巻締装置に備えられたリフターカムの展開図である。 図１に示す缶の巻締装置においてリフター本体（ベースプレート）が離間位置にある状態を示す側面部分断面図である。 図１に示す缶の巻締装置においてリフター本体（ベースプレート）が１次近接位置にある状態を示す側面部分断面図である。 図１に示す缶の巻締装置によって巻き締め加工を行った際のリフター本体（ベースプレート）の変位と軸線方向荷重（リフター荷重）の変動を示すグラフである。 缶の二重巻締め部の断面図である。 従来の缶の巻締装置によって巻き締め加工を行った際のリフター本体（ベースプレート）の変位と軸線方向荷重（リフター荷重）の変動を示すグラフである。

以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
本発明の実施形態である缶の巻締め装置１０を図１から図５に示す。本実施形態である缶の巻締め装置１０は、有底円筒状をなす缶胴５の開口部に概略円板状をなす缶蓋１を巻き締めて装着し、缶を成形するものである。

まず、この缶の巻締め装置１０によって巻き締められる缶蓋１および缶胴５について説明する。
缶蓋１は、図４に示すように、円板状をなすパネル部２と、パネル部２の外周端に連なり径方向外方に向かうにしたがい漸次上方に向かうように延びるテーパ状のチャックウォール部３と、このチャックウォール部３の外周端に連設して径方向外方側および下方側に向けて巻かれたカール部４と、を備えている。
缶胴５は、図４に示すように、有底円筒状をなしており、底部６と胴部７と肩部８と開口部とを備えており、開口部には径方向外方に向けて折り曲げられたフランジ部９が形成されている。

次に、本発明の実施形態である缶の巻締め装置１０について説明する。
本実施形態である缶の巻締め装置１０は、図１に示すように、缶蓋１に当接されるチャック部１１と、缶胴５を保持するとともに缶胴５の軸線Ｎ方向に移動可能なリフター部２０と、缶蓋１のカール部４および缶胴５のフランジ部９に巻き込み加工を施す第１巻締ロール１５および第２巻締ロール１７と、を備えている。

チャック部１１は、図示しない支持軸に着脱可能に装着される装着部１２と、缶蓋１のチャックウォール部３の内周側に嵌入して缶蓋１のパネル部２に当接される当接パッド部１３と、を備えており、軸線Ｎ回りに回転可能に構成されている。

リフター部２０は、図２に示すように、チャック部１１の下方側に配置されており、缶胴５が載置されるベースプレート２１と、このベースプレート２１をチャック部１１側（上方）に向けて付勢するリフタースプリング２２と、ベースプレート２１およびリフタースプリング２２を支持するリフター本体２３と、リフター本体２３（ベースプレート２１）の軸線Ｎ方向位置（上下方向位置）を制御する変位制御部３０と、を備えている。なお、このリフター部２０は、軸線Ｎ方向に移動可能とされるとともに軸線Ｎ回りに回転駆動するように構成されている。

リフター本体２３は、図２、図４および図５に示すように、概略円筒状をなしており、上端面にベースプレート２１が載置されている。また、リフター本体２３の上部には、内周面に雌ネジが形成された調整ネジ孔２３Ａが設けられ、この調整ネジ孔２３Ａの下部に調整ネジ孔２３Ａよりも大径のスプリング室２３Ｂが連設され、このスプリング室２３Ｂの底面部に挿通孔部２３Ｃが設けられている。なお、これら調整ネジ孔２３Ａ、スプリング室２３Ｂ、挿通孔部２３Ｃは、同軸上（軸線Ｎ上）に連設されている。

挿通孔部２３Ｃには、後述するカムフォロワ３５の連結軸部３６が挿通されており、この連結軸部３６の上端にスプリング室２３Ｂ内に配設された連結プレート２５が固定ボルト２６によって固定されている。この連結プレート２５は、挿通孔部２３Ｃよりも大径とされており、スプリング室２３Ｂ内を上下動可能に配設されている。この連結プレート２５の上にリフタースプリング２２が載置されている。

また、調整ネジ孔２３Ａには、リフタースプリング２２の初期荷重、つまり、ＢＰＦを調整するためのＢＰＦ調整ネジ２７が螺合されている。このＢＰＦ調整ネジ２７は、外周面に雄ネジ部が形成されるとともにリフタースプリング２２の上端に当接されるネジ本体２７Ａと、ネジ本体２７Ａの下端から下方に向けて突出したガイド軸部２７Ｂとを備えており、ガイド軸部２７Ｂがリフタースプリング２２の内周部に挿入されている。

このＢＰＦ調整ネジ２７をねじ込んで下方に移動させると、リフタースプリング２２は連結プレート２５とＢＰＦ調整ネジ２７のネジ本体２７Ａとによって押圧されて収縮される。つまり、大きな初期荷重が与えられることになる。この場合、リフタースプリング２２が所定量（本実施形態では０．５６ｍｍ）だけ収縮するためには、大きな荷重が必要となりＢＰＦ設定荷重が大きくなる。
一方、ＢＰＦ調整ネジ２７を緩めて上方に移動させると、リフタースプリング２２は連結プレート２５とＢＰＦ調整ネジ２７のネジ本体２７Ａと間で伸長し、初期荷重が小さくなる。この場合、リフタースプリング２２が所定量（本実施形態では０．５６ｍｍ）だけ収縮するための荷重が小さくなりＢＰＦ設定荷重が小さくなる。

次に、リフター本体２３（ベースプレート２１）の軸線Ｎ方向の位置を制御する変位制御部３０について、図１から図６を参照して説明する。この変位制御部３０は、リフター本体２３（ベースプレート２１）を、チャック部１１から離間させた離間位置４０と、チャック部１１に近接させた１次近接位置４１とに移動させるとともに、１次近接位置４１からさらに一段チャック部１１に近接させた２次近接位置４２に移動させるように構成されている。
本実施形態においては、変位制御部３０は、リフターカム３１とこのリフターカム３１のカム面３２に沿って上下動するカムフォロワ３５とで構成されている。

カムフォロワ３５は、前述した連結軸部３６と、この連結軸部３６の下端に接続されたフォロワ本体３７と、フォロワ本体３７の下端に配設され、カム面３２に沿って転動するカムローラ３８と、を備えている。
リフターカム３１は、図１に示すように概略円環状をなしており、その上面がリフター本体２３を変位させるカム面３２とされ、下面が平坦な基準面３３とされている。なお、本実施形態では、カムフォロワ３５は、図１に示すリフターカム３１を時計回りに回動するように構成されている。

このリフターカム３１の展開図を図３に示す。リフターカム３１のカム面３２は、最も下方に位置する低位部３２Ａと、低位部３２Ａから徐々に上方に向けて突出する第１傾斜部３２Ｂと、この第１傾斜部３２Ｂに連なり基準面３３と平行に延びる中位部３２Ｃと、中位部３２Ｃからさらに一段上方に向けて突出した段差部３２Ｄと、段差部３２Ｄに連なり基準面３３と平行に延びる高位部３２Ｅと、高位部３２Ｅから一段下方に後退した逃げ部３２Ｆと、逃げ部３２Ｆに連なり徐々に下方に向けて後退して低位部３２Ａに接続される第２傾斜部３２Ｇと、を備えている。

ここで、中位部３２Ｃと高位部３２Ｅとの高低差Ｙ１（段差部３２Ｄの高さＹ１）は、低位部３２Ａと中位部３２Ｃとの高低差Ｘ１に対して、０．００３×Ｘ１≦Ｙ１≦０．０２３×Ｘ１の範囲内となるように設定されており、中位部３２Ｃと高位部３２Ｅとの高低差Ｙ１は０．１ｍｍ≦Ｙ１≦０．７ｍｍの範囲とされ、より好ましくは０．２ｍｍ≦Ｙ１≦０．４ｍｍの範囲とされており、本実施形態では０．３ｍｍに設定されている。なお、図３においては、段差部３２Ｄが明確に図示されるように、中位部３２Ｃと高位部３２Ｅとの高低差Ｙ１（段差部３２Ｄの高さ）を誇張して記載している。

次に、第１巻締ロール１５および第２巻締ロール１７について説明する。
第１巻締ロール１５は、チャック部１１とリフター部２０とによって挟持された缶蓋１および缶胴５に対して径方向外方から摺接させることにより、缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とを径方向外方に巻き込むように加工するものである。ここで、第１巻締ロール１５は、概略円板状をなし、外周面に第１巻締ロール１５の径方向内方に向けて凹んだ第１加工溝１６が設けられており、軸線Ｎに平行な回転軸Ｒ１を中心に自転するとともに、軸線Ｎの回りを公転するように構成されている。

第２巻締ロール１７は、第１巻締ロール１５によって径方向外方に巻き込むように加工された缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とを径方向内方へと押圧して潰し加工を行うものである。ここで、第２巻締ロール１７は、概略円板状をなし、外周面に第２巻締ロール１７の径方向内方に向けて凹んだ第２加工溝１８が設けられており、軸線Ｎに平行な回転軸Ｒ２を中心に自転するとともに、軸線Ｎの回りを公転するように構成されている。

次に、このような構成とされた缶の巻締め装置１０による缶の製造方法について説明する。図６に本実施形態である缶の巻締め装置１０によるリフターの変位量およびリフター荷重（軸線Ｎ方向荷重）の変化を示す。
まず、リフター部２０のベースプレート２１の上に缶胴５が載置されるとともに、缶胴５の開口部の上に缶蓋１が載置される。このとき、カムフォロワ３５は低位部３２Ａにあり、図４に示すように、チャック部１１とベースプレート２１の上に載置された缶胴５および缶蓋１とは離間した状態とされている。すなわち、リフター本体２３がチャック部１１から離間した離間位置４０に位置されているのである。また、ＢＰＦ調整ネジ２７によってリフタースプリング２２に初期荷重が負荷されることでＢＰＦが設定されており、本実施形態では、ＢＰＦが３５ｋｇｆ（３４３Ｎ）に設定されている。

この状態でカムフォロワ３５がリフターカム３１の第１傾斜部３２Ｂの上を転動する。すると、カムフォロワ３５によってリフター本体２３が上方に移動し、缶胴５および缶蓋１がチャック部１１に向けて近接していく。そして、カムフォロワ３５が中位部３２Ｃの上を転動する際には、図５に示すように、チャック部１１とリフター本体２３（ベースプレート２１）とによって缶蓋１および缶胴５が挟持される。つまり、リフター本体２３（ベースプレート２１）が図６に示す１次近接位置４１に変位させられるのである。このとき、ベースプレート２１には軸線Ｎ方向の荷重が作用し、この荷重が初期たわみ荷重を超えた場合には、リフタースプリング２２が収縮することになる。これにより、缶胴５および缶蓋１は、リフタースプリング２２によって常にチャック部１１側に押圧される。

このようにチャック部１１とリフター本体２３（ベースプレート２１）とによって缶蓋１および缶胴５が挟持された状態で、第１巻締ロール１５が缶胴５および缶蓋１に径方向外方から摺接し、第１加工溝１６によって缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とが第１加工溝１６の溝面に沿って変形され、径方向外方に向けて巻き込まれるように加工される（巻き込み工程Ｓ１）。

この巻き込み工程Ｓ１においては、カール部４およびフランジ部９が下方に向けて曲げられた際に缶胴５の高さが僅かに低くなる。ここで、本実施形態では、巻き込み工程Ｓ１（第１巻締ロール１５による加工）時において、カムフォロワ３５が段差部３２Ｄを通過して高位部３２Ｅ上を転動することで上方に変位し、リフター本体２３がチャック部１１にさらに近接するように、図６に示す２次近接位置４２へと変位する。

そして、第１巻締ロール１５による加工（巻き込み工程Ｓ１）が終了した後に、第２巻締ロール１７が缶胴５および缶蓋１に径方向外方から摺接し、第２加工溝１８によって缶蓋１のカール部４と缶胴５のフランジ部９とが径方向内方に向けて押圧される（潰し工程Ｓ２）。このとき、カムフォロワ３５は高位部３２Ｅの上を転動しており、リフター部２０は２次近接位置４２に位置させられている。
このあと、カムフォロワ３５は逃げ部３２Ｆおよび第２傾斜部３２Ｇの上を転動し、リフター本体２３が下方側へと後退し、成形された缶が取り出される。
このように巻き込み工程Ｓ１と潰し工程Ｓ２とによって、図７に示すような二重巻締め部５０が形成され、缶蓋１が缶胴５の開口部に装着される。

このような構成とされた本実施形態である缶の巻締め装置１０においては、カムフォロワ３５がリフターカム３１の中位部３２Ｃの上を転動することでリフター本体２３（ベースプレート２１）が１次近接位置４１に変位させられ、リフター本体２３（ベースプレート２１）とチャック部１１とによって缶胴５と缶蓋１とが挟持された状態で、第１巻締ロール１５によって巻き込み加工が行われる。この第１巻締ロール１５による加工時（巻き込み工程Ｓ１）において缶蓋１のカール部４および缶胴５のフランジ部９が径方向外方に折り曲げられて缶胴５の高さが僅かに低くなった際に、カムフォロワ３５が段差部３２Ｄを通過して高位部３２Ｅの上を転動することでリフター本体２３（ベースプレート２１）が１次近接位置４１からさらに一段チャック部１１に近接させた２次近接位置４２に移動させられる。よって、巻締め時における軸線Ｎ方向荷重の低下（巻締めロス）を防止でき、効率的に軸線Ｎ方向荷重を作用させることにより缶胴５のフランジ部９を延びるように変形させることができる。これにより、二重巻締め部５０におけるオーバラップ量ＯＬを確保して缶の密封性の向上を図ることができる。

また、第１巻締ロール１５による加工時（巻き込み工程Ｓ１）に、リフター本体２３（ベースプレート２１）が１次近接位置４１からさらに一段チャック部１１に近接させた２次近接位置４２に移動させられるので、ＢＰＦの設定を大きくする必要がなく、缶胴５に必要以上の軸線Ｎ方向荷重が作用することがなくなり、缶胴５の座屈変形を防止できる。なお、本実施形態では、図６に示すように、軸方向荷重（リフター荷重）が６００Ｎ以下に抑えられている。

また、本実施形態では、リフターカム３１において、リフター本体２３（ベースプレート２１）を１次近接位置４１とする中位部３２Ｃと２次近接位置４２とする高位部３２Ｅとの高低差Ｙ１（段差部３２Ｄの高さＹ１）が、リフター本体２３（ベースプレート２１）を離間位置４０とする低位部３２Ａと中位部３２Ｃとの高低差Ｘ１に対して、０．００３×Ｘ１≦Ｙ１≦０．０２３×Ｘ１の範囲内に設定されている。つまり、２次近接位置４２と１次近接位置４１との間の変位量Ｙが、１次近接位置４１と離間位置４０との間の変位量Ｘに対して、０．００３×Ｘ≦Ｙ≦０．０２３×Ｘの範囲内に設定されているのである。

なお、本実施形態では、リフター本体２３（ベースプレート２１）を１次近接位置４１とする中位部３２Ｃと２次近接位置４２とする高位部３２Ｅとの高低差Ｙ１（段差部３２Ｄの高さＹ１）が、０．１ｍｍ≦Ｙ１≦０．７ｍｍの範囲とされ、より好ましくは０．２ｍｍ≦Ｙ１≦０．４ｍｍの範囲とされており、より具体的には０．３ｍｍに設定されており、つまり、２次近接位置４２と１次近接位置４１との間の変位量Ｙが０．３ｍｍに設定されているのである。

このように２次近接位置４２と１次近接位置４１との間の変位量Ｙ（中位部３２Ｃと高位部３２Ｅとの高低差Ｙ１）が設定されているので、巻締めロスの発生を確実に防止してオーバーラップ量ＯＬを確保し缶の密封性向上を図ることができるとともに、缶胴５に作用する軸線Ｎ方向荷重を低く抑えて缶胴５の座屈変形を確実に防止できる。

また、本実施形態においては、リフター本体２３（ベースプレート２１）を１次近接位置４１とする中位面が基準面３３（リフターカム３１の下面）と平行に延びるように構成されており、１次近接位置４１においてリフター本体２３（ベースプレート２１）は一定の軸線Ｎ方向位置に保持されていることになる。このように構成することにより、第１巻締ロール１５による加工（巻き込み加工）を開始する前から、缶胴５の座屈変形が起こらない程度に軸線Ｎ方向荷重が負荷されることになり、缶胴５のフランジ部９の変形が促進されてオーバラップ量ＯＬを確保し易くなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、変位制御部を、リング状のリフターカムとカムフォロワとからなるものとして説明したが、これに限定されることはなく、軸線方向に移動可能なサーボモータと制御部とを備えたものであってもよい。
また、カムを用いる場合においても円環状をなすものでなくてもよい。また、カムフォロワの構成についても特に限定はない。

さらに、第１巻締ロールおよび第２巻締ロールをそれぞれ１つずつ備えたものとして説明したが、これに限定されることはなく、第１巻締ロールおよび第２巻締ロールはそれぞれ複数であってもよい。
また、ＢＰＦを３５ｋｇｆ（３４３Ｎ）に設定したもので説明したが、ＢＰＦの設定は、缶胴の形状、材質等を考慮して適宜設定することが好ましい。

以下に、本発明の効果を検証するために行った比較実験の結果について説明する。
比較例１として、図８に示すようにリフター本体（ベースプレート）を変位させて、ＢＰＦ設定を３５ｋｇｆ（３４３Ｎ）として缶の巻き締めを行った。
比較例１として、図８に示すようにリフター本体（ベースプレート）を変位させて、ＢＰＦ設定を６５ｋｇｆ（６３７Ｎ）として缶の巻き締めを行った。
本発明例として、図６に示すようにリフター本体（ベースプレート）を変位させて、ＢＰＦ設定を３５ｋｇｆ（３４３Ｎ）として缶の巻き締めを行った。

前述のように巻き締めることで成形された缶の二重巻き締め部のオーバラップ量ＯＬと、巻き締め加工時の軸線方向荷重（リフター荷重）の最大値を比較した。また、缶の密封性と缶胴の座屈変形について評価した。比較、評価結果を表１に示す。

表１に示すように、ＢＰＦ設定を３５ｋｇｆ（３４３Ｎ）とした比較例１では、軸線方向荷重が６００Ｎ以下とされ、缶胴の座屈変形の発生は抑えられるが、二重巻き締め部のオーバラップ量ＯＬが１．１と小さく、密封性に劣っている。
一方、ＢＰＦ設定を６５ｋｇｆ（６３７Ｎ）とした比較例２では、二重巻き締め部のオーバラップ量ＯＬが１．３であって密封性が確保されているものの、軸線方向荷重が６００Ｎを大きく超えており、缶胴の座屈変形が発生するおそれがある。

これに対して、本発明例においては、二重巻き締め部のオーバラップ量ＯＬが１．２であって密封性が確保されており、さらに、軸線方向荷重が６００Ｎ以下とされ、缶胴の座屈変形の発生を抑えることができることが確認された。
このように本発明によれば、缶胴の座屈変形を防止するとともに二重巻締め部のオーバラップ量を確保することで密封性の良い缶を成形可能な缶の巻締め装置を提供することができる。

１ 缶蓋
４ カール部
５ 缶胴
９ フランジ部
１０ 缶の巻締め装置
１１ チャック部
１５ 第１巻締ロール
１７ 第２巻締ロール
２０ リフター部
２１ ベースプレート
２２ リフタースプリング（スプリング）
２３ リフター本体
３０ 変位制御部
３１ リフターカム（カム）
３２Ａ 低位部
３２Ｃ 中位部
３２Ｄ 段差部
３２Ｅ 高位部
３５ カムフォロワ
４０ 離間位置
４１ １次近接位置
４２ ２次近接位置
Ｎ 軸線
Ｓ１ 巻き込み工程
Ｓ２ 潰し工程

Claims (5)

1. 径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、フランジ部を有する缶胴の開口部に巻き締めて缶を成形する缶の巻締め装置であって、
   前記缶蓋に当接されるチャック部と、
   前記缶胴を保持するとともに前記缶胴の軸線方向に移動するリフター部と、
   前記チャック部および前記リフター部によって前記軸線方向に挟持された前記缶胴および前記缶蓋に対して、径方向外方側から摺接して前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する第１巻締ロールと、
   該第１巻締ロールによって巻き込まれた前記フランジ部と前記カール部とをさらに径方向内方に向けて押圧する第２巻締ロールと、を有し、
   前記リフター部は、前記缶胴の底面を保持するベースプレートと、該ベースプレートを前記チャック側に付勢するスプリングと、該スプリングと前記ベースプレートを支持するリフター本体と、前記リフター本体の前記軸線方向位置を調整する変位制御部と、を備え、
   前記変位制御部は、カムと、前記リフター本体の下方側に接続されるカムフォロワと、を備えており、
   前記カムは、最も下方に位置して前記リフター本体を前記チャック部から離間させた離間位置とする低位部と、前記リフター本体を上昇させて前記缶胴および前記缶蓋を挟持するように前記チャック部に近接させた１次近接位置とする中位部と、前記第１巻締ロールによる加工時において前記リフター本体を前記１次近接位置からさらに前記チャック部に近接させた２次近接位置に移動させるための段差部と、前記２次近接位置とする高位部が設けられていることを特徴とする缶の巻締め装置。
2. 前記２次近接位置と前記１次近接位置との間の変位量Ｙが、前記１次近接位置と前記離間位置との間の変位量Ｘに対して、０．００３×Ｘ≦Ｙ≦０．０２３×Ｘの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の缶の巻締め装置。
3. 前記２次近接位置と前記１次近接位置との間の変位量Ｙが、０．１ｍｍ≦Ｙ≦０．７ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の缶の巻締め装置。
4. 前記１次近接位置において、前記リフター本体は一定の前記軸線方向位置に保持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の缶の巻締め装置。
5. 径方向外側に巻き返されたカール部を備えた缶蓋を、フランジ部を有する缶胴の開口部に巻き締めて缶を成形する缶の製造方法であって、
   前記缶胴および前記缶蓋をチャック部とリフター部とによって前記缶胴の軸線方向に挟持し、径方向外方側から第１巻締ロールを摺接させて前記フランジ部と前記カール部とを巻き込むように加工する巻き込み工程と、
   前記巻き込み工程によって加工された前記フランジ部と前記カール部とを第２巻締ロールを用いて径方向内方に向けて押圧する潰し工程と、を有し、
   前記変位制御部は、カムと、前記リフター本体の下方側に接続されるカムフォロワと、を備えており、
   前記カムは、最も下方に位置して前記リフター本体を前記チャック部から離間させた離間位置とする低位部と、前記リフター本体を上昇させて前記缶胴および前記缶蓋を挟持するように前記チャック部に近接させた１次近接位置とする中位部と、前記第１巻締ロールによる加工時において前記リフター本体を前記１次近接位置からさらに前記チャック部に近接させた２次近接位置に移動させるための段差部と、前記２次近接位置とする高位部が設けられており、
   前記巻き込み工程において、前記リフター部が、前記１次近接位置から前記チャック部に対してさらに近接させた２次近接位置に移動されることを特徴とする缶の製造方法。
   

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