JP7048361B2 - ネジ付きボトル型缶およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャップを取り付けるネジ部が口首部に形成されているボトル型缶およびその製造方法に関するものである。

この種のボトル型缶は、金属素材を絞り加工やしごき加工などの成形加工によってボトル型に成形した容器であり、その一般的な形状は、内径の大きいいわゆる本体部分に相当する胴部と、その胴部の上端側に続けて外径が次第に小さくなるように形成された肩部と、その肩部の先端中央部に形成された前記胴部よりも細い首部とを一体に設けた形状である。その首部の先端部が、キャップや栓などによって閉じられる開口部となっている。

このようなボトル型缶の製造方法が特許文献１や特許文献２に記載されている。その方法は、大略、金属板を先ず、カップ状に絞り加工し、そのカップ状の中間品を絞り加工やしごき加工によって更に深い底部のある筒状に成形し、その底部と胴部との境界部分であるコーナー部をドーム状もしくはテーパー状に加工することにより、肩部と小径円筒部とを形成し、ついでその小径円筒部を所定の首部に成形するとともに、その先端部をカット（トリミング）して開口させ、その開口端にカール成形を施すとともに、首部にネジ部を成形する方法である。首部にネジ部を加工する方法は種々可能であって、その一例が特許文献３に記載されている。特許文献３に記載されている加工方法は、首部が形成されている容器材料を固定しておき、その首部の内側に内側スクリューピッチゲージを挿入するとともに、首部の外周側に外側ネジロールを配置し、これらの内側スクリューピッチゲージと外側ネジロールとを、首部の周壁部を挟み込んだ状態で、首部に対して回転かつ旋回させてネジ部を成形する方法である。

ボトル型缶のネジ部は、上記の各特許文献に記載されているように、円筒状の首部の周壁部を内外に凹凸に変形させてネジ山となる螺旋状の凸条部を成形することにより作られる。また、キャップは、円筒状の粗形材を、ネジ部が形成されている首部に被せ、その状態で粗形材の円筒状の部分（スカート部と称されることがある）を、ネジ部を構成する螺旋状の凸条部に倣って凹凸部を形成するようにロール成形する。こうすることにより、キャップの内周側に、首部のネジ部（雄ネジ）に応じたネジ部（雌ネジ）が形成される。なお、その場合、キャップの天板部側のコーナー部を絞り成形してその内面に設けてあるシール材（ライナー）を首部の開口端であるカール部に密着させる。また、スカート部の下端部にはピルファープルーフバンドとなる帯状の部分を細いブリッジ部で繋がっているように形成しておき、そのピルファープルーフバンドを首部におけるネジ部の下側に形成されている凸ビード部（カブラ部）を抱き込むように絞り加工している。したがって、開栓する場合にはキャップを左回りに回すことにより、上記の雄ネジと雌ネジとの作用によってキャップが首部から抜ける方向に移動し、併せてブリッジ部に破断が生じる。また、再封止する場合に、キャップを首部に被せた状態に右回りに回すと、雄ネジと雌ネジとが噛み合ってキャップが首部にねじ込まれる。

したがって、再封止のためにキャップを首部に被せた場合、キャップの雌ネジ部の端部と首部の雄ネジ部の端部とがスムースに噛み合い、キャップを回転させることにより、両者が次第にネジ嵌合することが好ましい。特許文献４および特許文献５には、各ネジ部が円滑に噛み合って再封止が容易になるようにネジ部を加工する方法が記載されている。これらの特許文献４，５に記載された方法は、ネジ部を成形した後のバックリングなどによる変形の影響を可及的に回避する方法であり、首部の上端部であるカール部の下側に続く部分に、カール部から次第に外径が大きくなるテーパー部を形成し、ネジ部の開始端（上端側の開始端）における不完全ネジ部がそのテーパー部の中間に位置するようにネジ部を加工する方法である。

国際公開第０１／１５８２９号 国際公開第０１／２３１１７号 特許第３３７５６６１号公報 特許第５８５５２３３号公報 特許第６０６７０９０号公報

ボトル型缶のネジ部は、前述したように、首部の周壁部を外側に凸に変形させた凸条部もしくは内側に窪み変形させた凹溝部であり、したがって特許文献４もしくは特許文献５に記載されているようにバックリングなどによる変形が生じ、これがいわゆるネジ精度に影響する。そのため、開始端をテーパー部に位置させてその高さを制限することにより、キャップの雌ネジの引っ掛かりが確実もしくは容易になる。

しかしながら、ボトル型缶の首部にネジ部を形成する場合、ネジ部自体の精度だけでなく、首部自体の精度も要求されるのであり、特にネジ部を開口することによる首部の精度に対する影響を可及的に抑制することが要求される。すなわち、ネジ部は上述したように、首部の周壁部を内外周側に変形させて形成されるから、その加工の過程で首部を構成している材料の移動が生じる。その材料の移動は、首部の円周方向および母線方向（軸線方向）に生じる。ネジ部のために凹凸加工を施す箇所の近辺にいわゆる余肉の部分が存在すれば、その部分から材料が移動することにより、首部自体の形状もしくは寸法の狂いは少なくなる。しかしながら、そのような余肉部分が存在しない箇所では、近隣の部分から材料が移動して当該近隣の部分の変形が生じる。従来では、このような材料の移動もしくは引き込み（以下、単に引き込みと称す）による首部の変形あるいはその寸法精度に対する影響について着目されておらず、そのため、開栓や再封止のためにキャップを回すトルクが一定にならず、あるいは過大になったり、キャップによる密閉性が損なわれたりする課題があった。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、キャップを回すためのトルクを安定させ、またキャップによる密閉性を安定して良好にすることのできるネジ付きボトル型缶およびその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、筒状の胴部と、前記胴部の上端側に続けて形成されかつ上側に向けて外径が次第に縮小する肩部と、前記肩部の上端中央部に続けて形成されかつ上端が開口した筒状の首部とを有し、前記首部の周壁部がネジ山となる螺旋状の凸条に成形されてネジ部が形成された、金属製のネジ付きボトル型缶において、前記ネジ部は、前記上端側に開始端側不完全ネジ部を有し、前記開始端側不完全ネジ部のネジ山高さは、前記ネジ部におけるネジ山高さの平均値より小さくかつ前記平均値に向けて次第に大きくなるように変化しており、前記開始端側不完全ネジ部においてネジ山高さが前記平均値の１／２の第１箇所とネジ山高さが前記平均値の１／４の第２箇所との間の前記首部の円周方向での長さが、前記首部の中心と前記第１箇所および前記第２箇所とを結んだ線のなす角度が２０度以上かつ６０度以下となる長さになっており、さらに前記ネジ部は、前記首部の下端側に終端側不完全ネジ部を有し、前記終端側不完全ネジ部のネジ山高さは、前記ネジ部におけるネジ山高さの平均値より小さくかつ前記平均値から次第に小さくなるように変化しており、前記終端側不完全ネジ部において、ネジ山高さが前記平均値の１／２の第３箇所とネジ山高さが前記平均値の１／４の第４箇所との間の前記首部の円周方向での長さが、前記首部の中心と前記第３箇所および第４箇所とを結んだ線のなす角度が１０度以上かつ４０度以下となる長さになっていることを特徴としている。

また、本発明においては、ネジ山高さが前記平均値となる有効ネジの巻き数が、１．９以上かつ２．１以下であり、前記首部の中心を中心として、前記開始端側不完全ネジ部のネジ山高さが前記平均値の１／４の箇所から、前記首部の円周方向でネジ山が高くなる方向に、前記終端側不完全ネジ部のネジ山高さが前記平均値の１／４の箇所まで測った角度が、６０度以上かつ１３０度以下とすることができる。

本発明においては、前記首部は、前記ネジ部のための第１円筒部と、前記第１円筒部の上端側に続けて設けられかつ外径が上側で次第に縮小する縮径部と、前記第１円筒部と前記縮径部との境界部分である縮径湾曲部とを有し、ネジ山高さが前記平均値となる有効ネジ部が前記第１円筒部に形成され、前記開始端側不完全ネジ部は、前記縮径湾曲部に形成されていてよい。

さらに、本発明においては、前記首部は、前記肩部の上端部に続けて形成されている第２円筒部と、前記第２円筒部に続けて形成されかつ外径が上側で次第に小さくなる縮径変遷部と、前記縮径変遷部の上端側に続けて形成され前記ネジ部のための第１円筒部とを有し、ネジ山高さが前記平均値となる有効ネジ部が前記第１円筒部に形成され、前記終端側不完全ネジ部は、前記縮径変遷部に形成されていてよい。

本発明の方法は、筒状の胴部と、前記胴部の上端側に続けて形成されかつ上側に向けて外径が次第に縮小する肩部と、前記肩部の上端中央部に続けて形成されかつ上端が開口した筒状の首部とを有し、前記首部の周壁部がネジ山となる螺旋状の凸条に成形されてネジ部が形成された、金属製のネジ付きボトル型缶の製造方法であって、前記首部の上端の開口部を外側に曲げ返すカーリングを複数工程で行い、前記複数工程の途中で前記首部の周壁部を螺旋状の凸条に成形するネジ加工を行い、前記ネジ加工が終了した後に、前記カーリングのための前記複数工程を終了させて前記カーリングを施した前記首部の上端縁の平坦度を０．１ｍｍ以下にするとともに、前記首部のうち前記ネジ加工を施した箇所より下側の部分に、当該部分を外側に押し出して前記首部の中心を中心とした環状の凸ビード部を形成して前記ネジ部が形成されている前記首部の全周に亘る半径の偏差である真円度を０．１５ｍｍ以下とすることを特徴とする方法である。

本発明のネジ付きボトル型缶においては、キャップを取り付けて密封するために、首部にネジ部が形成されている。そのネジ部は、首部の周壁部をネジ山となる螺旋状の凸条に成形した部分であり、そのネジ部を成形するのに当たり、その周囲もしくは近隣箇所からの材料の引き込みが生じる。ネジ部は、その端部に不完全ネジ部を不可避的に有し、その不完全ネジ部は、首部の円周方向での特定の一部に位置することになる。言い換えれば、有効ネジ部は、首部の全周にほぼ均等に存在するのに対して、不完全ネジ部は首部の特定の一箇所に偏在することになる。本発明においては、開始端側不完全ネジ部が首部の上端側に配置されており、その首部の円周方向での長さが、いわゆる中心角度で２０度以上かつ６０度以下になっている。そのため、首部の円周方向で特定の一箇所に偏在する開始端側不完全ネジ部が、首部の円周方向にある程度長い長さを有することになり、その開始端側不完全ネジ部を成形するに当たり、開始端側不完全ネジ部に向けた材料の引き込みが生じるとしても、そのような材料の引き込みが広い範囲で生じる。したがって材料の引き込みが特定の一箇所に集中して生じないので、材料の引き込みによる変形量、より詳しくは開始端側不完全ネジ部の周囲もしくは近隣における部分ごとの変形量が小さくなる。特に、ネジ部を成形することによる首部の上端縁の平坦度が良好になる。また楕円変形を抑制して首部の真円度を向上させることができる。

また、本発明では、首部の円周方向での終端側不完全ネジ部の長さが長いので、首部の円周方向での特定の箇所に偏在せざるを得ない終端側不完全ネジ部による材料の引き込みを分散させることになり、その結果、局部的な変形、特に首部の局部に変形が生じて全体が楕円形状に変形することを防止もしくは抑制でき、言い換えれば、首部の真円度を向上させることができる。また、首部の軸線方向（母線方向）での材料の引き込みも分散させることができるので、首部の上端縁の平坦度を向上させることができる。

本発明のネジ付きボトル型缶では、有効ネジがほぼ２周に亘って形成されている。有効ネジを成形する際にも首部を構成している材料の引き込みが生じるが、その巻き数が整数であることにより、有効ネジによる材料の引き込みが首部の全周で均等化される。これに対して、開始端側不完全ネジ部や終端側不完全ネジ部は、首部の円周方向の特定の箇所に配置されていて、材料の引き込みによる変形を相殺する相手部分が存在しないので、変形量の不均一による、円筒歪などへの影響は僅かであるが残る。それでも、不完全ネジ部を形成するのは、ネジ山となる凸条が円筒状の首部に施され、円周上の場所によって首部の上端縁からの距離が異なっており、特に開始端側不完全ネジ部の端部は、首部の上端縁に最も近く、ここで、ネジ高さが高い状態でネジを終えると、局所的な材料引き込みにより、首部の上端縁の平坦度を損うことによる。また、終端側不完全ネジ部の端部が、同様に、ネジ高さが高い状態で終えると、円筒の真円性に歪みを発生し、真円度を損うことによる。そこで、本発明のネジ付きボトル型缶では、開始端側不完全ネジ部と終端側不完全ネジ部とを、首部の円周方向での長さが長い不完全ネジ部とし、かつ特定の角度範囲に集中させずに、所定角度開いた箇所に分散させているので、首部の上端縁の平坦度や首部の真円度が悪化することを防止もしくは抑制することができる。また、首部の上端部にカール部を設け、ネジ部の下側にピルファープルーフバンドのための凸ビード部を設ける場合には、これらの部分に不完全ネジ部が影響することを回避もしくは抑制することができる。

本発明のネジ付きボトル型缶では、有効ネジ部が第１円筒部に形成されているのに対して、開始端側不完全ネジ部が、第１円筒部の上端側に続く縮径湾曲部に形成されている。縮径湾曲部は、首部の円周方向および軸線方向（母線方向）の両方向に湾曲しているためにその剛性が高くなっているので、この高剛性の部分に開始端側不完全ネジ部を形成することによる首部の変形を防止もしくは抑制することができる。また、縮径湾曲部の外径は、有効ネジ部の外径より小さいから、キャップを首部に再度被せて螺合させる場合、ネジ同士の係りが生じやすく、いわゆるリキャッピング容易になる。

また、本発明のネジ付きボトル型缶においては、終端側不完全ネジ部が、第１円筒部の下側に続く縮径変遷部に形成されている。その縮径変遷部は、首部の円周方向および軸線方向（母線方向）の両方向に湾曲しているためにその剛性が高くなっているので、この高剛性の部分に終端側不完全ネジ部を形成することによる首部の変形を防止もしくは抑制することができる。

本発明の製造方法によれば、ネジ部を成形する加工の後に、カーリングの最終工程と、凸ビード部を成形する加工とを行うので、首部の上端縁が平坦になり、またネジ部を含む首部の全体が歪みのない（もしくは少ない）円筒形状に整形され、特に平坦度が０．１ｍｍ以下、真円度が０．１５ｍｍ以下になっているので、首部に螺合させられるキャップの開栓や再封止のためのトルクが過大にならず、またキャップによる密封性が良好なボトル型缶を得ることができる。

本発明の実施形態で対象とするボトル型缶の一例を示す正面図である。 ボトル型缶の製造工程のうち缶胴を成形する過程を示す模式図である。 ボトル型缶の製造工程のうち肩部や小径円筒部を成形する過程を示す模式図である。 トリミングからカーリングならびにビード成形の過程を示す模式図である。 カーリングの第３工程の後における小径円筒部の形状を説明するための断面図である。 インナーツールの公転軌道とアウターツールとの相対位置を示す図である。 アウターツールの成形面の一例を示す模式図である。 インナーツールの一例を示す模式図である。 ネジ部の成形開始時の状態（ａ）とインナーツールが１回転した場合の状態（ｂ）とを示す図である。 小径円筒部（首部）のネジ加工後の状態（ａ）、カーリング後の状態（ｂ）、ビード成形後の状態（ｃ）を示す図である。 首部を示す正面図および平面図である。 第１ないし第３実施例、第１比較例、および基準例における小径円筒部の形状を示す図である。 第４ないし第６実施例、および第２比較例における小径円筒部の形状を示す図である。 ダイヤルゲージによる平坦度の計測方法を説明するための図である。 真円度を計測する方法を説明するための図である。 第１ないし第３実施例および第１比較例ならびに基準例におけるカール部についての平坦度および真円度の測定結果と判定結果とをまとめて示す図表である。 第４ないし第６実施例および第２比較例ならびに基準例におけるカブラ部についての真円度およびカール部の平坦度の測定結果と判定結果とをまとめて示す図表である。 首部の円周方向での１６箇所の真円度の測定結果を示す円グラフである。

本発明に係るボトル型缶は、アルミニウム板や樹脂被覆アルミニウム板などの金属板を素材とした金属製の缶であって、その一例を図１に示してある。ここに示すボトル型缶１は、内径の大きいいわゆる本体部分に相当する円筒状の胴部２と、その胴部２の上端側に連続して形成されている肩部３と、肩部３の先端中央部に連続して形成されている内径の小さい円筒状の首部４とを有している。底部は、底蓋５を巻き締めることにより閉じられている。また、首部４の先端部が、いわゆる飲み口あるいは抽出口となるように開口しており、その開口部６は、首部４にキャップ（図示せず）を取り付けることにより密封される。開口部６の端部は、鋭利なエッヂが露出しないように外側に曲げ返したカール部７となっている。なお、カール部７は、断面が円形もしくは楕円形となる中空状に形成されていてもよく、あるいは二層もしくは三層になるようにはぜ折りして形成された部分であってもよい。

キャップは前記開口部６を再封止できるようにするためにネジによって首部４に取り付けられる。そのため、首部４には雄ネジであるネジ部８が設けられる。また、キャップは、そのスカート部の下端部にピルファープルーフバンドを有しており、スカート部にその円周方向に間欠的に形成したスリットおよびスリット同士の間のブリッジ部からなる易破断部（それぞれ図示せず）でキャップから切り離されるようになっている。そのピルファープルーフバンドを引っ掛けておくために環状の凸条部（もしくは凸ビード部）９がネジ部８より下側に設けられている。なお、凸ビード部９とその下側の凹溝１０とを併せてカブラ部１１と称することがある。

上記のボトル型缶１の製造工程を説明すると、図２は缶胴２０を成形する工程を示しており、薄い金属板であるブランク２１を用意し、そのブランク２１を絞り加工によって浅いカップ状の中間品２２に成形する。ついで、その中間品２２に更に絞り加工やしごき加工を施して、前記胴部２に相当する径の缶胴２０を成形する。この段階の缶胴２０は、缶底２３を有しており、図３に示すように、その缶底２３の中央部を絞り加工あるいはしごき加工によって引き延ばしつつコーナー部を次第に絞って肩部２４を成形し、併せて小径円筒部２５を成形する。

小径円筒部２５はボトル型缶１の首部４となる部分であって、キャッピングやタンパーエビデンスなどの各種の機能を持たせるための加工が施される。図４はその加工工程を模式的に示しており、小径円筒部２５の先端部を飲み口もしくは注ぎ口とするために、先ず、小径円筒部２５の先端部を切除（トリミング）して開口させる。切断して生じた鋭利なエッヂを外部に露出させないようにカーリングを行う。カーリングは、切断端を外側に巻き返して断面が円形をなすカーリング部を形成し、あるいは例えば三層にはぜ折りする加工であり、複数の工程で行われる。図４に示す例では、四工程でカーリングを行うようになっており、第１工程（１ｓｔカーリング）では、切断端の先端部を外側にフランジ状に湾曲させ、第２工程（２ｎｄカーリング）では、そのフランジ状に湾曲させた部分を更に外側に湾曲させて二つ折りした状態に成形する。第３工程（３ｒｄカーリング）では、その二つ折りした部分がフランジとなるように切断端を湾曲させ、第４工程（４ｔｈカーリング）では、第３工程で成形したフランジ状の部分の先端が小径円筒部２５の半径方向で外側から内側に巻き込むように（いわゆるカールするように）成形する。

これら複数の工程で行われるカーリングの過程でネジ成形が行われる。また、そのネジ成形の後（例えばカーリングの最終工程の後）にタンパーエビデンス機能のためのビード成形が行われる。言い換えれば、ネジ成形の後に、カーリング工程を終了させ、また凸ビード成形を行う。

ここで、ネジ成形の直前すなわちカーリングの第３工程の直後における小径円筒部２５の形状を図５に示してある。肩部３から上方に延びている部分は小径円筒部２５としては最も径の大きい首部円筒部２５ａとされており、その首部円筒部２５ａが本発明における第２円筒部に相当し、その上端側には、徐々に径が小さくなる縮径変遷部２５ｂを介してネジ部円筒部２５ｃが形成されている。ネジ部円筒部２５ｃは、ネジ山となる螺旋状の凸条からなるネジ部８を成形するための部分であって本発明の第１円筒部に相当している。そして、ネジ部円筒部２５ｃは、首部円筒部２５ａよりわずかに小径の円筒部分であり、その長さ（軸線方向での長さ）は、ネジ部８の有効ネジを設けるのに十分な長さとなっている。そのネジ部円筒部２５ｃの上端部には、縮径湾曲部２５ｄが続いている。この縮径湾曲部２５ｄは、ネジ部円筒部２５ｃとそのネジ部円筒部２５ｃより小径のカール部円筒部２５ｅとを繋いでいるテーパー部とネジ部円筒部２５ｃとの境界部分であって、ネジ部円筒部２５ｃと前記テーパー部との間に屈曲した部分が生じないように上下方向においても滑らかに湾曲した部分である。カール部円筒部２５ｅは、カール部７における内側の円筒状の部分であり、その径がボトル型缶１の開口径となる。

つぎにネジ部８を成形する加工（ネジ加工）について説明する。ネジ加工は、公転かつ自転する中金型（インナーツール）３０と、その中金型３０が公転する軌道の外周側に配置された外金型（アウターツール）３１とを使用し、これらのインナーツール３０とアウターツール３１との間に上記のネジ部円筒部２５ｃの周壁部を挟み込んで、当該周壁部に螺旋状の凸条を形成することにより行うことができる。図６ないし図８はネジ加工を説明するための図であり、インナーツール３０はネジ部円筒部２５ｃの内部に出し入れする必要があることによりネジ部円筒部２５ｃの内径より小さい外径の円柱状をなしており、その外周面に、ネジ部８となる凸条を形成するための螺旋状突起３０ａが形成されている。これに対して、アウターツール３１は、インナーツール３０の公転軌道に沿った円弧状の成形面を備え、その成形面にはインナーツール３０における螺旋状突起３０ａに対応する形状の多数の傾斜溝３１ａが形成されている。言い換えれば、これらの傾斜溝３１ａの間の部分である直線状の傾斜突起３１ｂによって、ネジ部８の「谷」の部分を成形するようになっている。そして、螺旋状突起３０ａおよび傾斜突起３１ｂは、ネジ部８に有効ネジとその端部の不完全ネジ部とを成形する形状とされており、したがって各突起３０ａ，３１ｂの端部は高さおよび幅（太さ）が次第に変化する形状になっている。

ネジ部円筒部２５ｃを嵌合させたインナーツール３０は、図６の矢印方向に公転し、その公転軌道の外周側に固定されているアウターツール３１の箇所に到達すると、インナーツール３０とアウターツール３１とが接近してそれらの間にネジ部円筒部２５ｃの周壁部が挟み込まれる。そのインナーツール３０とアウターツール３１との前述した各突起３０ａ，３１ｂが図８に示すように互いに噛み合うことにより、ネジ部円筒部２５ｃの周壁部を内外に凹凸変形させる作用が生じ、その状態でインナーツール３０およびこれに嵌合させられたネジ部円筒部２５ｃが図６に矢印で示すように公転しつつ自転する。その結果、ネジ部円筒部２５ｃを内外に凹凸変形させる成形がネジ部円筒部２５ｃの全周に亘って行われ、螺旋状の凸条すなわちネジ部８が成形される。

ネジ加工について更に説明すると、インナーツール３０には１条でかつ複数巻きの螺旋状突起３０ａが形成され、これに対応した傾斜溝３１ａがアウターツール３１に形成されている。したがって、これらのツール３０，３１がネジ部円筒部２５ｃを挟み付け始めた時点では、円周方向に所定の長さを持った複数巻き分の凸条がネジ部円筒部２５ｃに成形される。その状態を図９の（ａ）に示してある。ネジ部８に成形開始からインナーツール３０が１回転（３６０度）した状態を図９の（ｂ）に示してある。前述したように、インナーツール３０の外径はネジ部円筒部２５ｃの内径より小さいから、すなわちインナーツール３０の周長がネジ部円筒部２５ｃの周長より短いから、インナーツール３０が１回転しただけではネジ部円筒部２５ｃの全周に螺旋状の凸条を成形することができず、未成形部分が残る。したがって、ネジ加工はインナーツール３０を１回転以上（例えば１．１回転以上）させることにより行う。その結果、ネジ部８の少なくとも一部には各ツール３０，３１による再加工を施すことになる。そのいわゆる再加工部分では、スプリングバックなどが原因となる本来の形状からのずれがあっても、その形状のずれが修正される。したがってインナーツール３０を１．１回転以上回転させることにより、良好なネジ加工が可能になる。

上記のネジ加工が終了した時点における小径円筒部２５の形状を図１０の（ａ）に示してある。

上記のネジ加工の後にカーリングの第４工程が実行される。この加工は、例えば図５に示す小径円筒部２５の先端における二つ折りされて外側にフランジ状に広げられた部分を、更に外側に巻くように成形する加工であり、その結果、中空状あるいは三層にはぜ折りしたカール部７が成形される。その場合、フランジ状に広げられた端部に上側および外周側から成形荷重が掛かるように成形型（図示せず）を押し当てる。そのため、その成形型の成形面の形状がカール部７に付与されて、カール部７の端面（上端縁）が平坦になり、また真円もしくはそれに近い形状になる。カーリングが終了した時点における小径円筒部２５の形状を図１０の（ｂ）に示してある。

さらに、上記のネジ加工の後に行われるビード成形について説明する。ビード成形は、前述したネジ部円筒部２５ｃの下側に縮径変遷部２５ｂを介して繋がっている首部円筒部２５ａに、その全周に亘って凸ビード４０を設ける成形加工である。この加工は、上述したネジ加工と同様に、首部円筒部２５ａの内部に挿入する所定のインナーツールとそのインナーツールが公転する軌道の外周側に固定したアウターツールとによって行ってもよく、あるいは首部円筒部２５ａの内部に挿入するインナーロールと首部円筒部２５ａの外周側に配置するアウターロールとによって首部円筒部２５ａの周壁部を挟み付けて行ってもよい。凸ビード４０の形状を図１０の（ｃ）および図１１に示してある。凸ビード４０は、前述したピルファープルーフバンドを引っかけることを主目的とする部分であり、その機能を良好ならしめるために、上側部分の形状と下側部分の形状とを異ならせてある。具体的には、凸ビード４０の上側部分は、ネジ部８の下端部から最大外径の部分に向けて次第に外径が増大するようテーパー状になっている。また、その最大外径の部分より下側に凹溝４１が形成されており、凸ビード４０の最大外径の部分からその凹溝４１の底部（最小外径部）に向けた部分すなわち凸ビード４０の下側部分は、外径が次第に小さくなるテーパー状になっている。そして、そのテーパー角度は上側部分のテーパー角度より大きくなっている。したがって、凸ビード４０は鏑（カブラ）に類似した形状となっており、そのため凸ビード４０および凹溝４１の部分がカブラ部１１に相当する。

凸ビード４０や凹溝４１の成形すなわちカブラ部１１の成形は、結局は、上述した各ツールあるいはロールによって首部円筒部２５ａをその中心軸線を中心に回転させ、各ツールあるいはロールの形成面の形状を首部円筒部２５ａもしくは小径円筒部２５に付与する加工である。したがって、首部円筒部２５ａもしくは小径円筒部２５が真円もしくはそれに近い形状になる。ビード成形が終了した時点における小径円筒部２５の形状を図１０の（ｃ）に示してある。

本発明に係るボトル型缶１およびその製造方法は、ネジ部８における不完全ネジ部の形状に特徴があり、その形状について更に説明する。首部４におけるネジ部８は雄ネジであり、図示しないキャップに形成されている雌ネジの係りを良好にするなどのために、カール部７側（上端側）に開始端側不完全ネジ部８ａが形成されている。また、これとは反対のカブラ部１１側（下端側）に終端側不完全ネジ部８ｂが形成されている。これらの不完全ネジ部８ａ，８ｂは、ねじ山の高さあるいはネジ谷の深さ（以下、単にねじ山高さと言う）がネジ部８の全体での平均値ｈを満たさない部分であり、かつねじ山高さが平均値ｈに向けて次第に高くなるように変化している部分であり、あるいは平均値ｈから連続的に低くなるように変化している部分である。ネジ部８のうちこれらの不完全ネジ部８ａ，８ｂの間の部分が、ネジ山高さが平均値ｈにほぼ一致する有効ネジ部８ｃであり、したがってネジ部８を構成している螺旋状の凸条は、開始端側不完全ネジ部８ａから終端側不完全ネジ部８ｂに亘って形成されている。

有効ネジ部８ｃは小径円筒部２５を複数回、周回して形成されているのに対して、各不完全ネジ部８ａ，８ｂは、小径円筒部２５の円周方向での一部に存在している。この発明に係るボトル型缶１においては、その不完全ネジ部８ａ，８ｂを成形することに伴う歪みが局部に集中しないように構成されている。先ず、開始端側不完全ネジ部８ａは前述した縮径湾曲部２５ｄに形成され、あるいは少なくとも一部が縮径湾曲部２５ｄに位置するように形成されている。縮径湾曲部２５ｄは、前述したように、小径円筒部２５の円周方向および軸線方向（母線方向）の両方向において湾曲していて、形状による剛性が高くなっているので、ここに開始端側不完全ネジ部８ａを成形することにより、成形加工に伴う歪みが小さくなっている。その歪みは、例えば材料が小径円筒部２５の軸線方向に引き込まれることによるカール部７の上端縁の平坦度が変化する歪みや、小径円筒部２５（首部４）が断面楕円形に変形する歪みであり、開始端側不完全ネジ部８ａをネジ部円筒部２５ｃに成形するよりも縮径湾曲部２５ｄに成形することにより、そのような歪みが少なくなっている。

また、終端側不完全ネジ部８ｂは、前述した縮径変遷部２５ｂに形成され、あるいは少なくとも一部が縮径変遷部２５ｂに位置するように形成されている。縮径変遷部２５ｂは、前述したように、小径円筒部２５の円周方向および軸線方向（母線方向）の両方向において湾曲していて、形状による剛性が高くなっているので、ここに終端側不完全ネジ部８ｂを成形することにより、成形加工に伴う歪みが小さくなっている。その歪みは、例えば材料が小径円筒部２５の円周方向に移動し、あるいは引き込まれることにより小径円筒部２５（首部４）が断面楕円形に変形する歪みであり、開始端側不完全ネジ部８ａをネジ部円筒部２５ｃに成形するよりも縮径湾曲部２５ｄに成形することにより、そのような歪みが少なくなっている。

さらに、各不完全ネジ部８ａ，８ｂの長さ（円周方向での長さ）は、成形に伴う材料の引き込みが広い範囲から生じるように、以下に述べる長さに設定されている。本発明においては、不完全ネジ部８ａ，８ｂの長さを、ネジ山高さがその平均値ｈの１／２の箇所と小径円筒部２５（首部４）の中心Ｏとを結んだ線と、ネジ山高さがその平均値ｈの１／４の箇所と小径円筒部２５（首部４）の中心Ｏとを結んだ線との成す角度（中心角度）θａ，θｂで定義し、あるいは表している。図１１にその中心角度θａ，θｂを示してある。開始端側不完全ネジ部８ａについては、その中心角度θａが２０度以上、６０度以下になっている。また、終端側不完全ネジ部８ｂについては、その中心角度θｂが１０度以上、４０度以下になっている。

先ず、開始端側不完全ネジ部８ａについての中心角度θａ（開始端側不完全ネジ部８ａの長さ）について説明すると、図１２に示すように、中心角度θａが６０度の第１実施例、中心角度θａが４０度の第２実施例、中心角度θａが２０度の第３実施例、中心角度θａが１０度の第１比較例を、成形型の形状をそれぞれ異ならせ、それ以外は同一の条件で成形を行って用意し、またネジ加工を行っていない基準例を用意した。なお、第１実施例、第２実施例、第３実施例ならびに第１比較例におけるネジ巻き数は「２」とし、終端側不完全ネジ部８ｂの中心角度は、いずれも２０度とした。

また、終端側不完全ネジ部８ｂについての中心角度θｂ（開始端側不完全ネジ部８ａの長さ）について説明すると、図１３に示すように、中心角度θｂが４０度の第４実施例、中心角度θｂが２０度の第５実施例、中心角度θｂが１０度の第６実施例、中心角度θｂが５度の第２比較例を、成形型の形状をそれぞれ異ならせ、それ以外は同一の条件で成形を行って用意した。なお、第４実施例、第５実施例、第６実施例ならびに第２比較例におけるネジ巻き数は「２」とし、開始端側不完全ネジ部８ａの中心角度は、いずれも４０度とした。

各実施例および比較例について、カーリングの最終工程とビード成形とを行って首部４を仕上げ、その後にカール部７の平坦度と首部４の真円度とを測定した。また、基準例について第３工程まで終了しているカール部７の平坦度および小径円筒部２５の真円度を測定した。平坦度は、図１４に示すように、ダイヤルゲージ５０をカール部７の上端縁に突き当てて、ダイヤルゲージ５０の位置を基準にしたカール部７の位置をカール部７の全周に亘って計測し、その最大値（ｍａｘ）と最小値（ｍｉｎ）との偏差（ｍａｘ－ｍｉｎ）を平坦度とした。また、真円度は、図１５の（ａ）および（ｂ）に示すように、首部４（もしくは小径円筒部２５）を挟んでレーザ投光器５１とレーザ受光器５２とを対向させて配置し、レーザ光が遮られる幅をカール部７およびカブラ部１１の直径とし、カール部７およびカブラ部１１の全周を１６等分し、それらの１６箇所の直径を計測し、最大外径（ｍａｘ）と最小外径（ｍｉｎ）との偏差（ｍａｘ－ｍｉｎ）を真円度とした。

カール部７についての測定結果および判定を図表として図１６に示してある。真円度は、キャップ（図示せず）を回すトルクに影響するので、０．１５以下を目標値（判定基準値）とした。平坦度は長期間を掛けて缶内のガスが漏れたり、あるいは反対に外気が缶内に侵入するいわゆるスローリークに影響するので、０．１以下を目標値（判定基準値）とした。図１６に示すように、第１比較例では、真円度が判定基準値を超え、また平坦度も判定基準値を超えてしまい、判定は「×（否）」である。これに対して第１実施例ないし第３実施例では、真円度および平坦度のいずれもが判定基準値以内に収まっており、判定は「〇（良）」である。したがって、本発明では、開始端側不完全ネジ部８ａの長さを、中心角度で２０度以上かつ６０度以下としてある。なお、上限を６０度としたのは、これ以上に開始端側不完全ネジ部８ａを長くするとカール部７と干渉するなどカール部７に影響することが考えられるからである。

ここで、第１ないし第３実施例と第１比較例との平坦度および真円度に上述した差が生じることについて検討する。第１ないし第３実施例と第１比較例のいずれもネジ加工の後にカーリングの最終工程を実施し、またビード成形を行うので、カーリングの最終工程で平坦度や真円度がある程度是正もしくは矯正され、またビード成形で真円度がある程度是正もしくは矯正されるものと考えられる。しかしながら、そのような是正もしくは矯正の作用（機能）は、カーリングやビード成形に伴って付随的に生じるのに過ぎないので、是正もしくは矯正の程度は限られている。一方、第１実施例ないし第３実施例では、開始端側不完全ネジ部８ａの長さが長いことにより、開始端側不完全ネジ部８ａを成形することに伴う材料の引き込みが広い範囲に分散され、その結果、開始端側不完全ネジ部８ａを成形することによる歪みもしくは変形の程度が小さくなっており、カーリングの最終工程でのそのような歪みあるいは変形が是正もしくは矯正されて判定基準値以内に収まるものと考えられる。これに対して、第１比較例では、開始端側不完全ネジ部８ａの長さいが短いことにより材料の引き込みが局部に集中して、カーリングの最終工程による形状の是正もしくは矯正の程度を大きく超えて歪みもしくは変形が生じており、その結果、カーリングの最終工程を行っても平坦度や真円度が判定基準値以内にまでは是正もしくは矯正されないものと考えられる。

また、カブラ部１１についての測定結果および判定を図表として図１７に示してある。真円度は、カール部７についてと同様に、０．１５以下を目標値（判定基準値）とした。平坦度もカール部７についてと同様に、０．１以下を目標値（判定基準値）とした。図１７に示すように、第２比較例では、真円度が判定基準値を超えてしまい、判定は「×（否）」である。これに対して第４実施例ないし第６実施例では、真円度および平坦度のいずれもが判定基準値以内に収まっており、判定は「〇（良）」である。なお、第２比較例では平坦度が判定基準値を下回っている。これは、終端側不完全ネジ部８ｂを成形する際の首部４の軸線方向での材料の引き込みがカール部７の上端縁にまで及ばないことによるものと考えられる。したがって、本発明では、終端側不完全ネジ部８ｂの長さを、中心角度で１０度以上かつ４０度以下としてある。なお、上限を４０度としたのは、これ以上に終端側不完全ネジ部８ｂを長くすると終端側不完全ネジ部８ｂがカブラ部１１もしくは凸ビード４０にまで及んで、ここに係合させる前述したピルファープルーフバンドと干渉するなどの影響が考えられるからである。

結局、本発明に係るボトル型缶１は、首部４の上端縁の平坦度が０．１ｍｍ以下、首部４の真円度が０．１５ｍｍ以下のボトル型缶であり、また本発明の製造方法は、首部４の上端縁の平坦度を０．１ｍｍ以下に設定し、首部４の真円度を０．１５ｍｍ以下に設定するボトル型缶の製造方法である。

また、第４ないし第６実施例と第２比較例との真円度に上述した差が生じることについて検討すると、第４ないし第６実施例では、終端側不完全ネジ部８ｂの長さが長いのに対して、第２比較例では終端側不完全ネジ部８ｂの長さが短く、その結果、終端側不完全ネジ部８ｂを成形することに伴う歪みもしくは変形が、第４ないし第６実施例では小さく、第２比較例では大きくものと考えられる。その結果、第４ないし第６実施例では、ビード成形による真円度の是正もしくは矯正の作用が小さいとしても真円度を判定以内に収めることができ、これに対して第２比較例では歪みもしくは変形が、ビード成形による是正もしくは矯正の範囲を大きく超えていてビード成形を行っても真円度が判定基準値以内にまでは是正もしくは矯正されないものと考えられる。

上述した各実施例および比較例では、真円度の判定のために１６箇所の外径を測定した。その測定値の一例を図１８に円グラフで示してある。図１８における線Ｌ0は前述した基準例についての測定結果を示し、線Ｌ1は第１比較例あるいは第２比較例についての測定結果を示している。この図１８に示すように、直径の計測値は、所定の直径方向で大きくなり、これとほぼ直交する方向で小さくなっており、結局、真円度の低下もしくは異常は、首部４の楕円変形として現れていることが判る。したがって、本発明の実施例では、首部４の楕円変形が防止もしくは抑制され、その結果、首部４に取り付けるキャップの開栓トルクあるいは再封止（リキャッピング）の際のトルクが過大になるなどの事態を回避もしくは抑制できる。

上述した開始端側不完全ネジ部８ａと終端側不完全ネジ部８ｂとの相互の位置関係について説明すると、開始端側不完全ネジ部８ａにおけるネジ山高さが平均値ｈの１／４の箇所（本発明の開始端側不完全ネジ部の端部に相当する箇所）と、終端側不完全ネジ部８ｂにおけるネジ山高さが平均値ｈの１／４の箇所（本発明の終端側不完全ネジ部の端部に相当する箇所）との間隔（首部４の円周方向で、ネジ山高さが高くなる方向に測った間隔）は、中心角度θｃが６０度以上かつ１３０度以下になる間隔に設定されている。歪みもしくは変形の要因となる各不完全ネジ部８ａ，８ｂが首部４の円周方向での特定の角度範囲に集中することによる弊害、すなわち材料の引き込みが特定の角度範囲に集中して歪みあるいは変形が大きくなることを防止するためである。より具体的には、中心角度θｃが６０度以上であれば、不完全ネジ部８ａ，８ｂを成形することに伴う楕円変形を抑制でき、少なくとも前述したカーリングの最終工程やビード成形によって真円度を前述した判定基準値以内に是正もしくは矯正することができる。なお、中心角度θｃが１３０度を超えると、ネジ部８が必要以上に長くなるので、上限値を１３０度にしてある。

なお、本発明においては、不完全ネジ部の長さを、ネジ山高さが平均値ｈの１／２から１／４の箇所の長さで特定している。したがって、ネジ山高さが平均値ｈを下回る不完全ネジ部の実際の長さは、本発明で規定する部分の長さより長い。そのような不完全ネジ部が本発明で規定する長さの箇所を含んでいれば、そのネジ部を有するボトル型缶は本発明の技術的範囲に属する。

１…ボトル型缶、 ２…胴部、 ３…肩部、 ４…首部、 ５…底蓋、 ６…開口部、 ７…カール部、 ８…ネジ部、 ８ａ…開始端側不完全ネジ部、 ８ａ，８ｂ…不完全ネジ部、 ８ａ，８ｂ…各不完全ネジ部、 ８ｂ…終端側不完全ネジ部、 ８ｃ…有効ネジ部、 ９…凸ビード部、 １０…凹溝、 １１…カブラ部、 ２０…缶胴、 ２１…ブランク、 ２２…中間品、 ２３…缶底、 ２４…肩部、 ２５…小径円筒部、 ２５ａ…首部円筒部、 ２５ｂ…縮径変遷部、 ２５ｃ…ネジ部円筒部、 ２５ｄ…縮径湾曲部、 ２５ｅ…カール部円筒部、 ３０…インナーツール、 ３０…中金型、 ３０ａ…螺旋状突起、 ３１…アウターツール、 ３１ａ…傾斜溝、 ３１ｂ…傾斜突起、 ４０…凸ビード、 ４１…凹溝、 ５０…ダイヤルゲージ、 ５１…レーザ投光器、 ５２…レーザ受光器、 θａ…中心角度、 θａ，θｂ…中心角度、 θｂ…中心角度、 Ｌ0…線、 Ｌ1…線、 Ｏ…中心、 ｈ…平均値。

Claims (5)

1. 筒状の胴部と、前記胴部の上端側に続けて形成されかつ上側に向けて外径が次第に縮小する肩部と、前記肩部の上端中央部に続けて形成されかつ上端が開口した筒状の首部とを有し、前記首部の周壁部がネジ山となる螺旋状の凸条に成形されてネジ部が形成された、金属製のネジ付きボトル型缶において、
   前記ネジ部は、前記上端側に開始端側不完全ネジ部を有し、
   前記開始端側不完全ネジ部のネジ山高さは、前記ネジ部におけるネジ山高さの平均値より小さくかつ前記平均値に向けて次第に大きくなるように変化しており、
   前記開始端側不完全ネジ部においてネジ山高さが前記平均値の１／２の第１箇所とネジ山高さが前記平均値の１／４の第２箇所との間の前記首部の円周方向での長さが、前記首部の中心と前記第１箇所および前記第２箇所とを結んだ線のなす角度が２０度以上かつ６０度以下となる長さになっており、さらに
   前記ネジ部は、前記首部の下端側に終端側不完全ネジ部を有し、
   前記終端側不完全ネジ部のネジ山高さは、前記ネジ部におけるネジ山高さの平均値より小さくかつ前記平均値から次第に小さくなるように変化しており、
   前記終端側不完全ネジ部において、ネジ山高さが前記平均値の１／２の第３箇所とネジ山高さが前記平均値の１／４の第４箇所との間の前記首部の円周方向での長さが、前記首部の中心と前記第３箇所および第４箇所とを結んだ線のなす角度が１０度以上かつ４０度以下となる長さになっている
   ことを特徴とするネジ付きボトル型缶。
2. 請求項１に記載のネジ付きボトル型缶において、
   ネジ山高さが前記平均値となる有効ネジの巻き数が、１．９以上かつ２．１以下であり、
   前記首部の中心を中心として、前記開始端側不完全ネジ部のネジ山高さが前記平均値の１／４の箇所から、前記首部の円周方向でネジ山が高くなる方向に、前記終端側不完全ネジ部のネジ山高さが前記平均値の１／４の箇所まで測った角度が、６０度以上かつ１３０度以下である
   ことを特徴とするネジ付きボトル型缶。
3. 請求項１または２に記載のネジ付きボトル型缶において、
   前記首部は、前記ネジ部のための第１円筒部と、前記第１円筒部の上端側に続けて設けられかつ外径が上側で次第に縮小するテーパー状の部分と前記第１円筒部との境界部分である縮径湾曲部とを有し、
   ネジ山高さが前記平均値となる有効ネジ部が前記第１円筒部に形成され、
   前記開始端側不完全ネジ部は、前記縮径湾曲部に形成されている
   ことを特徴とするネジ付きボトル型缶。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のネジ付きボトル型缶において、
   前記首部は、前記肩部の上端部に続けて形成されている第２円筒部と、前記第２円筒部に続けて形成されかつ外径が上側で次第に小さくなる縮径変遷部と、前記縮径変遷部の上端側に続けて形成され前記ネジ部のための第１円筒部とを有し、
   ネジ山高さが前記平均値となる有効ネジ部が前記第１円筒部に形成され、
   前記終端側不完全ネジ部は、前記縮径変遷部に形成されている
   ことを特徴とするネジ付きボトル型缶。
5. 筒状の胴部と、前記胴部の上端側に続けて形成されかつ上側に向けて外径が次第に縮小する肩部と、前記肩部の上端中央部に続けて形成されかつ上端が開口した筒状の首部とを有し、前記首部の周壁部がネジ山となる螺旋状の凸条に成形されてネジ部が形成された、金属製のネジ付きボトル型缶の製造方法において、
   前記首部の上端の開口部を外側に曲げ返すカーリングを複数工程で行い、
   前記複数工程の途中で前記首部の周壁部を螺旋状の凸条に成形するネジ加工を行い、
   前記ネジ加工が終了した後に、前記カーリングのための前記複数工程を終了させて前記カーリングを施した前記首部の上端縁の平坦度を０．１ｍｍ以下にするとともに、
   前記首部のうち前記ネジ加工を施した箇所より下側の部分に、当該部分を外側に押し出して前記首部の中心を中心とした環状の凸ビード部を形成して前記ネジ部が形成されている前記首部の全周に亘る半径の偏差である真円度を０．１５ｍｍ以下とする
   ことを特徴とするネジ付きボトル型缶の製造方法。

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