JP5452465B2

JP5452465B2 - 缶巻締め装置

Info

Publication number: JP5452465B2
Application number: JP2010291175A
Authority: JP
Inventors: 啓菅原; 誉章田中; 千春伊東; 裕田部; 卓也吉田; 泰浩花房
Original assignee: Kirin Brewery Co Ltd; Universal Can Corp
Current assignee: Kirin Brewery Co Ltd; Altemira Can Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: JP2012135805A

Description

本発明は、缶胴に缶蓋を巻締める装置に関する。

缶胴に缶蓋を巻締める場合、内容物を充填した缶胴をリフター上に載せるとともに、その缶胴のフランジ部に被せた缶蓋内にチャック部材を嵌合することにより、これら缶胴と缶蓋とをリフターとチャック部材との間に挟持した状態とし、チャック部材と缶蓋を外側から押圧するシーミングロールとにより、缶胴のフランジと缶蓋外周部のカール部とを挟み込みながら巻締めるようにしている。この場合、円周方向に均一に巻締めるために、缶胴と缶蓋とをリフターとチャック部材との軸心に正確に芯合わせする必要がある。このため、チャック部材の軸心上にノックアウトパッドが軸心に沿って移動可能に設けられており、チャック部材が缶蓋に嵌合する前に、まずノックアウトパッドが缶蓋のパネル部の外周部を押さえて缶蓋をチャック部材の軸心に合わせるようにしている。

このようなノックアウトパッドを備えた缶巻締め装置として、例えば特許文献１では、缶蓋のパネル部の上面に、複数の円弧状ビードが円周方向に沿って形成されるとともに、これら円弧状ビードが内接する円周上にタブの外側部も内接するように配設されており、ノックアウトパッドが缶蓋に当接すると、ノックアウトパッドの内壁と缶蓋のタブ外側及び各円弧状ビードとが接触係合することにより、缶蓋がノックアウトパッドに芯合わせされるようになっている。

特公平２−４７３００号公報

ところで、材料の節約、耐圧強度の向上等の要請から、蓋材が薄肉化するとともに缶蓋のパネル部が小径化してきており、そのパネル部に設けられるビードやタブの設置面積が小さくなってきている。特許文献１記載の技術では、パネル部の直径が大きくタブの外側に寸法的な余裕がある場合は適応が容易であるが、パネル部の直径が小さくなると、ノックアウトパッドがタブに当って押圧することにより、タブに圧痕がつき易い。また、圧痕とならないまでも、タブが回転して、開缶不良の原因となり易い。この場合、タブを小さくして、パネル部の外周部にノックアウトパッドを配置するためのスペースをあけることも考えられるが、タブが小さいと開缶性が悪くなるという不具合が生じる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、パネル部を小径化した缶蓋においても、タブの圧痕や回転等の不良が生じることなく、缶蓋を正確に芯合わせして、円周方向に均一な巻締めを行うことができる缶巻締め装置を提供することを目的とする。

本発明の缶巻き締め装置は、カウンターシンク部内側に４５．０ｍｍ〜４７．５ｍｍの直径のパネル部が形成された缶蓋を缶胴のフランジ部に巻締める装置であって、前記缶胴のフランジ部に被せた缶蓋内に嵌合するチャック部材と、缶蓋の半径方向外方位置から半径方向内方に移動して前記チャック部材との間で缶胴のフランジ部と缶蓋とを巻締めるシーミングロールとが備えられるとともに、前記チャック部材の軸心上に、缶蓋の前記パネル部の外周部を押さえるためのノックアウトパッドが前記軸心に沿って移動可能かつ前記チャック部材から突出可能に設けられ、前記ノックアウトパッドは、その外周部に、前記チャック部材から突出する方向に向かうにしたがって漸次拡径するテーパ状筒部が設けられ、該テーパ状筒部の傾斜角度が前記軸心に直交する平面に対して５０°〜６０°に設定され、前記テーパ状筒部の先端面の内周側及び外周側のコーナー部は、凸状円弧面に形成され、前記凸状円弧面どうしの間に前記軸心に直交する方向の平面部が形成され、前記平面部が前記パネル部への接触面とされていることを特徴とする。

この缶巻締め装置においては、缶蓋のパネル部の外周部に接触するノックアウトパッドのテーパ状筒部が軸心に直交する平面に対して５０°〜６０°の傾斜角度に設定されていることから、その先端面がパネル部に接触する際に、タブに圧痕や回転等を生じさせることなく、缶蓋を正確に芯合わせすることができる。テーパ状筒部の傾斜角度が５０°未満では、テーパ状筒部の内周面がタブの端部（タブテール部）に斜めに接触し、その接触部分の法線方向分力が増し、タブを回転させてしまう。一方、傾斜角度が６０°を超えると、タブの先端部を垂直方向（パネル部の表面に対する法線方向）に押す力が大きくなり、タブに圧痕を生じさせるので、好ましくない。

また、テーパ状筒部の先端面の凸状円弧面どうしの間に軸心に直交する方向の平面部が形成され、その平面部がパネル部への接触面とされているので、缶蓋を押さえたときの圧痕の発生をより確実に防止することができる。

本発明の缶巻締め装置によれば、缶蓋のパネル部の外周部に接触するノックアウトパッドのテーパ状筒部が軸心に直交する平面に対して５０°〜６０°の傾斜角度に設定されていることから、タブに圧痕や回転等を生じさせることなく、缶蓋を正確に芯合わせすることができ、円周方向に均一な巻締めを行うことができる。

本発明に係る缶巻締め装置の実施形態におけるノックアウトパッドのテーパ状筒部を示す部分断面図である。缶蓋に実施形態のノックアウトパッドが接触し、チャック部材が嵌合した状態を示し、図３（ｃ）に示す状態の部分断面図である。実施形態の缶巻締め装置により缶蓋を缶胴に巻締めている状態を（ａ）〜（ｄ）に工程順に示す断面図である。実施形態の缶巻締め装置における一組の巻締めユニットを概略的に示した正面図である。缶蓋の例を示す（ａ）が正面図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線に沿う端面図である。

以下、本発明に係る缶巻締め装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。
まず、缶巻締め装置により巻締められる缶蓋について説明しておくと、この缶蓋１は、図５に示すように、その中央部分に配置される円板状をなすパネル部２と、パネル部２の外周部のコーナー部３を介して連続し下方に向けた環状凹部４を形成するカウンターシンク部５と、カウンターシンク部５の外周縁から上方に向けてほぼ拡径しながら延在するチャックウォール６と、チャックウォール６の外周縁から連なり上方に湾曲しながら拡径するショルダー部７と、ショルダー部７から半径方向外方に延在しその外周縁部を下方かつ半径方向内方に向けて折り返してなるカール部８とから構成されている。

パネル部２には、内容物の飲料を飲む際の開口部となるスコア９が形成されるとともに、このスコア９を破断するためのタブ１０が取り付けられている。このタブ１０は、パネル部２の中心部に形成されるリベット１１によりパネル部２に固定され、このリベット２から半径方向に沿ってパネル部２の外周部付近まで延在し、その端部（タブテール部）１０ａが配置される位置には、パネル部２の一部を窪ませてなる指掛け凹部１２が形成されている。
また、パネル部２とカウンターシンク部５の内側壁部５ａとの間のコーナー部３は、円弧面によって形成されている。
この缶蓋１は、板厚が０．２３０ｍｍ以下の蓋材、たとえば０．２１０ｍｍ〜０．２３０ｍｍのアルミニウム合金製蓋材を用いて形成され、公称２０４径（缶胴に巻締めた後の巻締め部の外径が６２．０ｍｍ〜６２．４ｍｍ）で、パネル部２の外径（カウンターシンク部５の内側壁部５ａの外径）Ｄが４５．０ｍｍ〜４７．５ｍｍ、パネル部２からカウンターシンク部５に至るコーナー部３の円弧面の曲率半径が０．３５ｍｍ〜０．８０ｍｍに形成される。

一方、この缶蓋１が巻締められる缶胴２１は、アルミニウム合金製板材を絞りしごき加工（ＤＩ加工）することにより形成した有底筒状の胴部２２に、その開口端部から縮径したネック部２３が形成され、このネック部２３の上端に外向きのフランジ部２４が連続して形成された形状とされている。

そして、この缶胴２１と缶蓋１とを巻締めるための缶巻締め装置は図４に示すように構成される。
この缶巻締め装置３１は、図示略の巻締め機本体のターレットに、缶胴２１を載置して上下移動及び回転駆動されるリフター３２と、缶胴２１に被せた缶蓋１を上方から押さえながら缶蓋１の内側に配置される缶蓋支持具３３と、この缶蓋支持具３３とリフター３２との間に挟持された状態で回転させられる缶胴２１及び缶蓋１に半径方向外方位置から接近して巻締め加工を行う複数のシーミングロール３４，３５との組み合わせからなる巻締めユニットが周方向に間隔を開けて複数組設けられている。そして、これらリフター３２、缶蓋支持具３３及びシーミングロール３４，３５は、巻締め機本体のターレットの旋回により、周方向に移動しつつリフター３２と缶蓋支持具３３との間に缶胴２１及び缶蓋１を受け入れてこれらを挟持した状態とし、シーミングロール３４，３５で巻締めるようになっている。図４にはリフター３２、缶蓋支持具３３及びシーミングロール３４，３５からなる巻締めユニットを一組のみ示している。

リフター３２は、缶胴２１が載置されるリフタープレート３６、及びこのリフタープレート３６を上方に付勢するスプリング等を保持したホルダー部３７が備えられており、巻締め機本体のターレットとともに旋回することにより、巻締め機本体に固定状態のリング状カム（図示略）に沿って移動しながら矢印Ａで示すように上下移動し、矢印Ｂ１で示すように自身の軸心Ｘ回りに回転駆動させられる構成である。

缶蓋支持具３３は、缶蓋１を上方から押さえるノックアウトパッド４１と、このノックアウトパッド４１の周囲にノックアウトパッド４１と同一の軸心上に配置され缶蓋１のチャックウォール６の内周面側を支持するチャック部材４２とが備えられており、リフター３２と同一の軸心上に配置される。したがって、リフター３２、缶蓋支持具３３のノックアウトパッド４１、チャック部材４２は同一の軸心Ｘ上に配置されている。

チャック部材４２は、図２に拡大して一部を示したように、その外周面に、巻締め時にシーミングロール３４，３５から加えられる半径方向内方に向けた押圧力を缶蓋１のチャックウォール６の内側で支持するウォール支持面４３が、チャック部材４２の軸心Ｘに対して上方に向かうにしたがって漸次拡径する方向に例えば４°の傾斜角度で形成され、そのウォール支持面４３の下方に、缶蓋１のカウンターシンク部５内に嵌合する環状突出部４４が形成され、この環状突出部４４の内側にノックアウトパッド４１を収容するための凹部４５が形成されている。なお、このチャック部材４２は、その上部が巻締め機本体のターレットに回転自在に支持されているとともに、ターレットの旋回に伴い、巻締め機本体のラックにピニオンギヤが係合して図４の矢印Ｂ２で示すように回転駆動されるようになっている。

ノックアウトパッド４１は、チャック部材４２の軸心Ｘ上に上下移動可能に配置される支持軸４６（図３参照）と、この支持軸４６の先端に固定された水平な円板部４７と、その円板部４７の外周部に一体に形成されたテーパ状筒部４８とから構成されている。支持軸４６は、軸心Ｘを中心に回転自在に支持されているとともに、前述したターレットの旋回に伴い図示略のロッドを介して巻締め機本体のカムによって上下動され、その上下動により、ノックアウトパッド４１の円板部４７がチャック部材４２の凹部４５内に収容された位置（図３（ａ）参照）と、環状突出部４４の先端よりも下方に突出する位置（図３（ｂ）参照）との間を往復移動させられるようになっている。

テーパ状筒部４８は、円板部４７の外周部に、チャック部材４２から突出する方向に向かうにしたがって漸次拡径する形状に形成され、図１に示すように、このテーパ状筒部４８の板厚の中心Ｚと軸心Ｘに直交する平面Ｌとのなす傾斜角度θが５０°〜６０°に設定されている。また、テーパ状筒部４８の先端部には、軸心Ｘに直交する平面部４９が形成され、この平面部４９が缶蓋１のパネル部２への接触面とされ、その内周部側に曲率半径Ｒ１の凸状円弧面５０、外周部側に曲率半径Ｒ２の凸状円弧面５１がそれぞれ形成されている。例えば、平面部４９の幅Ｗは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍ、内周部側の凸状円弧面５０の曲率半径Ｒ１は０．２ｍｍ〜０．７ｍｍ、外周部側の凸状円弧面５１の曲率半径Ｒ２は０．２ｍｍ〜０．７ｍｍに設定される。

シーミングロール３４，３５は、外周面に成形凹部５５，５６が周方向に沿って形成され、缶蓋支持具３３に対して図４の矢印Ｅ，Ｆで示すように半径方向に離間接近するとともに、自身の軸心Ｙ１，Ｙ２の回りに回転自在に支持されており、リフター３２と缶蓋支持具３３との間に挟持されて回転している缶胴２１のフランジ部２４上の缶蓋１のカール部８に半径方向外方位置から順番に接近して成形しながら巻締めるようになっている。

このように構成された缶巻締め装置３１によって缶胴２１に缶蓋１を巻締める場合、ターレットによって旋回される各リフター３２に順次缶胴２１が供給されるとともに、そのリフター３２に載置された状態の缶胴２１のフランジ部２４の上に図３（ａ）に示すように缶蓋１が１枚ずつ供給され、缶胴２１内のヘッドスペース部分に窒素ガスが供給されて、内部の空気を窒素ガスにより置換した後、ノックアウトパッド４１が下降して図３（ｂ）に示すように缶蓋１のパネル部２を上方から押さえる。

このノックアウトパッド４１は、前述したように、テーパ状筒部４８が軸心Ｘと直交する平面Ｌに対して５０°〜６０°の範囲で傾斜しているので、缶蓋１とノックアウトパッド４１との若干の芯ずれ等により、缶蓋１のタブ１０のテール部１０ａにテーパ状筒部４８の先端面が接触したとしても、接触部分の法線方向分力が比較的小さいので、タブ１０に圧痕や回転を生じさせることがない。テーパ状筒部４８の傾斜角度θが５０°未満であると、テーパ状筒部４８の内周面がタブ１０の端部（タブテール部１０ａ）に斜めに接触し、その接触部分の法線方向分力が増し、タブ１０を回転させてしまう。一方、傾斜角度θが６０°を超えると、タブ１０の端部を垂直方向（パネル部２の表面に対する法線方向）に押す力が大きくなり、タブ１０に圧痕を生じさせる。
このテーパ状筒部４８の傾斜角度θを５０°〜６０°に設定したことにより、チャック部材４２を嵌合させる前に、ノックアウトパッド４１によって、タブ１０の回転や圧痕を生じさせることなく缶蓋１を正確に芯合わせすることができる。

そして、図３（ｂ）に示すように缶蓋１がノックアウトパッド４１で押さえられた状態から、リフター３２及びノックアウトパッド４１が上昇して缶胴２１及び缶蓋１を押し上げ、図３（ｃ）及び図２に示すようにチャック部材４２の環状突出部４４に缶蓋１のカウンターシンク部５を嵌合して缶蓋１を把持させる。このチャック部材４２の嵌合時は、缶蓋１とノックアウトパッド４１とが芯合わせされているので、チャック部材４２の環状突出部４４は缶蓋１のカウンターシンク部５の環状凹部４に円滑かつ正確に案内され、片当たり等が生じることがない。

次いで、シーミングロール３４，３５が缶胴２１のフランジ２４と缶蓋１とを巻締めて、巻締め部５７を形成した後、リフター３２が下降することにより、図３（ｄ）に示すようにチャック部材４２が缶蓋１から離間する。このとき、ノックアウトパッド４１は缶蓋１を押さえた状態とされ、その後、さらにリフター３２が下降するとともに、ノックアウトパッド４１もチャック部材４２の凹部４５内に戻される。
この一連の巻締め加工において、ノックアウトパッド４１が缶蓋１を正確に芯合わせするので、周方向に均一な巻締め加工を行うことができ、巻締め寸法のばらつきの発生を防止することができる。

次に、実施例について比較例と対比して説明する。
缶胴としては，元板厚が０．２７０ｍｍのアルミニウム合金を成形し、缶蓋としては、元板厚が０．２２０ｍｍのアルミニウム合金を成形した。缶蓋のパネル部の直径は４５．０ｍｍ〜４７．５ｍｍの範囲とした。
そして、ノックアウトパッドについて、そのテーパ状筒部の傾斜角度θが４８°、５０°、６０°、６２°の四種類作製し、缶胴にガスボリューム３．０の内容液を充填して缶蓋を巻締めた。各ノックアウトパッドについて１００缶ずつ巻締め、タブが正規の位置から回転しているものを選択して開缶性を評価した。
この開缶性の評価は、タブを上方、スコアを下方に配置した姿勢でスコアを時計に見立てた場合に、何時の位置までスコアが破断されるかを調査し、８時の位置までスコアが破断した場合を○、その手前でスコアが破断しなくなり開缶が終了した場合を×とした。
また、タブテール部への圧痕の有無を同じく１００缶ずつ調査し、１００缶すべてに圧痕が付いていなかった場合は○、１缶でも圧痕が付いていたものは×とした。
その結果を表１に示す。

この表１の結果からわかるように、ノックアウトパッドのテーパ状筒部の傾斜角度が５０°〜６０°の範囲であると、開缶性が良好で、タブの圧痕の発生もなかった。
このように、本発明のノックアウトパッドを用いることにより、薄肉の蓋材でパネル径を小さくしても、タブの回転や圧痕の発生を防止できることがわかる。

なお、本発明は上記実施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。
ノックアウトパッドのテーパ状筒部は、その板厚の中心Ｚの傾斜角度θが５０°〜６０°であればよく、その内周面及び外周面は、同じ傾斜角度でもよいし、異なる傾斜角度であってもよい。
また、実施形態では本発明の缶巻締め装置により巻締められる缶蓋として、パネル部からカウンターシンク部に至るコーナー部を円弧面に形成したものを用いたが、円弧面に代えてテーパ面に形成したものも用いることができる。

１缶蓋
２パネル部
３コーナー部
４環状凹部
５カウンターシンク部
６チャックウォール
７ショルダー部
８カール部
９スコア
１０タブ
１０ａタブテール部
１１リベット
２１缶胴
２４フランジ部
３１缶巻締め装置
３２リフター
３３缶蓋支持具
３４，３５シーミングロール
４１ノックアウトパッド
４２チャック部材
４７円板部
４８テーパ状筒部
４９平面部（接触面）
５０，５１凸状円弧面

Claims

カウンターシンク部内側に４５．０ｍｍ〜４７．５ｍｍの直径のパネル部が形成された缶蓋を缶胴のフランジ部に巻締める装置であって、前記缶胴のフランジ部に被せた缶蓋内に嵌合するチャック部材と、缶蓋の半径方向外方位置から半径方向内方に移動して前記チャック部材との間で缶胴のフランジ部と缶蓋とを巻締めるシーミングロールとが備えられるとともに、前記チャック部材の軸心上に、缶蓋の前記パネル部の外周部を押さえるためのノックアウトパッドが前記軸心に沿って移動可能かつ前記チャック部材から突出可能に設けられ、前記ノックアウトパッドは、その外周部に、前記チャック部材から突出する方向に向かうにしたがって漸次拡径するテーパ状筒部が設けられ、該テーパ状筒部の傾斜角度が前記軸心に直交する平面に対して５０°〜６０°に設定され、前記テーパ状筒部の先端面の内周側及び外周側のコーナー部は、凸状円弧面に形成され、前記凸状円弧面どうしの間に前記軸心に直交する方向の平面部が形成され、前記平面部が前記パネル部への接触面とされていることを特徴とする缶巻締め装置。