JP5851528B2 - 缶胴縮径装置、缶体ホルダ、缶製造装置および缶体の縮径加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部に清涼飲料水やビール等を収容する飲料用缶の製缶工程において、金属製の缶体に絞り加工を施す缶胴縮径装置、缶体ホルダ、缶製造装置および缶体の縮径加工方法に関する。
本願は、２０１２年２月７日に出願された特願２０１２-２３９５０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

アルミニウム合金素材からなる飲料用のボトル缶は、例えば、円形状に打ち抜いた板材に対して絞り・しごき加工などを施して有底円筒状に成形し、さらに縮径加工等を行うことにより製造される。

特許文献１には、有底円筒状の缶体に縮径加工を施す缶製造装置が記載されている。この缶製造装置は、ベースパッドに固定された缶体に対して絞り型を前進させることにより缶体を縮径する構造となっており、絞り型に取り付けられて缶胴の膨出を防止するガイドリングを絞り型に対して後退自在に設けることにより、絞り型による縮径位置をベースパッドに近づけることが可能となっている。

また特許文献２には、絞り加工により缶胴部を縮径加工する製造方法および製造装置が記載されている。この場合、缶を軸方向に支持しながら縮径する工程を多段階に繰り返すことにより、ボトム側あるいは開口側に向かって縮径する等の形状を有する缶を成形することが可能となっている。

特開２００３−２００２３５号公報 特開２００４−１８８４２３号公報

このようなボトル缶の成形加工において、缶軸方向に長い変形をさせる加工や、径変化量の大きな加工など、１回の加工量を大きくすることが求められている。しかしながら、１回の加工量を大きくするには缶胴を絞り型に押し込む荷重（いわゆるネック成形荷重）が大きくなるため、缶底が沈み込んだり缶胴が膨出したりしやすくなるおそれがある。

また、近年、缶底から開口部までに複数段の縮径部と拡径部とを有する形状を有する異形缶などを成形するため、従来よりも缶底に近い部分に加工を行うことが求められている。

特許文献１に記載された装置を用いて底部近傍に縮径部を設けようとする場合、ガイドリングがベースパッドに当接するとさらに後退する構造により、縮径位置を底部に近づけることができる。しかしながら、ベースパッドと絞り型との間にガイドリングが設けられていることにより、ガイドリングの長さ分は縮径位置が底部から離れてしまう。この構造においてさらに縮径位置を底部に近づけるには、ガイドリングの長さを小さくすることになるが、ガイドリングの長さが小さすぎると缶胴の膨出等を防止することが難しくなる。また、ガイドリングと絞り型とが離間しているため、ガイドリングと絞り型との間の部分では缶胴を拘束するものがなく、膨出等が生じるおそれがある。

一方、特許文献２に記載された装置を用いる場合、缶胴の成形加工の前に予め開口部にフランジ加工を施しているが、フランジ加工後の拡径成形は不可能であるため、デザインに制約がかかってしまう。すなわち、フランジ加工が施された缶を開口側と底部から軸方向に挾持しているため、拡径成形が不可能であり、開口部側から加工した部分については開口部が最も小径となり、またボトム側から加工した部分についてはボトム側が最も小径となるので、中途部分でくびれた形状を有する異形缶は製造できない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、金属素材からなる缶体の胴部に対して底部近傍まで縮径加工を施して、底部近傍がくびれた異形缶の提供を可能にすることを目的とする。

本発明は、一端が開口された有底円筒形状の缶体における胴部に縮径加工を施す缶胴縮径装置であって、缶体の底部に当接するベースパッド、および前記缶体の胴部外周面の前記底部側を拘束するとともに前記ベースパッドに対して缶軸方向に相対的に進退自在である略円筒状の第１拘束リングを備え、前記缶体の底部を保持する缶体ホルダと、前記缶体ホルダに対して缶軸方向に進退することにより前記胴部を縮径加工するダイを備える縮径用のダイ部と、前記ダイの前進に伴い、前記第１拘束リングを前記缶軸方向に後退させる第１拘束リング移動手段とを有する。

この缶胴縮径装置によれば、ダイの前進に伴い、缶体の胴部外周面を拘束する第１拘束リングをベースパッドに対して後退させるので、缶体の胴部外周面を拘束しながらダイを缶体の底部に近接させ、底部近傍まで縮径加工を施すことができる。一方、第１拘束リングよりも開口部側の胴部を加工する際には、第１拘束リングは移動することなく、缶体の底部側の胴部を拘束して、加工時の弾性変形を抑えることができる。これにより、外径変化を伴う加工において、圧延材料の素材異方性に起因する肉厚のばらつきの発生を抑えることができる。

この缶胴縮径装置において、前記第１拘束リング移動手段は、前記缶体ホルダに対する前記ダイの接近に伴い前記第１拘束リングを押し下げて後退させる押し下げ手段と、前記第１拘束リングを後退前の位置に復帰させる復帰手段とを有することが好ましい。また、前記押し下げ手段は、前記ダイ部に設けられて前記第１拘束リングの先端に当接する当接部を有することが好ましい。

この場合、ダイの接近と第１拘束リングの後退とを物理的にリンクさせることにより、確実にダイを底部近傍まで前進させることができる。

この缶胴縮径装置において、前記押し下げ手段は、前記ダイ部に備えられ、前記ダイから前記缶体ホルダに向けて前方に突出して前記胴部外周面の開口部側を拘束する略円筒状の第２拘束リングであり、この第２拘束リングの先端は、前記第１拘束リングの前記先端に当接する前記当接部であることが好ましい。この場合、ダイの近傍に第２拘束リングが配置されるので、ダイの近傍における胴部の膨出を効果的に防止することができる。

この缶胴縮径装置において、前記復帰手段は、前記缶体ホルダに設けられて、前記ベースパッドに対して前進させるように付勢する弾性保持体が備えられていることが好ましい。この場合、缶体の成形時にダイ部の当接部に押圧されて後退した第１拘束リングを、ダイ部の後退に伴い容易に前進させることができる。

この缶胴縮径装置において、前記第１拘束リング移動手段は、前記第１拘束リングを進退させる駆動手段と、この駆動手段を制御する制御手段とを備えてもよい。この場合、たとえばダイの位置を検出するセンサやアクチュエータ等を用いて、ダイと第１拘束リングとを接触させずに、適切なタイミングで第１拘束リングを進退させることができる。

また、本発明は一端が開口された有底円筒状の缶体を保持する缶体ホルダであって、缶体の底部に当接するベースパッドと、前記缶体の胴部外周面の底部側を拘束するとともに前記ベースパッドに対して缶軸方向に相対的に進退自在である略円筒状の拘束リングとを備える。

また、本発明は一端が開口された有底円筒形状の缶体に加工を施す缶製造装置であって、上述の缶体ホルダを複数備えるとともに、前記缶体ホルダに対して前記缶軸方向に進退することにより前記缶体の胴部を加工する少なくとも１つの加工用ダイ部と、前記缶体ホルダを前記加工用ダイ部に対して間欠的に移動させる缶体ホルダ移動手段とを備え、前記加工用ダイ部は、少なくとも１つが前記缶体の前記胴部を縮径加工する縮径用ダイ部である。

この缶製造装置において、前記加工用ダイ部が複数備えられるとともに、少なくとも１つが前記缶体の前記胴部を拡径加工する拡径用ダイ部であることが好ましい。

また、本発明は一端が開口された有底円筒形状の缶体における胴部に縮径加工を施す方法であって、略円筒状の拘束リングを用いて缶体の胴部外周面の底部側を拘束しながら、前記缶体の底部を保持し、前記拘束リングを後退させながら、前記胴部を縮径加工するダイを前記缶体の開口部から前記底部に向けて前進させて前記缶体の前記胴部に圧入することにより、前記ダイの先端部を前記缶体の前記底部近傍まで到達させ、前記胴部を前記開口部から前記底部近傍まで縮径加工する。

本発明によれば、金属素材からなる缶体の胴部に対して底部近傍まで縮径加工を施して、底部近傍がくびれた異形缶を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る缶体ホルダを備えた缶胴縮径装置において、成形前の缶体を保持させた状態を示す断面図である。 図１に示す缶胴縮径装置において、ダイの先端部近傍を示す部分拡大断面図である。 図１に示す缶胴縮径装置において、ダイ部が前進し、缶体の開口部がダイに押し込まれた状態を示す断面図である。 図１に示す缶胴縮径装置において、当接部が第１拘束リングの先端に当接した状態を示す断面図である。 図１に示す缶胴縮径装置において、第１拘束リングが当接部に押し下げられ、缶体の胴部が底部近傍までダイによって成形された状態を示す断面図である。 図１に示す缶胴縮径装置において、ダイ部が後退してダイから缶体の胴部が抜き取られ、第１拘束リングが弾性保持体によって付勢されて前進した状態を示す断面図である。 図１に示す缶胴縮径装置において、成形された缶体が缶体ホルダから取り外された状態を示す断面図である。 本発明に係る缶胴縮径装置によって製造されるボトル缶の各工程における形状を示す断面図である。 缶体を拡径させる缶胴拡径装置において、拡径前の缶体を保持させた状態を示す断面図である。 図９に示す缶胴拡径装置において、ダイ部が前進し、缶体の開口部にパンチが押し込まれた状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係り第２拘束リングを備える缶胴縮径装置において、成形前の缶体を保持させた状態を示す断面図である。 図１１に示す缶胴縮径装置において、ダイ部が前進し、缶体の開口部がダイに押し込まれるとともに、第２拘束リングの当接部が第１拘束リングの先端に当接した状態を示す断面図である。 図１１に示す缶胴縮径装置において、第１拘束リングが当接部に押し下げられ、缶体の胴部が開口部から所定位置までダイによって成形された状態を示す断面図である。 図１１に示す缶胴縮径装置において、ダイ部が後退し、第１拘束リングが弾性保持体によって付勢されて前進した状態を示す断面図である。 図１１に示す缶胴縮径装置において、成形された缶体が缶体ホルダから取り外された状態を示す断面図である。 図１に示す缶胴縮径装置を備える缶製造装置の概略を示す正面図である。 図１６のＩ−Ｉ線に沿う矢視図である。 第１拘束リング移動手段の別の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の缶体ホルダ、缶胴縮径装置および缶製造装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の缶胴縮径装置１０は、本発明に係る缶体ホルダ２０を備え、一端が開口された有底円筒形状の缶体１００における胴部１０２に縮径加工を施す装置である。なお、一端が開口された有底円筒形状としては、いわゆるＤＩ缶、底部を巻締めた３ピース缶、インパクト缶などが適用可能である。

缶胴縮径装置１０は、図１に示すように、缶体１００を保持する缶体ホルダ２０と、缶体１００を縮径加工するダイ７０を備える縮径用のダイ部６０とを有する。この缶胴縮径装置１０では、缶体ホルダ２０に対してダイ部６０が缶軸方向に沿って進退することにより、ダイ７０によって缶体１００の胴部１０２が加工される。

缶体ホルダ２０は、缶体１００の底部１０１に当接するベースパッド３０と、缶体１００の胴部１０２の外周面の底部１０１側を拘束する略円筒状の第１拘束リング４０とを備えている。ベースパッド３０は、ゴム等の弾性体により環状に形成され、略円筒状のベースパッドホルダー３１の先端面に固定されている。

ベースパッドホルダー３１は、後端部がベースパッドホルダープレート３２に固定されており、内部に円柱状の空洞が形成されている。この空洞には、ベースパッドホルダープレート３２に設けられたエア流路３２ａを通じて導入・排気されるエアにより進退自在に収容されたプランジャー２３が配置されている。

第１拘束リング４０は、缶体１００を収容可能な略円筒状に形成され、ベースパッド３０およびプランジャー２３によって底部を塞がれているとともに、その内周面がベースパッドホルダー３１の外周面に嵌合することにより、ベースパッド３０に対して缶軸方向に沿って相対的に進退自在に設けられている。第１拘束リング４０には、第１拘束リング４０をベースパッド３０に対して前進させるように付勢するスプリング（弾性保持体・復帰手段）５０が備えられている。すなわち、第１拘束リング４０は、ベースパッドホルダー３１の円筒部分の外周面に嵌合するとともにガイドピン２２によって支持され、スプリング５０によって前方（図の左方）に向けて付勢されながら、缶軸方向に進退可能となっている。なお、この缶胴縮径装置１０において、ベースパッド３０とベースパッドホルダー３１とを一体に形成してもよい。

また、第１拘束リング４０には、缶体１００を押圧保持するエアーチャックユニット２１が設けられている。エアーチャックユニット２１は、第１拘束リング４０を径方向に貫通するエア流路４０ａに接続するように設けられたエア供給部２４からエアを供給されることにより膨張し、第１拘束リング４０の内周面から缶軸に向けて突出して第１拘束リング４０に収容された缶体１００を外周面から缶軸に向けて押圧し、缶体１００を保持することができる。このエアーチャックユニット２１では、第１拘束リング４０が後退することによりエア供給部２４との接続が切断され、缶体１００に対する押圧が解除される。

缶体ホルダ２０に対向するダイ部６０は、缶体ホルダ２０に対して進退可能に設けられ、同心の二重円筒状に設けられた外側ダイ７１および内側ダイ７２からなるダイ７０と、ダイ７０の内側に嵌合した円柱状のコア７３と、ダイ７０およびコア７３を保持する有底円筒状のダイホルダ８０とを備えている。

コア７３は、ダイホルダ８０の底面８０ａに当接するとともにダイホルダ８０の内周面８０ｂに嵌合するフランジ部７３ａを有し、このフランジ部７３ａをダイホルダ８０に嵌合させることにより、ダイホルダ８０と軸線を一致させるように位置決めされた状態で保持されている。コア７３には、フランジ部７３ａと同軸に円柱部７３ｂが設けられているとともに、これらフランジ部７３ａおよび円柱部７３ｂを貫通するエア流路７３ｃが設けられている。このエア流路７３ｃは、円柱部７３ｂの先端面で開口しているとともに、ダイホルダ８０に設けられたエア流路８０ｃに連通しており、外部のエア供給装置（図示せず）から供給されるエアを流通させることができる。

ダイ７０を構成する外側ダイ７１は、ダイホルダ８０の内周面８０ｂに嵌合するとともにコア７３のフランジ部７３ａに当接することにより、ダイホルダ８０に対して位置決めされた状態で保持されている。一方、内側ダイ７２は、コア７３の円柱部７３ｂに嵌合するとともにコア７３のフランジ部７３ａに当接することにより、コア７３に対して位置決めされた状態で保持されている。

図２に示すように、内側ダイ７２の外周面７２ａは缶軸方向に延びるストレート状に形成されており、その外側に嵌められた外側ダイ７１の内周面７１ａは、先端部のみ内径が大きく形成されている。このため、外側ダイ７１の内周面７１ａと内側ダイ７２の外周面７２ａとの間において、先端部は比較的幅の広い円筒状の導入部ｓ１が形成されており、先端部を除く大部分には幅の微小な円筒状隙間ｓ２が導入部ｓ１に続いて形成されている。すなわち、このダイ７０において、缶体１００の胴部１０２は、導入部ｓ１から外側ダイ７１の内周面７１ａに沿って倣うように変形されながら円筒状隙間ｓ２に圧入されることにより縮径される。

ダイ部６０には、第１拘束リング４０の先端に当接する当接部６１が、外側ダイ７１の先端に設けられている。缶体ホルダ２０に対してダイ部６０が接近した場合、当接部６１が第１拘束リング４０を缶体１００の底部１０１に向かう方向に押圧することにより、第１拘束リング４０を後退させながら、ダイ７０の先端を缶体１００の底部１０１近傍まで前進させることができるので、缶体１００の胴部１０２を底部１０１近傍まで縮径成形することができる。

これら缶体ホルダ２０とダイ部６０とを用いて缶体１００を成形する場合について、図を参照して説明する。まず、図１に示すように、缶体ホルダ２０とダイ部６０との間を離間させた状態で、第１拘束リング４０を用いて缶体１００の胴部１０２の外周面の底部１０１側を拘束しながら、缶体ホルダ２０に缶体１００の底部１０１を保持させる。このとき、缶体１００は第１拘束リング４０の円筒内面によって位置決めされているとともに、エアーチャックユニット２１がエア供給部２４を通じてエア供給を受けて缶体１００の胴部１０２の底部１０１近傍を押圧することにより固定されている。

次に、第１拘束リング４０を後退させながら、胴部１０２を縮径加工するダイ７０を缶体１００の開口部１０３から底部１０１に向けて前進させて缶体１００の胴部１０２に圧入する。

すなわち、図３に示すように、ダイ部６０を缶体１００の開口部１０３から底部１０１に向けて前進させ、ダイ７０の外側ダイ７１と内側ダイ７２との間の円筒状隙間ｓ２に、導入部ｓ１を通じて缶体１００の胴部１０２を圧入させることにより、胴部１０２に対して縮径加工を行う。このとき、コア７３に設けられたエア流路７３ｃおよびダイホルダ８０に設けられたエア流路８０ｃを通じて、外部のエア供給手段（図示せず）から缶体１００の内部にエアが供給され、缶体１００の内部は陽圧に維持される。

さらにダイ７０を前進させて縮径位置を缶体１００の底部１０１に接近させると、当接部６１が第１拘束リング４０の先端に当接し（図４参照）、第１拘束リング４０が後方に向けて押し下げられる（図５参照）。このとき、第１拘束リング４０の後退によりエアーチャックユニット２１とエア供給部２４との接続が切断されるので、エアーチャックユニット２１による押圧保持は解除され、第１拘束リング４０の移動が妨げられることはない。この縮径加工が行われている間、缶体１００の胴部１０２は第１拘束リング４０によって外周面が拘束されているので、胴部１０２の膨出等の変形が防止される。

第１拘束リング４０を後退させながらダイ７０を前進させて缶体１００の胴部１０２に圧入することにより缶体１００の底部１０１近傍まで胴部１０２に縮径加工を施した後、図６に示すようにダイ７０を後退させる。このとき、ダイ７０が後退することにより、スプリング５０により前方（図の左方）に向けて付勢された第１拘束リング４０が前進して後退前の位置に復帰すると、エアーチャックユニット２１がエア供給部２４に接続され、エアーチャックユニット２１による缶体１００の押圧保持が再び可能となる。

また、ダイ７０が後退する際には、コア７３に設けられたエア流路７３ｃおよびダイホルダ８０に設けられたエア流路８０ｃを通じて外部のエア供給手段（図示せず）から供給されるエアによって缶体１００の内部が陽圧に保たれていることにより、ダイ７０は缶体１００を保持したまま後退することはなく、缶体１００は缶体ホルダ２０による保持が維持される。

そして、この時点で缶体１００を取り外す場合、ダイ７０が缶体１００から離れた後、図７に示すように、ベースパッドホルダープレート３２のエア流路３２ａを通じてエアを供給することにより、缶体ホルダ２０のプランジャー２３を前進させて缶体１００の底部１０１を突き出し、所定の縮径位置Ａまで縮径加工が施された缶体１１０を缶体ホルダ２０から取り外す。

以上説明したように、本実施形態に係る缶胴縮径装置１０によれば、缶体１００の底部１０１近傍の胴部１０２の外周面を第１拘束リング４０が拘束しているので、縮径加工時の底部１０１近傍における胴部１０２の膨出が防止される。また、この第１拘束リング４０が缶体１００に対して後退可能であるので、縮径加工を行うダイ７０を缶体１００の底部１０１近傍まで前進させることができ、開口部１１３から底部１１１近傍の縮径位置Ａまでが縮径された缶体１１０を成形することができる。

次いで、このように縮径加工が施された缶体１１０に対して、図９および図１０に示す缶胴拡径装置１４を用いて、この缶体１１０の開口部１１３近傍の内径よりも大きな外形を有するパンチ１７０を圧入するなどの拡径加工を施すことにより、開口部１２３から所定の拡径位置Ｂまで拡径された缶体１２０が得られる（図８参照）。拡径位置Ｂが縮径位置Ａよりも開口部１２３側であるので、この缶体１２０は底部１２１近傍の胴部１２２がくびれた形状となる。

縮径加工を施した缶体１１０に対して、縮径位置Ａよりも開口部１１３側に拡径加工を行う缶胴拡径装置１４について説明するが、缶胴縮径装置１０と共通する部材については図９および図１０において同じ符号を付してここでは説明を省略する。この缶胴拡径装置１４は、缶胴縮径装置１０と同様に缶体１１０を保持する缶体ホルダ２０と、缶体１１０を拡径加工するパンチ１７０を備える拡径用のダイ部１６０とを有する。このダイ部１６０には、缶体１１０の胴部１１２の外周面に嵌合する外側ダイは備えられておらず、胴部１１２の内周面に圧入されるパンチ１７０が備えられている。

この缶胴拡径装置１４において、パンチ１７０は小径の先端部（図の右端）から基端側（図の左方）へ向けて徐々に拡径するテーパ部１７０ａと、テーパ部１７０ａの基端側の大径部１７０ｂとを有している。テーパ部１７０ａの先端部の外径は缶体１１０の開口部１１３よりも小さく、缶体１１０に容易に挿入することができる。また、大径部１７０ｂの外径は缶体１１０の胴部１１２よりも大きく、この大径部１７０ｂの右端位置が拡径位置Ｂ近傍に到達するまでパンチ１７０を缶体１１０に対して開口部１１３から圧入することにより、缶体１１０の胴部１１２を開口部１１３から拡径位置Ｂまで拡径させることができる（図１０）。これにより、縮径位置Ａから拡径位置Ｂまでの底部近傍がくびれた缶胴１２２を有する缶体１２０が得られる（図８）。

次いで、以上のように縮径加工および拡径加工を施した缶体１２０に対して本発明の位置実施形態に係る缶胴縮径装置１２を用いることにより、図１１に示すように、拡径位置Ｂよりも開口部１２３側に縮径加工を行うことができる。この缶胴縮径装置１２は、缶胴縮径装置１０と同様に第１拘束リング４０を備えて缶体１２０を保持する缶体ホルダ２０と、缶体１２０を縮径加工するダイ７０を備える縮径用のダイ部１８０とを有するが、このダイ部１８０にさらに第２拘束リング９０を備えている点で缶胴縮径装置１０とは異なっている。以下、この缶胴縮径装置１２について説明するが、缶胴縮径装置１０と共通する部材については同じ符号を付して説明を省略する。

この缶胴縮径装置１２において、ダイ部１８０に備えられた略円筒状の第２拘束リング９０は、ダイ７０から缶体ホルダ２０に向けて前方（図の右方）に突出し、胴部１２２の外周面の開口部１２３側を拘束する。そして、この缶胴縮径装置１２における当接部６２は、この第２拘束リング９０の先端であり、第１拘束リング４０の先端に当接するように配置されている。

胴部１２２の開口部１２３に比較的近い部分の縮径加工を行う場合、缶胴縮径装置１０を用いると、当接部６１を第１拘束リング４０に当接させるまでダイ７０が前進しないため、缶体１２０の胴部１２２の外周面が一部分拘束されないまま加工が行われ、胴部１２２の膨出などの変形等が生じるおそれがある。そこで、第１拘束リング４０の缶軸方向の長さを大きくすることも考えられるが、缶体ホルダ２０への缶体１２０を取り付けが困難となってしまうおそれがある。

これに対して、この缶胴縮径装置１２では、第１拘束リング４０の長さは変更せず、ダイ７０の前方に延びる第２拘束リング９０をダイホルダ８０に取り付けることにより、この第２拘束リング９０によって缶体１２０の胴部１２２の外周面を拘束した状態で縮径加工を行うことを可能としている。そして、ダイ部１８０が前進する際には、この第２拘束リング９０の先端が第１拘束リング４０の先端に当接して（図１２）、第１拘束リング４０を押し下げる（図１３）。したがって、缶体１２０の胴部１２２の外周面全体を拘束しながら、胴部１２２の所定の縮径位置Ｃまで縮径された缶体１３０を得ることができる（図８参照）。

所定位置までダイ７０を前進させて縮径加工を行った後はダイ７０を後退させ（図１４）、プランジャー２３を前進させて缶体１３０の底部１３１を突き出し、開口部１３３から縮径位置Ｃまで胴部１３２に縮径加工が施された缶体１３０を缶体ホルダ２０から取り外すことができる（図１５）。この缶体１３０に対してさらに加工を行うことにより、図８に示すように底部近傍がくびれた形状を有する異形のボトル缶２００が得られる。

以上説明したように、本実施形態に係る缶胴縮径装置１２によれば、缶体１２０の底部１２１近傍の胴部１２２の外周面を第１拘束リング４０が拘束しているので、縮径加工時の底部１２１から拡径位置Ｂ近傍における胴部１２２の膨出が防止される。これにより、縮径加工時の底部１２１および胴部１２２の縮径位置Ａ、拡径位置Ｂの弾性変形を抑え、圧延材料の素材異方性に起因する缶体１２０の肉厚のばらつきの発生を抑えることができる。

また、ダイ７０の近傍に第２拘束リング９０が配置されることにより、ダイ７０による変形量が比較的大きい場合であっても胴部１２２の膨出等を効果的に防止することができる。さらに、ダイ部６０を後退させた後は、缶体１２０の成形時にダイ部６０の当接部６２に押圧されて後退した第１拘束リング４０をスプリング５０によって前進させ、元の位置に復帰させることができる。

以上説明した缶胴縮径装置１０，１２および缶胴拡径装置１４と缶体ホルダ２０とを備える缶製造装置３００について説明する。本発明の一実施形態に係る缶製造装置３００は、複数の缶体ホルダ２０と、缶体ホルダ２０に対して缶軸方向に進退することにより有底円筒状の缶体（ワークＷ）の胴部を加工する少なくとも１つの加工用ダイ部３２２と、缶体ホルダ２０を加工用ダイ部３２２に対して間欠的に移動させる缶体ホルダ移動手段（駆動部）３３０とを備える。加工用ダイ部３２２は、少なくとも１つが缶体の胴部を縮径加工する縮径用ダイ部６０，１８０である。

缶製造装置３００は、より具体的には図１６および図１７に示すように、ワークＷを保持する複数の缶体ホルダ２０が環状に配列された円盤３１１を有するワーク保持部３１０と、ワークＷに各種成形加工を施す複数の加工用ダイ部３２２が環状に配列された円盤３２１を有するツール保持部３２０と、これらワーク保持部３１０およびツール保持部３２０を駆動する駆動部３３０とを備えている。ここの缶製造装置３００においては、加工用ダイ部３２２として、上述した缶胴縮径装置１０の縮径用ダイ部６０，缶胴拡径装置１４の拡径用ダイ部１６０，缶胴縮径装置１２の縮径用ダイ部１８０などが備えられている。

駆動部３３０は、ワーク保持部３１０の円盤３１１を支持する支持軸３３１と、ツール保持部３２０の円盤３２１を支持する支持軸３３２とを同軸状に有している。この駆動部３３０において、支持軸３３１を間欠回転させることによって各缶体ホルダ２０を円盤３１１の円周方向に沿って搬送することができる。また、支持軸３３２を軸線方向に進退させることにより、加工用ダイ部３２２（ダイ部６０，１６０，１８０）を缶体ホルダ２０に対して缶軸方向に進退させることができる。なお、駆動部３３０による支持軸３３１の間欠回転は、複数の加工用ダイ部３２２に対して各缶体ホルダ２０が対向する位置で停止するように設定される。

図１７に示すように、この缶製造装置３００では、ワーク保持部３１０の各缶体ホルダ２０に対して、ＤＩ成形による有底筒状のワークＷ（缶体１００）が、ワーク供給部３０１の供給側スターホイール３０２により順次供給される。供給されたワークＷ（缶体１００）は、ワーク保持部３１０によって円盤３１１の周方向に沿って搬送されながら、ツール保持部３２０に保持された各加工用ダイ部３２２によって各種加工を施される。各種加工を施されたワークＷ（缶体２００）は、ワーク排出部３０３において排出側スターホイール３０４により順次缶製造装置３００から排出される。

ワーク保持部３１０とツール保持部３２０とは、各缶体ホルダ２０と各加工用ダイ部３２２とが対向するように配置されている。缶体ホルダ２０を保持する円盤３１１が支持軸３３１を介して駆動部３３０によって間欠的に回転されることにより、保持されたワークＷの対向する加工用ダイ部３２２が変更される。また、円盤３２１が支持軸３３２を介して駆動部３３０によって進退駆動されることにより、各加工用ダイ部３２２がワークＷに対して缶軸方向に進退し、ワークＷに各種成形加工が施される。

ツール保持部３２０には、上述した各ダイ部６０，１６０，１８０の他にも、ワークＷの開口部を縮径(ネックイン加工)するための複数の肩部ネッキング型、口金部分のねじ部成形ツール、カール部成形ツール等、各加工段階に応じた加工を行うための加工用ダイ部３２２が複数備えられている。これらの加工用ダイ部３２２は、工程順に円盤３２１上に周方向に並んで環状に配置されている。

支持軸３３１の軸線を回転中心とするワーク保持部３１０(円盤３１１)の間欠的な回転停止位置は、開口部をツール保持部３２０側に向けた各ワークＷの缶軸が各加工用ダイ部３２２の中心軸にそれぞれ一致するように設定される。そして、駆動部３３０による円盤３１１の間欠的回転によって、各ワークＷは次工程用の各加工用ダイ部３２２に対向する位置に回転移動されて、次の段階の加工が施される。

缶体ホルダ２０は、上述したように、缶体の胴部外周面の底部側を拘束する第１拘束リング４０を、加工用ダイ部３２２の前進に伴い缶軸方向に後退させる構造を備えている。したがって、各加工用ダイ部３２２の前進によるワークＷの底部近傍に対する加工を妨げることなく、ワークＷを保持することができる。

すなわち、ツール保持部３２０が前進してワーク保持部３１０とツール保持部３２０とが互いに接近したときに、各加工用ダイ部３２２が各工程に応じた加工をワークＷに施し、両保持部３１０，４０が互いに離間した状態のときに各ワークＷに次工程の加工用ダイ部３２２が対向するようにワーク保持部３１０が回転移動される。

このように、両保持部３１０，４０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、ワークＷに各種の成形加工が施され、所望の形状の缶体が得られる。

なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、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。

たとえば、缶体の開口部に比較的近い部分を縮径加工する場合、すなわちダイを缶体の底部近傍まで前進させない場合には、缶体ホルダの第１拘束リングを後退させる必要はなく、第１拘束リングによって底部近傍の膨出等の弾性変形を抑えながら縮径加工を行うことができる。

また、前記実施形態では、缶体ホルダ２０の第１拘束リング４０を、加工用ダイ部（ダイ部６０，１６０）の前進に伴い押し下げ手段（ダイ７０および第２拘束リング９０）によって押し下げて後退させ、ダイ部６０，１６０の後退に伴い復帰手段（スプリング５０）によって当初位置に復帰させる構造の第１拘束リング移動手段を採用したが、第１拘束リング移動手段としては、前記実施形態のように直接当接して押し下げられる構造に限らない。

たとえば図１８に示すように、第１拘束リング４０を進退させるアクチュエータ等の駆動手段１９０と、この駆動手段１９０を制御する制御手段１９２とを備える構造を採用することもできる。この場合、ダイ部６０，１８０の進退位置に応じて駆動手段１９０を駆動させるように制御手段１９２によって駆動手段１９０を制御することができるので、たとえば第１拘束リング４０とダイ７０との接触による部品損傷等を防止することができる。

金属素材からなる缶体の胴部に対して底部近傍まで縮径加工を施して、底部近傍がくびれた異形缶の提供を可能にする。

１０，１２ 缶胴縮径装置
１４ 缶胴拡径装置
２０ 缶体ホルダ
２１ エアーチャックユニット
２２ ガイドピン
２３ プランジャー
２４ エア供給部
３０ ベースパッド
３１ ベースパッドホルダー
３２ ベースパッドホルダープレート
３２ａ エア流路
４０ 第１拘束リング
４０ａ エア流路
５０ スプリング（弾性保持体）（復帰手段）
６０ （縮径用）ダイ部（加工用ダイ部）
６１，６２ 当接部
７０ ダイ（押し下げ手段）
７１ 外側ダイ
７１ａ 内周面
７２ 内側ダイ
７２ａ 外周面
７３ コア
７３ａ フランジ部
７３ｂ 円柱部
７３ｃ エア流路
８０ ダイホルダ
８０ａ 底面
８０ｂ 内周面
８０ｃ エア流路
９０ 第２拘束リング（第１拘束リング移動手段・押し下げ手段）
１００，１１０，１２０，１３０ 缶体
１０１，１１１，１２１，１３１ 底部
１０２，１１２，１２２，１３２ 胴部
１０３，１１３，１２３，１３３ 開口部
１６０ （拡径用）ダイ部（加工用ダイ部）
１７０ パンチ
１７０ａ テーパ部
１７０ｂ 大径部
１８０ （縮径用）ダイ部（加工用ダイ部）
１９０ 駆動手段
１９２ 制御手段
２００ ボトル缶
３００ 缶製造装置
３０１ ワーク供給部
３０２ 供給側スターホイール
３０３ ワーク排出部
３０４ 排出側スターホイール
３１０ ワーク保持部
３１１，３２１ 円盤
３２０ ツール保持部
３２２ 加工用ダイ部
３３０ 駆動部（缶体ホルダ移動手段）
３３１，３３２ 支持軸
ｓ１ 導入部
ｓ２ 円筒状隙間
Ａ，Ｃ 縮径位置
Ｂ 拡径位置
Ｗ ワーク

Claims (10)

1. 一端が開口された有底円筒形状の缶体における胴部に縮径加工を施す缶胴縮径装置であって、
   缶体の底部に当接するベースパッド、および前記缶体の胴部外周面の前記底部側を拘束するとともに前記ベースパッドに対して缶軸方向に相対的に進退自在である略円筒状の第１拘束リングを備え、前記缶体の底部を保持する缶体ホルダと、
   前記缶体ホルダに対して缶軸方向に進退することにより前記胴部を縮径加工するダイを備える縮径用のダイ部と、
   前記ダイの前進に伴い、前記第１拘束リングを前記缶軸方向に後退させる第１拘束リング移動手段と、
   を有することを特徴とする缶胴縮径装置。
2. 前記第１拘束リング移動手段は、
   前記缶体ホルダに対する前記ダイの接近に伴い前記第１拘束リングを押し下げて後退させる押し下げ手段と、
   前記第１拘束リングを後退前の位置に復帰させる復帰手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の缶胴縮径装置。
3. 前記押し下げ手段は、前記ダイ部に設けられて前記第１拘束リングの先端に当接する当接部を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の缶胴縮径装置。
4. 前記押し下げ手段は、前記ダイ部に備えられ、前記ダイから前記缶体ホルダに向けて前方に突出して前記胴部外周面の開口部側を拘束する略円筒状の第２拘束リングであり、
   この第２拘束リングの先端は、前記第１拘束リングの前記先端に当接する前記当接部であることを特徴とする請求項３に記載の缶胴縮径装置。
5. 前記復帰手段は、前記缶体ホルダに設けられて、前記ベースパッドに対して前記第１拘束リングを前進させるように付勢する弾性保持体であることを特徴とする請求項２に記載の缶胴縮径装置。
6. 前記第１拘束リング移動手段は、前記第１拘束リングを進退させる駆動手段と、この駆動手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の缶胴縮径装置。
7. 一端が開口された有底円筒状の缶体を保持する缶体ホルダであって、
   缶体の底部に当接するベースパッドと、
   前記缶体の胴部外周面の底部側を拘束するとともに前記ベースパッドに対して缶軸方向に相対的に進退自在である略円筒状の拘束リングと
   を備えることを特徴とする缶体ホルダ。
8. 一端が開口された有底円筒形状の缶体に加工を施す缶製造装置であって、
   請求項７に記載の缶体ホルダを複数備えるとともに、
   前記缶体ホルダに対して前記缶軸方向に進退することにより前記缶体の胴部を加工する少なくとも１つの加工用ダイ部と、
   前記缶体ホルダを前記加工用ダイ部に対して間欠的に移動させる缶体ホルダ移動手段とを備え、
   前記加工用ダイ部は、少なくとも１つが前記缶体の前記胴部を縮径加工する縮径用ダイ部であることを特徴とする缶製造装置。
9. 前記加工用ダイ部が複数備えられるとともに、少なくとも１つが前記缶体の前記胴部を拡径加工する拡径用ダイ部であることを特徴とする請求項８に記載の缶製造装置。
10. 一端が開口された有底円筒形状の缶体における胴部に縮径加工を施す方法であって、
    略円筒状の拘束リングを用いて缶体の胴部外周面の底部側を拘束しながら、前記缶体の底部を保持し、
    前記拘束リングを後退させながら、前記胴部を縮径加工するダイを前記缶体の開口部から前記底部に向けて前進させて前記缶体の前記胴部に圧入する
    ことにより、前記ダイの先端部を前記缶体の前記底部近傍まで到達させ、前記胴部を前記開口部から前記底部近傍まで縮径加工することを特徴とする缶体の縮径加工方法。

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