JP5851529B2 - 缶製造装置 - 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製造装置に関する。
本願は、２０１２年２月９日に出願された特願２０１２−２５８４０号について優先権を主張し、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。

特許文献３には、缶体を搬送する搬送ポケットを絞り型とベースパッドとの間に備える缶製造装置が記載されている。この缶製造装置において、等間隔に配置された断面円弧状の搬送ポケットによって保持された缶体は、搬送ポケットの両側に配置された絞り型とロッドとによって縮径加工や拡径加工を施されるので、異なる形状の絞り型を備えることにより、複数段の加工を装置内で連続して行うことが可能となる。

特開２００３−２００２３５号公報 特開２００４−１８８４２３号公報 国際公開第２００８／７７２３１号

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。

特許文献３に記載された装置では、搬送ポケットが缶胴に接触する状態で缶体を保持しているため、搬送ポケットに接触している部分の缶胴の外周面を拘束するガイドリングを設けることができない。すなわち、加工時の缶胴の外周面を拘束する十分な長さを有するガイドリングを設けることが困難であり、特に缶底近傍にくびれ形状を有する異形缶等を製造しようとした場合、缶胴の膨出や弾性変形等が生じるおそれがある。また、缶胴の外周面を保持する構造であるため、缶胴に複数の縮径部および拡径部を有する異形缶を製造する際には缶体を安定して保持することができず、設計通りの加工ができないおそれもある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ポケット状の搬送部によって保持した缶体を搬送しながら加工する缶製造装置において、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。

本発明の缶製造装置は、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製造装置であって、缶体の胴部外周面の一部に当接してこの缶体を保持する缶体ポケットと、前記缶体ポケットに対して前記缶体の缶軸方向に進退することにより前記缶体の底部を前記缶軸方向に押圧可能であるベースパッドと、前記ベースパッドに対して前記缶体ポケットを挟んで前記缶軸方向に対向して設けられ、前記缶体の前記胴部を前記缶軸方向に圧入されることにより前記胴部を縮径加工するダイと、前記ベースパッドから前記ダイに向けて突出し、前記ベースパッドとともに前記缶体ポケットに対して前記缶軸方向に沿って進退可能に設けられた拘束リングとを備え、前記缶体ポケットは、前記缶体の前記胴部に沿って前記缶軸方向に延びるとともに前記外周面に沿って周方向に互いに離間するように設けられた複数の保持面を有し、前記拘束リングは、前記缶体の前記胴部に沿って前記缶軸方向に延びて前記保持面間に挿脱可能な複数の円弧状拘束面を有し、前記缶体ポケットの前記保持面間に前記拘束リングの前記円弧状拘束面が挿入されることにより、前記缶体ポケットに保持された前記缶体の前記底部近傍における前記外周面を略全周にわたって拘束する拘束面が形成される。

この缶製造装置によれば、缶体ポケットと拘束リングとを組み合わせて形成される略円周面状の拘束面によって、缶体の底部近傍における外周面を拘束することができる。したがって、底部近傍にくびれ形状を有する異形缶等であっても、安定して製造することが可能となる。

この缶製造装置において、前記ベースパッドと前記拘束リングとは前記缶軸方向に相対移動可能に設けられていることが好ましい。また、前記ベースパッドに対して前記拘束リングを前記缶軸方向に沿って前進させるように付勢する付勢部材が装着されていることが好ましい。

この場合、ベースパッドとともに前進した拘束リングがダイに当接して停止した場合も、さらにベースパッドを前進させて胴部をダイに深く圧入できるので、外周面を拘束した状態で缶体の底部近傍まで縮径加工を施すことが可能となる。

本発明の缶製造装置によれば、ポケット状の搬送部によって保持した缶体を搬送しながら加工する缶製造装置において、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製造装置において、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のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 缶体を搬送しながら複数段の加工を行う缶製造装置を示す概略図である。 図１に示す缶製造装置において、ノックアウトが前進することにより缶体の開口部側内周面が拘束されるとともに、拘束リングおよびベースパッドが前進することにより、缶体の底部側外周面が拘束された状態で、缶体の開口部がダイに圧入された状態を示す断面図である。 図４に示す缶製造装置において、ノックアウトおよび拘束リングによって缶体の内外周面が拘束された状態で缶体が前進し、胴部がさらに深い位置までダイに圧入された状態を示す断面図である。 図５に示す缶製造装置において、拘束リングの先端部がダイの先端部に当接して拘束リングの前進が停止しているとともに、ベースパッドがさらに前進することにより缶体の胴部が底部近傍までダイに圧入された状態を示す断面図である。 図６に示す缶製造装置において、ノックアウトおよび拘束リングによって缶体の内外周面が拘束されながら、成形前の保持位置にまで缶体が移動した状態を示す断面図である。 図７に示す缶製造装置において、拘束リングおよびノックアウトがそれぞれ後退して缶体胴部の内外周面の拘束が解除される状態を示す断面図である。 図８に示す缶製造装置において、底部近傍まで縮径加工が施された缶体が缶体ポケットに保持された状態を示す断面図である。 本発明に係る缶製造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。

以下、本発明の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。本実施形態の缶製造装置１０は、一端が開口された有底円筒形状の缶体１００における胴部１０１に縮径加工を施す装置である。

缶製造装置１０は、図１に示すように、缶体１００の胴部１０１外周面の一部に当接してこの缶体１００を保持する缶体ポケット２０と、缶体ポケット２０に対して缶体１００の缶軸方向に沿って進退するベースパッド３０と、ベースパッド３０に対して缶体ポケット２０を挟んで缶軸方向に対向して設けられたダイ４０と、ベースパッド３０からダイ４０に向けて突出し、ベースパッド３０とともに缶体ポケット２０に対して缶軸方向に沿って進退可能に設けられた拘束リング５０とを備える。

缶体ポケット２０は、図１および図２に示すように、缶体１００の胴部１０１に沿って缶軸方向に延びるとともに胴部１０１の外周面に沿って周方向に互いに離間するように設けられた複数（本実施形態では２つ）の円弧状の保持面２１を有している。缶体ポケット２０の内部には、保持面２１に開口する吸引口２２ａを有する吸引流路２２が形成されている。この吸引流路２２に接続された外部のバキューム装置（図示せず）を用いることにより、保持面２１上に当接する缶体１００の胴部１０１を吸引し、缶体１００を缶体ポケット２０に保持させることができる。なお、図２は図１におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図、図１は図２におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

ベースパッド３０は、ゴム等の弾性体により略円柱状に形成され、駆動装置（図示せず）に接続されて缶軸方向に沿って進退可能に設けられている。このベースパッド３０を前進させることにより、缶体ポケット２０に保持された缶体１００の底部１０２を缶軸方向に押圧し、ダイ４０に圧入させることができる。

このベースパッド３０から突出するように設けられた拘束リング５０は、図１および図２に示すように、缶体１００の胴部１０１に沿って缶軸方向に延びて保持面２１間に挿脱可能な複数（本実施形態では２つ）の円弧状拘束面５１を有している。この円弧状拘束面５１が缶体ポケット２０の保持面２１間に挿入されることにより、円弧状拘束面５１と保持面２１とが、缶体１００の底部１０２近傍における外周面を略全周にわたって拘束する拘束面を形成する。

この拘束リング５０は、ベースパッド３０に対して後方（図の右方）に後退可能に取り付けられており、ベースパッド３０との間に装着されたスプリング（付勢部材）１１によって前方（図の左方）に向けて付勢されている。

ベースパッド３０の後方（図の右方）には、プランジャ６０が設置されている。プランジャ６０から前方に突出する３本の突き出し棒６１は、各先端が缶体１００の底部１０２に当接するように、缶軸を中心として円周方向に等間隔で並んでいる。ベースパッド３０にはこれらの突き出し棒６１を貫通させる貫通孔３１が形成されている。プランジャ６０は缶軸方向に移動しないように固定されており、缶体ポケット２０の所定位置に保持された缶体１００の底部１０２に各突き出し棒６１の先端を当接させることにより、缶体１００を所定位置よりも図１の右方に後退させないように支持している。

ベースパッド３０および拘束リング５０に対して缶体ポケット２０を挟んで配置されたダイ４０は、缶体１００の胴部１０１を圧入される円筒状の部材であり、円筒状のダイホルダ４１の内側に固定されている。このダイ４０の内側に缶体１００を缶軸方向に沿って圧入することにより、缶体１００の胴部１０１を縮径加工することができる。

ダイ４０の内側には、円筒外周面を有するノックアウト４２が配置されており、これらダイ４０とノックアウト４２との間に微小な円筒状空間が形成されている。ノックアウト４２は駆動手段（図示せず）に取り付けられており、この駆動手段によりダイ４０に対して缶軸方向に沿って図の右方に向けて前進し、缶体ポケット２０に保持された缶体１００の胴部１０１の中に挿入される。

ノックアウト４２の外周面は缶軸方向に延びるストレート上に形成されており、その外側に嵌められたダイ４０の内周面は先端部のみ内径が大きく形成されている。このため、ダイ４０の内周面とノックアウト４２の外周面との間において、先端部は比較的広い円筒状の導入部が形成されており、この先端部を除く大部分には微小な円筒状隙間が導入部に続いて形成されている。したがって、缶体１００の胴部１０１は、導入部からダイ４０の内周面に沿って倣うように変形されながら、円筒状隙間に圧入されることにより縮径される。

以上説明した缶製造装置１０は、図３に示すように、複数のターレットＴ１，Ｔ２によって連続的に缶体１００を搬送しながら缶体１００に対して複数段の成形加工を行う際に用いることができる。ターレットＴ１は、供給ターレットｔ１から供給された缶体１００を保持する複数の缶体ポケット２０を有しており、回転することにより缶体１００を搬送することができる。そして、ターレットＴ１の各缶体ポケット２０に対応して構成された缶製造装置１０がターレットＴ１の回転に伴って移動しながら、カム機構などによって各缶製造装置１０のベースパッド３０、拘束リング５０等が進退駆動され、缶体１００に対する成形加工が行われる。

ターレットＴ１で加工された缶体１００は、移送ターレットｔ２によって次段のターレットＴ２に移送される。このターレットＴ２においても、ターレットＴ１同様に複数の缶製造装置が設けられており、缶体１００の搬送とともに成形加工が行われる。そして、ターレットＴ２において加工された缶体１００は、移送ターレットｔ３によって搬送される。なお、ここでは２つのターレットＴ１，Ｔ２を用いて２段の成形加工を行う装置を例示したが、成形加工は２段に限らず行うことができる。

この缶製造装置１０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、ベースパッド３０および拘束リング５０とノックアウト４２とを缶体ポケット２０上から退避させた状態で、缶体１００を缶体ポケット２０の保持面２１に当接させる。缶体１００は、吸引流路２２を通じて吸引口２２ａで吸引保持される。

次に、図４に示すように、ベースパッド３０および拘束リング５０とノックアウト４２とを、それぞれ缶体１００に向けて、図の矢印の方向に前進させる。これにより、缶体１００は、開口部１０３側における胴部１０１の内周面がノックアウト４２によって支持されるとともに、底部１０２近傍における胴部１０１の外周面が保持面２１と円弧状拘束面５１とによって拘束される。そして、缶体１００は、缶軸を拘束リング５０およびノックアウト４２の中心軸に一致させた状態でベースパッド３０によって図の左方に移動され、胴部１０１がダイ４０に圧入される。

なお、缶体１００を移動させる際には、吸引流路２２による吸引保持は解除する。また、ノックアウト４２が缶体１００の胴部１０１に挿入される際には、ノックアウト４２に設けられたエア流路４２ａ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、これ以降、ノックアウト４２が胴部１０１から抜き出されるまでの間、缶体１００の内部は陽圧に維持される。

これらベースパッド３０および拘束リング５０とノックアウト４２とをさらに前進させ、拘束リング５０の先端部およびノックアウト４２の先端部が缶軸方向に重なる位置となるまで移動させる。そして、図５に示すように、ベースパッド３０および拘束リング５０をさらに図の左方に前進させ、ノックアウト４２は図の左方に後退させる。すなわち、ベースパッド３０とノックアウト４２との缶軸方向間隔を維持しながら、ベースパッド３０および拘束リング５０とともにノックアウト４２を図の左方に移動させ、ダイ４０に対して缶体１００をさらに深く圧入する。

そして、図５に示すように拘束リング５０の先端部がダイ４０の先端部に当接した後、図６に示すように、さらにベースパッド３０を図の左方に前進させ、底部１０２近傍まで缶体１００の胴部１０１をダイ４０内に圧入する。このとき、拘束リング５０はダイ４０に当接してそれ以上前進できないので、ベースパッド３０は拘束リング５０との間に装着されたスプリング１１を押し縮めながら前進する。これにより、缶体１００は外周面を拘束リング５０によって拘束された状態で所定位置までダイ４０に圧入され、胴部１０１が底部１０２近傍まで縮径される。

次いで、図７に示すように、所定範囲の胴部１０１が縮径加工された缶体１００を伴った状態で、ベースパッド３０および拘束リング５０とノックアウト４２とを図の右方に移動させる。そして、図８に示すように、底部１０２が突き出し棒６１に当接する所定位置に缶体１００を配置して缶体ポケット２０に缶体１００を吸引保持させ、ベースパッド３０および拘束リング５０とノックアウト４２とそれぞれ後退させる（図９）ことにより、胴部１１１において開口部１１３から底部１１２近傍まで縮径加工が施された缶体１１０を、缶体ポケット２０から回収することが可能となる。

なお、缶体１００に挿入されたノックアウト４２が後退する際にも、エア流路４２ａを通じて供給されるエアにより、缶体１００の内部は陽圧に保たれる。したがって、ノックアウト４２は缶体１００を保持したまま後退することはなく、缶体１００は缶体ポケット２０によって保持される。また、ノックアウト４２が缶体１００から脱出すると、エア流路４２ａを通じたエア供給は切断される。

以上説明したように、本実施形態に係る缶製造装置１０によれば、缶体１００の底部１０２近傍の胴部１０１の外周面が、拘束リング５０の円弧状拘束面５１と缶体ポケット２０の保持面２１とによって拘束されているので、縮径加工時の底部１０２近傍における胴部１０１の膨出が防止される。また、缶体１００をダイ４０に圧入するベースパッド３０に対して拘束リング５０が後退可能であるので、缶体１００の胴部１０１の外周面を拘束して膨出を防ぎながら底部１０２近傍までダイ４０に圧入することができ、開口部１１３から底部１１２近傍の縮径位置Ａまでが縮径された缶体１１０を整形することができる（図１０参照）。

次いで、このように縮径加工が施された缶体１１０に対して、この缶体１１０の開口部１１３近傍の内径よりも大きな外径を有する中子を圧入するなどの拡径加工により、開口部１２３から所定の拡径位置Ｂまでが拡径された缶体１２０が得られる（図１０参照）。拡径位置Ｂが縮径位置Ａよりも開口部１２３側にあるので、この缶体１２０は底部１２２近傍の胴部１２１がくびれた形状となる。

さらに、縮径加工および拡径加工を施した缶体１２０に対して、拡径位置Ｂよりも開口部１２３側に縮径加工を行うことにより、開口部１３３から縮径位置Ｃまでが縮径され、複数段の凹凸形状を有する缶体１３０を成形することができる。この缶体１３０は、拡径位置Ｂよりも底部１３２側と開口部１３３側の両側が縮径された形状となっている。

この缶体１３０を成形する際に、上述した缶製造装置１０を用いることができる。この場合、ダイ４０の形状等の変更や、缶体１２０のダイに対する圧入長さ等の変更等により、任意の縮径位置Ｃまでの縮径成形が可能となる。

なお、缶体１２０の胴部１２１はくびれ形状を有する異形缶であり、缶体ポケット２０において円筒面状の保持面２１に当接させるだけでは安定した姿勢での保持が難しい。しかしながら、この缶製造装置１０では、拘束リング５０および缶体ポケット２０によって缶体１２０の底部１２２近傍における外周面を拘束することにより、胴部１２１に凹凸のある缶体１２０を安定して保持しながら縮径加工を行うことができる。また、縮径加工時の底部１２２および胴部１２１の縮径位置Ａの弾性変形を抑えることができる。

そして、このようにして得られた缶体１３０に対してさらに絞り加工等を施すことにより、図１０に示すように、底部近傍にくびれ形状を有するボトル缶２００を得ることができる。

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、前記実施形態の缶製造装置では、缶体ポケットに対してダイは移動しない構造を採用した。しかしながら、この缶製造装置において、ダイが缶体ポケットに対して缶軸方向に進退自在に設けられていてもよい。この場合、さらに、前記実施形態の缶製造装置と同様に、ダイ側にも缶体の胴部外周面を拘束する円弧状の拘束面を有する拘束リングを設けるとともに、このダイ側の拘束面と組み合わされることにより円弧状の拘束面を形成する円弧状の保持面を缶体ポケットに設ける構造を採用することもできる。

ポケット状の搬送部によって保持した缶体を搬送しながら加工する缶製造装置において、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。

１０ 缶製造装置
１１ スプリング（付勢部材）
２０ 缶体ポケット
２１ 保持面
２２ 吸引流路
２２ａ 吸引口
３０ ベースパッド
３１ 貫通孔
４０ ダイ
４１ ダイホルダ
４２ ノックアウト
４２ａ エア流路
５０ 拘束リング
５１ 円弧状拘束面
６０ プランジャ
６１ 突き出し棒
１００，１１０，１２０，１３０ 缶体
１０１，１１１，１２１，１３１ 胴部
１０２，１１２，１２２，１３２ 底部
１０３，１１３，１２３，１３３ 開口部
２００ ボトル缶
Ｔ１，Ｔ２ ターレット
ｔ１ 供給ターレット
ｔ２，ｔ３ 移送ターレット

Claims (3)

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製造装置であって、
   缶体の胴部外周面の一部に当接してこの缶体を保持する缶体ポケットと、
   前記缶体ポケットに対して前記缶体の缶軸方向に進退することにより前記缶体の底部を前記缶軸方向に押圧可能であるベースパッドと、
   前記ベースパッドに対して前記缶体ポケットを挟んで前記缶軸方向に対向して設けられ、前記缶体の前記胴部を前記缶軸方向に圧入されることにより前記胴部を縮径加工するダイと、
   前記ベースパッドから前記ダイに向けて突出し、前記ベースパッドとともに前記缶体ポケットに対して前記缶軸方向に沿って進退可能に設けられた拘束リングと
   を備え、
   前記缶体ポケットは、前記缶体の前記胴部に沿って前記缶軸方向に延びるとともに前記外周面に沿って周方向に互いに離間するように設けられた複数の保持面を有し、
   前記拘束リングは、前記缶体の前記胴部に沿って前記缶軸方向に延びて前記保持面間に挿脱可能な複数の円弧状拘束面を有し、
   前記缶体ポケットの前記保持面間に前記拘束リングの前記円弧状拘束面が挿入されることにより、前記缶体ポケットに保持された前記缶体の前記底部近傍における前記外周面を略全周にわたって拘束する拘束面が形成されることを特徴とする缶製造装置。
2. 前記ベースパッドと前記拘束リングとは前記缶軸方向に相対移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の缶製造装置。
3. 前記ベースパッドに対して前記拘束リングを前記缶軸方向に沿って前進させるように付勢する付勢部材が装着されていることを特徴とする請求項２に記載の缶製造装置。

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